空調(diào)控制
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空調(diào)控制范文第1篇
前沿：恒溫恒溫空調(diào)控制器中，主要包括壓縮機、通風機、冷凝器、空氣過濾器以及蒸發(fā)器與電控元件等多項部分組成，恒溫恒濕空調(diào)可以制冷，也可以換冷、熱風[1]。在恒溫恒濕空調(diào)器中，其構造中也就相對于是空調(diào)的末端設備，也是在空調(diào)器中的自帶制冷、熱泵系統(tǒng)，恒溫恒溫空調(diào)控制的冷卻盤管可以是直接的蒸發(fā)式表冷器，這樣在加熱時就可以經(jīng)過冷凝器與風系統(tǒng)進行相互的交換，從而提供一定溫度的水同風系統(tǒng)之間進行能量交換。
一.恒溫恒濕空調(diào)控制具體措施
由于恒溫恒濕空調(diào)所在的空間對一般對空氣溫度、濕度和潔度的要求非常高，因此在空調(diào)系統(tǒng)的設計上，系統(tǒng)的完善性即顯得尤為重要。本文根據(jù)國內(nèi)外相關設計標準和規(guī)范，針對恒溫恒濕空調(diào)的應用特點，討論了恒溫恒濕類空調(diào)系統(tǒng)在空氣處理和自動控制方式的設計上應注意的幾個問題。
1、系統(tǒng)對環(huán)境監(jiān)測的高精度
恒溫恒濕空調(diào)所在的環(huán)境對溫度和濕度的要求十分嚴格，尤其是在實驗室、醫(yī)院等高精密環(huán)境中。與此同時，由于這類環(huán)境中熱源、水源等分布十分復雜，導致環(huán)境中的溫濕分布并不均衡。因此就需要空調(diào)自動控制系統(tǒng)對環(huán)境的溫濕變化具有較高的敏感度，能夠迅速的感知環(huán)境中的溫濕變化，并極快的做出有效反映，保證環(huán)境中的溫度和濕度。現(xiàn)在的恒溫恒濕空調(diào)要求一般在溫度精度達±2℃，濕度精度±5%，高精度空調(diào)可以溫度精度達到±0.5℃，濕度精度達到±2%。
2、溫濕控制中高效能比
在傳統(tǒng)的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)設計中，在溫度和濕度的控制上，機組有風冷和水冷型兩種，配備有多級電加熱器和電極加濕罐及微電腦控制器。在冷卻祛濕工況條件下，蒸發(fā)盤管使空氣溫度低于露點溫度而去濕，通過加熱器的再熱控制室內(nèi)溫度保持在設定值。該類機組由于冷量的調(diào)節(jié)一般僅二檔或三檔，機組出口空氣的露點溫度不易穩(wěn)定，對室內(nèi)相對濕度的控制能力較低，一般宜用于相對濕度控制精度在±5%的試驗室，目前大多采用了該種定型產(chǎn)品。簡單來說就是冷卻、加溫、除濕的過程。雖然效果比較明顯，但是很顯然這個過程的當中的空調(diào)能耗會比較大，尤其在濕度比較高的環(huán)境下，既要保證除濕的效果，又要保證預設的溫度，此時的耗能量將遠遠大于一般機房空調(diào)的耗能量。為了避免這種情況，再設計上可以將室外空氣處理到機器露點再同室內(nèi)回風混合，進入主空調(diào)箱干冷卻送風，把送風溫差控制在相應的規(guī)范范圍內(nèi)；直到環(huán)境內(nèi)冷負荷減小至一定數(shù)值，再用冷卻盤管的冷凍水流量或進水溫度的改變來調(diào)節(jié)冷量，進一步減小送風溫差。在這類空調(diào)工程設計中，應該對其能耗和節(jié)能問題給予特別重視，提倡棄用二次加熱，以降低能耗。
3、自動控制中的備用程序設計
恒溫恒濕空調(diào)廣泛適用于各種高精密環(huán)境，這樣的環(huán)境對空氣的溫度、濕度、潔凈度、氣流分布等各項指標有很高的要求，必須由每年365天、每天24小時安全可靠運行的專用機房精密空調(diào)設備來保障。因此在空調(diào)的設計中，對各種突發(fā)事件的應急程序也必不可少。這就需要機房空調(diào)可靠的零部件和優(yōu)秀的控制系統(tǒng)。一般多是N+1備份，一臺空調(diào)出了問題，其他空調(diào)就可以馬上接管整個系統(tǒng)。例如佳力圖的co-work系統(tǒng)，海洛斯的i-com系統(tǒng)都是做的比較好的。
4、高顯熱比和大風量
顯熱比是顯冷量與總冷量的比值，空調(diào)的總冷量是顯冷量和潛冷量之和，潛冷量是用來除濕的制冷數(shù)值，而顯冷量則是用于環(huán)境降溫的制冷數(shù)值。恒溫恒濕空調(diào)所處的環(huán)境主要是顯熱，因此恒溫恒濕空調(diào)的顯熱量比較高，一般在0.9以上。由于環(huán)境如果短時間內(nèi)溫度變化太快，將會造成系統(tǒng)服務器運算混亂，因此在設計中采用大風量，使出風溫度不至于太低，并加大換氣次數(shù)，這對空調(diào)和系統(tǒng)穩(wěn)定都比較有利。
