上海豐企對電廠通風(fēng)系統(tǒng)電動閥控制的設(shè)計(jì)改造的總結(jié)
摘要：在工程實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制或調(diào)節(jié)。文章采用溫濕度傳感變送器把測量到的溫度和濕度信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過西門子PLC S7-200溫度控制器，搭配模擬量輸入/輸出模塊，編制PLC程序，通過PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)對冷水控制閥和熱水控制閥的分別控制。系統(tǒng)供電方式采用雙電源切換模式，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，即使其中一路電源失電，系統(tǒng)也能穩(wěn)定運(yùn)行。 關(guān)鍵詞：工作原理:PID:設(shè)備維護(hù) 1 通風(fēng)系統(tǒng)電動閥工作原理 就地溫濕度傳感變送器把測量到的溫度和濕度信號轉(zhuǎn)換成電信號，控制方式采用兩路獨(dú)立PID控制;以PV(溫度)的值作為中間變量。經(jīng)過PID控制，得到CV(閥門開度)的反饋值，再經(jīng)過PID調(diào)節(jié)，最終達(dá)到SV(設(shè)定值)的值。通過兩路PID控制，優(yōu)化調(diào)節(jié)過程、減小超調(diào)量、穩(wěn)定增益，使控制系統(tǒng)具有雙重穩(wěn)定性。風(fēng)機(jī)出口溫度采用溫濕度探頭與溫度探頭測量，兩個(gè)溫度信號分別送到溫度制器通過PID控制方式控制冷、熱水閥門開度;實(shí)現(xiàn)了對冷水控制閥和熱水控制閥的分別控制;濕度探頭用于檢測廠房濕度，濕度低于設(shè)定值時(shí)報(bào)警;空調(diào)機(jī)組自動控制系統(tǒng)主要由傳感器(包括溫度、濕度)、控制器、執(zhí)行器和閥體四部分組成。以實(shí)現(xiàn)控制送風(fēng)或室內(nèi)溫度、濕度等功能。實(shí)現(xiàn)高精度控制。2 通風(fēng)系統(tǒng)電動閥控制器 系統(tǒng)采用S7-200CPU模塊配合模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊作為溫度控制器;S7-200是一種小型的可編程序控制器，集成8輸入/6輸出共14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接2個(gè)擴(kuò)展模塊。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間,4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。S7-200系列的強(qiáng)大功能，使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。 8通道模擬量輸入模塊用于SIMATICS7 -200的模擬量輸入與過程相連的接口，可以進(jìn)行模擬量傳感器和執(zhí)行器的連接，系統(tǒng)采集AHH7080溫濕度探頭和AHC7080溫度探頭信號，PLC轉(zhuǎn)換成工程量在觸摸屏中顯示。 3 通風(fēng)系統(tǒng)電動閥HMI觸摸屏 控制器采用Schneider(施耐德)睿易系列，觸摸屏提供用于與簡單機(jī)器進(jìn)行通訊。睿易系列觸摸屏采用TFT彩色屏幕緊湊型設(shè)計(jì)。采用具有用于RTC的可更換電池及自診斷工具，實(shí)現(xiàn)了維護(hù)的方便。設(shè)備通風(fēng)孔設(shè)計(jì)能夠防止水的噴濺及導(dǎo)電性灰塵的進(jìn)入，同時(shí)PCBA涂層能夠防比高濕度及污染環(huán)境的損害。觸摸屏外觀如圖2所示。 HMI顯示主控界而，主控界而左側(cè)顯示熱水閥開度，AHC7080A溫度傳感器檢測的溫度值;主控界而右側(cè)顯示冷水閥開度，AHH7080B溫濕度傳感器檢測的溫度值和濕度值。并且在界而右下方存在濕度報(bào)警指示燈，以及濕度報(bào)警確認(rèn)按鈕。當(dāng)濕度低于設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，濕度報(bào)警燈紅色閃爍，當(dāng)濕度恢復(fù)正常后，電機(jī)報(bào)警確認(rèn)按鈕，濕度報(bào)警指示燈恢復(fù)正常。圖3參數(shù)設(shè)置是對熱水閥閥門開度和冷水閥閥門開度進(jìn)行手動調(diào)節(jié)、自動調(diào)節(jié)的選擇以及設(shè)定界而，同時(shí)可對濕度報(bào)警值進(jìn)行設(shè)定，經(jīng)過授權(quán)的賬號進(jìn)行操作。