5 裝飾工程階段
5.1 裝飾設計施工過程中，業(yè)主對裝飾要求往往構思獨特而且多變，裝飾公司也經(jīng)常為后面追求裝飾效果而隨便更改通風空調(diào)原設計。破壞了原設計的合理性，影響到通風空調(diào)的使用功能。專業(yè)監(jiān)理工程師應核查裝飾設計是否改變房間的用途、布局，裝飾設計圖紙中的標準與通風空調(diào)施工圖有關位置是否一致。如確因裝飾工程需要，需要進行通風空調(diào)局部變更，應由原通風空調(diào)設計者出具相應的設計變更文件。
5.2 對于被裝飾工程所隱蔽的通風空調(diào)安裝部分隱蔽前要認真及時檢查，管道系統(tǒng)按GB50243-2002第9.2.3條規(guī)定試驗。特別要加強管道、風道保溫質(zhì)量檢查，防止保溫層開裂，造成冷凝水滴漏現(xiàn)象影響裝飾質(zhì)量。對于吊頂內(nèi)設有閥門、調(diào)節(jié)閥等位置要求裝飾單位開設檢修孔。
6 調(diào)試階段
6.1 系統(tǒng)調(diào)試前，首先承包單位應編制調(diào)試方案，并經(jīng)專業(yè)監(jiān)理工程師審查批準。并重點檢查系統(tǒng)調(diào)試所使用的測試儀器和儀表是否符合國家有關計量法規(guī)及檢定規(guī)程的規(guī)定。
6.2 設備單機試運轉(zhuǎn)，專業(yè)監(jiān)理工程師負責質(zhì)量控制，各測試點送風、回風滿足設計值，并且保證各參數(shù)記錄的真實性、精確性，主要在于檢查設備運行狀況，測定設備運行的參數(shù)。在此階段應采取旁站監(jiān)理的方式。調(diào)試結束后，要督促施工單位填寫相應的資料，并且經(jīng)有關各方會簽。
7 夏季工況處理空氣的過程
必須以除濕優(yōu)先來對空調(diào)系統(tǒng)進行設計，設計時，前提是表冷器的容量的選擇、送風量、送風溫差和負荷計算的確定均要滿足除濕條件，然后再對溫度條件進行考慮。只能有一種情況使表冷器處理空氣溫濕度時出現(xiàn)矛盾，即溫度滿足但是除濕不夠。只有再次除濕降溫，直至除濕滿足條件才能對這個矛盾進行解決。然后對溫度利用再熱方式進行補償。暖通工藝是不允許發(fā)生溫降不夠、除濕卻滿足條件的情況的。
結語：
隨著社會的不斷進步與發(fā)展，各種高新技術如計算機技術、通訊技術和自控技術被廣泛應用于機器設備中，恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)也不例外。這些高新技術使得空調(diào)自動化控制具有了可能，使其對濕度的控制和對溫度的控制能夠根據(jù)具體的環(huán)境進行模式的自動轉(zhuǎn)換以及控制。雖然這種新式恒溫恒濕空調(diào)結構雖然增加了系統(tǒng)的初投資，但是可以在一定程度上降低運行費用。節(jié)約能源、保護環(huán)境和有利于人們的生命健康，是空調(diào)制冷科技手段發(fā)展的最高目標。我們要轉(zhuǎn)變理念，樹立著眼長遠的科學觀念，來研究節(jié)能環(huán)保的新型智能化空調(diào)應用技術，不斷探究新型的能源。
【參考文獻】
空調(diào)控制范文第2篇
關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；RFID ；制藥廠；溫濕度控制
中圖分類號：TU83 文獻標識碼：A
1 概述
隨著能源形勢的日趨緊迫，以及其帶來的節(jié)能壓力日增，對當前制藥空調(diào)系統(tǒng)而言，一方面要求車間內(nèi)環(huán)境的溫濕度、潔凈度、以及微壓差等空氣指標，完全符合GMP的要求；另一方面還要求空調(diào)系統(tǒng)能低能耗運行，切實降低企業(yè)能源成本。因此，研究制藥空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術，具有十分重要的現(xiàn)實意義和必要性。
近幾年，隨著新修訂藥品GMP的全面實施，國內(nèi)制藥空調(diào)技術有了新的進展，但與國外先進的技術相比，差距還很明顯。與此同時，物聯(lián)網(wǎng)這一新技術的強勁發(fā)展，為制藥空調(diào)技術的發(fā)展提供了新的思路。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后新的技術革命，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也成為了信息科技的標志，與制藥空調(diào)系統(tǒng)自動監(jiān)測和控制相關的物聯(lián)網(wǎng)應用技術，在一定程度上成為了制藥廠節(jié)能減排的有效途徑。
2 潔凈室的空調(diào)要求
藥廠潔凈室的空調(diào)控制不同于一般的空調(diào)控制系統(tǒng)，不僅要求溫濕度的控制精度很高，而且還要進行各潔凈室的壓差控制，以保證潔凈室在正常工作或平衡暫時受到破壞時，空氣都能從潔凈度高的區(qū)域流向潔凈度低的區(qū)域，使?jié)崈羰业臐崈舳炔皇艿轿廴究諝獾母蓴_。
因此，潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)的設計非常重要，是保證潔凈區(qū)潔凈度的重要措施，而且，在潔凈室在空調(diào)系統(tǒng)安裝調(diào)試結束，進行驗證后，為了確保潔凈室的凈化環(huán)境和潔凈度，需要對潔凈室進行定期的監(jiān)測，比如，在生產(chǎn)周期中，固體制劑、原料合成等車間，每季度一次對潔凈室塵埃粒子進行測定并記錄報告；生產(chǎn)周期中，每批次對潔凈廠房各房間內(nèi)的溫濕度、壓差進行檢測記錄。
3 系統(tǒng)方案
本文結合制藥廠潔凈室空調(diào)的特點，設計出的空調(diào)控制系統(tǒng)符合GMP藥廠要求，并且基于先進的物聯(lián)網(wǎng)技術，能對潔凈室內(nèi)的溫度、濕度監(jiān)測點進行測量數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機上進行數(shù)據(jù)存儲與分析。
考慮到系統(tǒng)的集成性和可擴展性，采用模塊化設計，由下位機的空氣調(diào)節(jié)控制模塊、RFID模塊、無線通信網(wǎng)絡和集中監(jiān)控中心組成。
（1）空氣調(diào)節(jié)控制模塊在PLC上實現(xiàn)，控制系統(tǒng)的輸入/輸出通過電纜引入PLC機箱。輸入模塊采集相關的傳感器信號，如新風溫濕度傳感器、車間溫濕度傳感器、壓力傳感器、水溫傳感器，以及一些開關量的輸入。輸出模塊對新風閥、制冷器、加熱器、加濕器等設備進行控制。
PLC根據(jù)輸入的室外新風、室內(nèi)車間溫濕度、水溫及室內(nèi)壓力，通過焓值、露點等模型的計算，控制風機、水泵運行的頻率、風閥開度等，實現(xiàn)空調(diào)的節(jié)能運行。
（2）潔凈室內(nèi)，RFID數(shù)據(jù)采集終端安裝在生產(chǎn)線的典型工位上，實時采集與統(tǒng)計產(chǎn)品生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的基礎數(shù)據(jù)并進行全過程監(jiān)控與全方位管理，為系統(tǒng)提供有關物料、在制品、設備狀況、人員情況等方面的信息，同時也為具體操作者提供作業(yè)信息朝雙向通道。
（3）設備的振動、電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)、關鍵部位的溫度等信息，采集后通過無線通信網(wǎng)絡傳輸?shù)郊斜O(jiān)控中心，中心再通過無線網(wǎng)絡，將相關信息以短消息方式，發(fā)送到相關人員的手機或者PDA上。而且，這些信息，還可通過路由器，連接到遠程的監(jiān)控電腦。
（4）集中監(jiān)控中心實時顯示潔凈室內(nèi)設備的工藝參數(shù)、各設備運行狀態(tài)、各參數(shù)的歷史曲線和實時曲線。
集中監(jiān)控中心上運行著后臺的OPC Server數(shù)據(jù)服務器，后臺數(shù)據(jù)庫，以及與其他系統(tǒng)的開放式接口。配置的模塊有配置模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)記錄模塊、報表模塊、工藝模塊、監(jiān)控趨勢模塊和用戶管理模塊等。
集中監(jiān)控中心的前臺界面采用開發(fā)，界面的主要功能有：
1）監(jiān)控參數(shù)顯示，實時顯示溫濕度、壓差等工藝參數(shù)；
2）設備狀態(tài)監(jiān)控，實時顯示各設備運行狀態(tài)，包括除塵機組的運行狀態(tài)、設備單元的狀態(tài)、各變頻器運行值等；
3）遠程控制，實時調(diào)整各執(zhí)行器值，包括風閥執(zhí)行器開度、各風機及噴淋水泵的頻率值等；
4）報表功能，實現(xiàn)報表打印，顯示各種歷史曲線和實時曲線，各設備故障報警等。
4 應用效果