閥門開度調(diào)節(jié)，可以選擇手動或自動兩種形式，點(diǎn)擊閥門設(shè)定手動按鈕，可在閥門開度設(shè)置后手動輸入閥門開度(0%-100%)，閥門按照設(shè)定值打開，不經(jīng)過PID調(diào)節(jié)，滿足現(xiàn)場工作需要;點(diǎn)擊選擇自動按鈕，可設(shè)定SV(設(shè)定的溫度值的值，以及KP(比例增益、KI(積分時(shí)間數(shù)),KD(微分時(shí)間常數(shù))，系統(tǒng)將自動根據(jù)被測溫度值與設(shè)定溫度值分別進(jìn)行比例、微分和積分運(yùn)算，調(diào)節(jié)閥門的輸出。冷水閥門的設(shè)定值SV:20℃，增益KP: -1.0，積分:KI:1min，KD: 0.0min;熱水閥門的設(shè)定值SV:21℃，增益KP:0.9，積分:KI:1min，KD: 0.0min。此參數(shù)應(yīng)用到現(xiàn)場，將房間溫度和閥門調(diào)節(jié)達(dá)到平衡控制，避免閥門頻繁調(diào)節(jié)，導(dǎo)致閥門調(diào)節(jié)裝置損壞。電動調(diào)節(jié)閥設(shè)置為能夠接受0-10V信號來進(jìn)行開度調(diào)節(jié)，其中10V代表100%開度，OV表示0%開度。 4 系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù) 4.1 電動閥控制系統(tǒng)說明 系統(tǒng)可以分別對冷水控制閥和熱水控制閥進(jìn)行控制，溫濕度探頭檢測溫濕度和溫度，兩個(gè)溫度信號分別輸入至控制器并實(shí)時(shí)顯示溫濕度值以及濕度報(bào)警或值，根據(jù)設(shè)定可手動或自動控制冷水閥、熱水閥動作。濕度探頭用于檢測廠房濕度，當(dāng)檢測到的濕度低于設(shè)定的濕度值時(shí)，觸發(fā)報(bào)警并發(fā)送無源干接點(diǎn)信號?？照{(diào)機(jī)組自動控制系統(tǒng)安裝在柜體中，便于日常的維護(hù)。 主電源開關(guān)(斷路器JA1, JA2）控制整個(gè)系統(tǒng)的供電，啟動本設(shè)備時(shí)需依次打開開關(guān)JA1\TA2。同時(shí)應(yīng)保證JA3、JA4、JA5、JA6已經(jīng)打開，方可保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)供電正常時(shí)，柜體電源指示燈顯示綠色，觸摸屏正常啟動。若供電不正常，打開機(jī)箱，觀察機(jī)箱內(nèi)部保險(xiǎn)型端子指示燈是否顯示，若指示燈顯示紅色，表示內(nèi)部保險(xiǎn)管熔斷，需更換相應(yīng)保險(xiǎn)絲。 首次啟動或檢修啟動設(shè)備時(shí)，首先先檢查機(jī)箱外部有無損壞、而板上元件是否損壞，安裝是否牢固，接線有無松動等，確認(rèn)沒有問題后，系統(tǒng)可上電工作。 4.2 電動閥控制系統(tǒng)的設(shè)備調(diào)試 電動閥調(diào)試步驟分為: （1）檢查各連接點(diǎn)連接牢靠; （2）系統(tǒng)送電; (3)對溫濕度探頭反饋進(jìn)行檢測; （4）用電流源模擬4~20mA的溫濕度信號; (5)利用電腦檢測PLC的輸入信號是否正常; （6）PLC輸出信號發(fā)出的指令執(zhí)行器是否能讓閥門開關(guān)到位; （7）閥門開關(guān)到位后的反饋信號是否正常。 4.3 電動閥控制系統(tǒng)故障分析 （1）系統(tǒng)不工作: a.檢查電源工作是否正常，如果電源電壓220VAC不穩(wěn)定或者無電源，檢查上級電源及廠房供電。 b.如果電源正常，檢查PLC工作是否正常，編制的PLC程序是否能夠滿足就地電動閥工作需要，各個(gè)開關(guān)量、模擬量地址是否與就地輸入/輸出量一致。 （2）閥門動作不到位: a.檢查溫度和溫濕度探頭輸出信號是否正常，如不正常，檢查和清潔相對應(yīng)的探頭。 b.如果探頭正常，檢查閥門有無卡澀現(xiàn)象。 5 結(jié)束語 本文以控制通風(fēng)系統(tǒng)出口溫度為目的，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)管道上冷、熱水電動閥的基本要求出發(fā)，以S7-200PLC作為控制器，設(shè)計(jì)了一套溫控系統(tǒng)。系統(tǒng)應(yīng)用PID調(diào)節(jié)控制閥門開度，提高了溫度控制的穩(wěn)定性，改善廠房工作環(huán)境。以S7-200PLC作為控制主機(jī)的溫控系統(tǒng)，控制程序可變，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)方便，能夠適應(yīng)現(xiàn)場各種工況。