本文設計的基于物聯(lián)網(wǎng)的空調(diào)系統(tǒng)，在某制藥企業(yè)進行了初步的應用，取得了不錯的效果。下位機PLC采集溫濕度、壓力等傳感器的信息，以及RFID采集的物料信息，通過相應的處理和控制運算，快速控制分散在現(xiàn)場各個執(zhí)行器，同時將各數(shù)據(jù)實時傳送到集中監(jiān)控層。集中監(jiān)控層實時顯示溫濕度等關鍵工藝數(shù)據(jù)參數(shù)，同時將各數(shù)據(jù)通過無線通信網(wǎng)絡上傳到遠程監(jiān)測層。
采用物聯(lián)網(wǎng)技術后，通過手機、PDA等無線設備，就可以遠程進行潔凈室空調(diào)的實時監(jiān)控、控制溫濕度及壓差等空氣指標。而且，手機也可接收到潔凈室的報警短信，大大提升了管理的效率，提高了安全生產(chǎn)能力，擴大和延伸了基于互聯(lián)網(wǎng)的信息化系統(tǒng)的應用。
結論
基于物聯(lián)網(wǎng)的空調(diào)控制系統(tǒng)，結合原材料和成品信息的RFID采集，以及制藥機械數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)潔凈室溫濕度等關鍵參數(shù)遠程監(jiān)控、物料識別和機械設備運行狀態(tài)實時跟蹤等。潔凈室的物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)控制系統(tǒng)的應用，不僅改善了溫濕度環(huán)境，達到了GMP的標準，而且降低了能耗，提升了安全管理和生產(chǎn)能力，綜合效益非常明顯。
參考文獻
空調(diào)控制范文第3篇
關鍵詞 地源熱泵；節(jié)能；控制
中圖分類號TU831 文獻標識碼A 文章編號1674-6708（2011）50-0023-02
能源問題是人類面臨的重大挑戰(zhàn)之一，如何高效地利用地能資源是解決能源問題的有效方法。目前國內(nèi)外利用地能的一種重要形式就是地源熱泵系統(tǒng)。山東絲綢紡織職業(yè)學院積極響應國家“節(jié)能減排”的號召，地源熱泵系統(tǒng)在2010年11月正式投入運行，能過完全滿足日常工作、生活需要。將低溫熱源的熱能轉(zhuǎn)移到高溫熱源的裝置就是熱泵。按熱泵驅(qū)動功的形式分吸收式熱泵、蒸汽噴射式熱泵、機械壓縮式熱泵。其中，最常見的是機械壓縮式熱泵。而根據(jù)機械壓縮式熱泵所吸收的可再生低位熱源的種類，又可將熱泵分為：空氣源熱泵、水源熱泵和地源熱泵等。
1 地源熱泵介紹
地源熱泵技術，它是利用淺層常溫土壤中的能量作為能源，具有高效節(jié)能、無污染、運行成本低等優(yōu)點，不僅可以采暖還可以制，并且還可提供衛(wèi)生熱水。實際上是利用地下土壤常年溫度相對穩(wěn)定的特性，是一種通過埋入建筑物周圍的地耦管與建筑物內(nèi)部完成熱交換的裝置。冬季時，將大地中的熱能提高以便對建筑物供暖，將建筑物內(nèi)的冷量儲存至地下，以備夏季制冷使用；而在夏季，則是通過熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下對其降溫，并儲存熱量，以備冬季制熱使用。地源熱泵技術被稱為21世紀的“綠色空調(diào)技術”，是目前中央空調(diào)方案中的最佳選擇。
2 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)簡介
地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)由三部分組成：能量采集系統(tǒng)，能量提升系統(tǒng)，能量釋放系統(tǒng)。能量采集系統(tǒng)是采集大地土壤所蘊藏著的豐富低溫熱能。能量提升系統(tǒng)是將采集來的能量經(jīng)提升交換，進而傳送至空調(diào)空間，便于以實現(xiàn)能量的釋放。能量釋放系統(tǒng)則是地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)在建筑物內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)部分，簡稱空調(diào)，就是調(diào)節(jié)空氣的濕度、溫度、清潔度，將其控制在合適的范圍內(nèi)，保證室內(nèi)的空氣質(zhì)量，使人感到舒適。
3 地源熱泵空調(diào)控制系統(tǒng)
地源熱泵的空調(diào)系統(tǒng)是按最大負荷設計的，同時還會乘以一個系數(shù)，設備的選擇都是按最不利的工況來進行選型設計，因此留有相當?shù)挠嗔?。機組的自動化控制主要是解決空調(diào)系統(tǒng)的能源有效利用和節(jié)能。地源熱泵系統(tǒng)運行則是采用柔性變?nèi)萘考夹g調(diào)節(jié)機組運行負載，因此，節(jié)能效果比較顯著。
自動控制系統(tǒng)具有定時開關機，遠程監(jiān)控，手動、自動切換工作狀態(tài)，故障自動判斷、處理、報警、內(nèi)存記錄，與附屬設備聯(lián)動，能量控制，運行管理，負荷匹配，運行限制，全中文信息，觸摸屏顯示等功能。自控控制系統(tǒng)原理如圖1所示。
當系統(tǒng)運行時，開關S給出信號，首先工作的是空調(diào)側和地緣側循環(huán)泵，在感應系統(tǒng)接收到工作信號后，緊接著命令傳感器組檢測水溫、室溫等信號，同時將檢測結果反饋給單片機，根據(jù)結果，單片機決定壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥等的工作。
地源熱泵空調(diào)控制系統(tǒng)分為三大部分：循環(huán)泵組部分，感應系統(tǒng)，運行部分。其中，循環(huán)泵組部分，采用的是繼電器控制系統(tǒng)。
繼電器、接觸器、按鈕、開關、行程開關等低壓電器組成了繼電器控制系統(tǒng)，通過電氣觸點的閉合和分斷控制電路的接通和斷開，進而實現(xiàn)對電動機拖動系統(tǒng)的起動、停止、調(diào)速、制動、自動循環(huán)與保護等的自動控制。它具備控制器件結構簡單、價格低廉、控制方式直觀、容易掌握、工作可靠、易維護等優(yōu)點。同時，也具有接線復雜、易出故障、可靠性差、維修費用高、體積較大、控制速度慢等的缺點。
對于可編程控制器控制系統(tǒng)，則具有可靠性高、編程簡單、通用性好、功能強大、體積小、功耗低、設計施工周期短等優(yōu)點，因此，對于此循環(huán)側泵組采用PLC控制進行改造。
4 改造原則
不管是哪種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)生產(chǎn)過程或生產(chǎn)設備的工藝要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在設計PLC控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則：
1）最大限度地滿足被控對象的控制要求；2）確保PLC控制系統(tǒng)安全可靠；3）力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便；4）適應發(fā)展的需求；5）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇PLC容量時，應適當留有容量。
繼電器控制系統(tǒng)移植成PLC梯形圖應遵循的規(guī)則是：時間觸點的等效規(guī)則、輸入觸點的常態(tài)規(guī)則、輸出電路的安全規(guī)則、形式一致規(guī)則、梯級可執(zhí)行規(guī)則、邏輯等價性規(guī)則。
繼電器控制系統(tǒng)在轉(zhuǎn)化成PLC控制時應滿足的條件是：
1）輸入元器件與輸出元器件要求一致；2）梯形圖中各元器件的控制順序時應根據(jù)繼電接觸器電路的的控制過程來編排，并且要符合控制邏輯；3）每個輸出繼電器在繼電器控制電路和梯形圖中都應是用其常開觸點自鎖的；4）梯形圖的回路和繼電器控制電路間都是用其常閉觸點進行互鎖的；5）在發(fā)生狀態(tài)變化的控制時，繼電器控制電路中往往采用中間繼電器，而對于梯形圖則是采用狀態(tài)繼電器對受控元件加以監(jiān)控；6）繼電器的觸點在繼電氣控制電路中只能使用一次。對于梯形圖中的同一個觸點則可以使用多次；7）在繼電器控制電路中，觸點和線圈是同一個組合體，一旦給繼電器、接觸器通電，線圈和觸點幾乎同時動作。對于梯形圖，則只存在控制上的邏輯關系。當線圈作為輸出元件或是控制的中間條件線圈，只限于使用一次。
5 結論
作為一種環(huán)保節(jié)能的空調(diào)方式，地源熱泵是一項跨專業(yè)的綜合能源利用技術，需要通過相關專業(yè)技術人員的通力協(xié)作來完成的。近幾年來，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在國外很多國家都取得了較快的發(fā)展，在中國，地源熱泵市場也日趨繁榮，可以預測，該項技術將會成為21世紀最有效的供熱和供冷空調(diào)技術。
參考文獻
[1]鄭貴兵.地源熱泵空調(diào)計算機自動控制系統(tǒng)設計研究[D].廣西大學，2007.
空調(diào)控制范文第4篇
【關鍵詞】潔凈手術室 空調(diào)控制系統(tǒng) 設計與實現(xiàn)
【Abstract】Clean operating room temperature and humidity of the air conditioning system for operation control effect has direct influence. Introduces a Simon S7-200 to based on PLC and TD a 400 C control system to realize the control of the temperature and humidity of the clean operating room.Because of the temperature and humidity is big lag, the use of traditional PID adjustment methods are hard to get a satisfactory effect, by introducing temperature alteration ratio to adjust the dead zone, to improve the system control effect, effectively avoid overshoot.Through practical operation, to verify the clean operating room in the feasibility of the control system.
【Key words】Clean operating room，Air conditioning control system，Design and implementation
引 言
潔凈手術室作為醫(yī)院中控制要求最高的單位之一，其對溫濕度有著恒定的控制要求。但由于手術室內(nèi)的無影燈、普通照明燈等均會對溫度和濕度產(chǎn)生影響，導致其很難滿足手術時溫度和濕度需保持恒定的要求，故溫、濕度指標是潔凈手術室中最重要的控制指標。溫度直接影響病人及醫(yī)護人員的舒適程度，而當房間濕度大于60％時候，細菌繁殖的速度就會大大加快，從控制細菌滋生的角度出發(fā)，濕度控制也極為重要。這就要求手術室內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)能夠根據(jù)特定的算法調(diào)節(jié)溫濕度，并根據(jù)相應操作面板上的設定值快速響應實時控制要求。這里采用基于西門子S7―224cnPLC和文本顯示器TD400C構成控制系統(tǒng)。
l、系統(tǒng)控制要求
1．1溫度控制要求
通過設置在風管里的溫濕度一體傳感器檢測回風溫度，并將所測得的溫度信號送到PLC的模擬輸入端。PLC將測得的溫度和通過手術室面板溫度設定值比較并進行PID計算，將結果輸出到相應模擬量輸出，如冷凍／熱水的電動調(diào)節(jié)閥，通過控制其開度達到溫度控制的目的。
1．2濕度控制要求
通過設置在風管里的溫濕度一體傳感器檢測回風濕度，并將所測得的溫度信號傳送到PLC的模擬輸入端。PLC將測得的濕度和通過手術室面板濕度設定值比較并進行PID計算，將結果輸出到相應模擬量輸出。在冬季模式里通過對加濕器電動調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)達到濕度控制的目的。而在夏季模式里，濕度的控制并非通過對加濕器開度的單一控制，而是對水閥調(diào)節(jié)器和加熱器的綜合PID控制實現(xiàn)的。
1．3風道壓力控制
按照工藝要求，風道內(nèi)壓力需保持一定值，以滿足手術室醫(yī)用要求。系統(tǒng)通過變頻器驅(qū)動送風機，事先將滿足工藝要求時的變頻器頻率值作為設定值，將設置在管道內(nèi)的回風壓力檢測傳感器測得的壓力值作為反饋值，通過PID計算控制變頻器的輸出頻率，以達到風壓控制要求。
1．4人機界面要求
按照現(xiàn)場工藝要求，在手術室內(nèi)設有操作面板一塊，可以設定溫度，濕度并控制系統(tǒng)啟停，同時面板上有實時溫度和濕度顯示功能；同樣，在控制柜上安裝了人機界面TD400C，通過TD400C也可設定溫度濕度啟停機組。出于調(diào)試系統(tǒng)的目的，在TD400C上設有強制模式，及人工設定回風溫濕度，屏蔽報警信號。
TD400C的控制優(yōu)先權高于手術室設定面板，可屏蔽來自手術室的設定信號。
1．5安全要求
該系統(tǒng)中故障信號有3種，分別是送風機故障信號，缺風保護故障信號，中效壓差信號。這3種信號都是為了保障風道內(nèi)的空氣流通。報警要有聲光顯示，提醒工作人員采取措施。
2、系統(tǒng)硬件及工藝簡介
2．1硬件組成
整個系統(tǒng)硬件由檢測元件，控制元件與執(zhí)行元件組成。
通過設置在風道內(nèi)的溫濕度一體傳感器來檢測回風溫濕度；通過設置在管風道內(nèi)的壓力傳感器檢測回風壓力；通過設置在水管上的溫度傳感器來檢測水溫并以此判斷工作模式；控制元件主要指S7―224PLC，TD400C及手術室控制面板；執(zhí)行元件包括水管的電動調(diào)節(jié)閥，加濕器調(diào)節(jié)閥和加熱器調(diào)節(jié)閥等。
2．2工藝介紹
系統(tǒng)啟動后若無缺風保護等報警信號，則開始通過安裝在送水管上的傳感器檢測水溫工作模式系統(tǒng)。工作模式分為冬夏兩季。若送水管水溫大于30℃則為冬季模式，低于30℃則為夏季模式。
在冬季模式里，若回風溫度低于設定溫度，則打開水閥執(zhí)行器，流出更多的熱水以提高溫度；若回風濕度低于設定濕度，則打開加濕器開度，以提高濕度。冬季模式里若回風溫度高于設定值，則減小水閥執(zhí)行器的輸出開度；通常情況下冬季模式里回風濕度總是低于設定濕度的，故不考慮回風濕度高于設定濕度的可能。在夏季模式里，控制要求主要是除溫除濕。該系統(tǒng)要求濕度優(yōu)先調(diào)節(jié)。所謂濕度優(yōu)先調(diào)節(jié)是指夏季濕度較高時候，控制器通過計算后調(diào)節(jié)送水管的開度(管內(nèi)是7℃左右的冷凍水)達到降溫除濕的目的，而由此造成的溫度差則通過打開電加熱器來補償。當回風濕度達到設定要求時，系統(tǒng)自動進入溫度控制狀態(tài)。
3、系統(tǒng)軟件設計
根據(jù)工藝要求和硬件配置，采用西門子公司的STEP7MICRO／WIN32軟件進行系統(tǒng)組態(tài)和TD400C人機界面設計。
軟件設計主要包括溫濕度控制，強制模式選擇，工作模式選擇和故障報警處理。
3．1模式選擇
控制模式設置是指系統(tǒng)控制分為TD400C設置(手動)和手術室控制面板設置(自動)兩種。在手動模式下又有強制和非強制模式。在手動模式下可以屏蔽手術室面板的設定溫、濕度及系統(tǒng)啟停信號。出于調(diào)試系統(tǒng)的考慮，系統(tǒng)還設置了強制模式。在強制模式下，可以手動設定回風溫度、回風濕度、回風壓力等傳感器信號，并可以手動復位各種故障報警信號。
3．2故障報警處理
按照設計要求，如果出現(xiàn)送風機故障信號，缺風保護故障信號，中效壓差信號，將有聲光顯示，提醒工作人員采取措施。
3．3溫濕度控制
軟件設計的核心部分是溫濕度控制，采用PID控制來調(diào)節(jié)溫濕度。PID控制指的是閉環(huán)控制系統(tǒng)的比例積分微分控制。
PID是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r(t)和實際輸出值y(t)構成控制偏差：
e(t)=r(t)一y(t)
將偏差比例(P)，積分(I)和微分(D)通過一定線性組合構成控制量u(t)對被控對象進行控制。它的控制規(guī)律為:
式中：KP為比例系數(shù)；TI為積分時間常數(shù)，TD為微分時間常數(shù)。
當控制量的目標值與檢測值之間存在誤差(或稱為控制偏差)時，誤差小，操作量就小，誤差越大，操作量就越大，故控制算法中含有偏差比例項，簡稱P動作。對具有自平衡性的控制對象施行比例控制，最后其步階變化會留下一定的誤差，稱為穩(wěn)態(tài)誤差或偏移。使控制算法中含有誤差積分比例項，可消除穩(wěn)態(tài)誤差，簡稱I動作。偏差的增減反映在操作量上，為了改善控制特性，所以使控制算法中含有偏差微分比例項，簡稱D動作，為一種預先動作。包含以上三種動作的控制算法即為PID控制。
式(1)也可以寫成：
式中：KI=KP／TI為積分系數(shù)；KD=KP?TD為微分系數(shù)。
考慮到被控對象具有大滯后性，且PLC處理的是數(shù)字量，將式(2)離散化得：
式中：θ代表采樣周期，e(k)代表此刻的誤差，e(k一1)代表上次采樣周期的誤差。如果θ足夠小，這種逼近可相當準確，被控過程與連續(xù)控制過程十分接近。這種算法稱為位置式算法。位置式算法由于全量輸出，所以每次輸出均與過去的狀態(tài)有關，計算時要對e(k)進行累加，計算機運算工作量大。而且，因為計算機輸出的u(k)對應的是執(zhí)行機構的實際位置，如計算機出現(xiàn)故障，u(k)的大幅度變化，會引起執(zhí)行機構位置的大幅度變化，這種情況往往是生產(chǎn)實踐中不允許的?？紤]到本系統(tǒng)控制對象均為閥門，故采用增量式PID控制算法為宜。
將式(3)按遞推原理推得：
式(5)稱為增量式PID算法。
由于控制增量u(k)的確定僅與最近k次的采樣值有關，所以較容易通過加權處理而獲得較好的控制效果。
根據(jù)現(xiàn)場控制要求，被控過程不能有過沖現(xiàn)象即超調(diào)出現(xiàn)。然而結合現(xiàn)場施工情況且溫度、濕度具有大滯后特性，不可避免地具有超調(diào)。
溫度控制質(zhì)量的決定性環(huán)節(jié)在于溫度的PID控制參數(shù)的整定調(diào)節(jié)，PID參數(shù)整定質(zhì)量決定了溫度控制質(zhì)量。在實際應用中，院方希望手術室的溫度調(diào)節(jié)時間盡可能的快。然而溫度的快速響應，會造成超調(diào)，并很可能形成長時間的溫度震蕩。溫度調(diào)節(jié)速度和溫度控制精度往往不可調(diào)和，如果在精度允許的前提下加快調(diào)節(jié)速度就意味著盡可能地減少震蕩。通常的做法是在PID調(diào)節(jié)過程中引入死區(qū)來調(diào)節(jié)控制效果。然而，即使加了死區(qū)保護，但受制于現(xiàn)場條件，其效果不具備普遍性。
若設定Er為溫度誤差值，Es為溫度設定值，Eb為溫度實際值，Et為溫度的死區(qū)，則：
這樣帶來的后果就是即使引入了死區(qū)，對PID調(diào)節(jié)效果的改善也是有限的。為此，引入溫度變化率，通過溫度變化率的變化來人為地改變死區(qū)，這樣PID計算的誤差值就會改變，調(diào)節(jié)速度也會隨之改變。
設T1為一分鐘之前的溫度，T2為此刻的溫度，Tc為溫度的變化率，則Tc=T2一T1。通過Tc不僅能夠判斷溫度的升降變化，亦能知道溫度變化的快慢。
由此，利用Tc和當前的溫度實際誤差Es一Eb來設定溫度死區(qū)。
若Es―Eb>0即溫度沒有達到設定值，且Tc>1，則令Et=|Es―Eb|，即對溫度PID調(diào)節(jié)來說，誤差Er輸入為零，這時溫度PID則停止調(diào)節(jié)，讓溫度自動上升，達到設定值。反之亦然。
結 語
針對潔凈手術室的控制要求，建立了以S7―224PLC作為控制核心和TD400C作為人機界面的控制系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)滿足了手術室對溫濕度控制要求，最大程度地避免了過沖現(xiàn)象，提高了整個系統(tǒng)的可控性和穩(wěn)定性。
空調(diào)控制范文第5篇
1、原因分析
由于早期空調(diào)功能簡單,線路板線路設計間距比較寬,發(fā)生電化學遷移故障的幾率比較小,這一故障沒有引起重視;但隨著近些年來空調(diào)功能的復雜化,線路板線路設計越來越密,逸一故障發(fā)生的幾率也越來越高,引起了各廠家的重視。電化學遷移典型的故障現(xiàn)象見圖1,在控制器兩個相鄰焊點之間長出了“樹狀”微小金屬顆粒,其相互連接之后具有導電性。一般情況下會使控制器的絕緣性能下降,控制器部分功能失效,嚴重時會造成線路短路甚至于引起火災。
通過實驗分析。電化學遷移故障是控制器上的銅、銀、錫等金屬及其表面帶有的可以形成電解質(zhì)的污染物,在潮濕環(huán)境下當絕緣體兩端的金屬之間有直流電場時,這兩邊的金屬就成為兩個電極,其中作為陽極的一方發(fā)生電化學化并在電場作用下通過絕緣體向另一邊的金屬(陰極)遷移,長時間遷移作用會使絕緣體處于離子導電狀態(tài)。
2、方案探討
根據(jù)電化學遷移產(chǎn)生的原因,可以清楚的了解到主要由三個因素相互作用促使其產(chǎn)生:直流電壓(最低1.5V),潮濕環(huán)境,離子污染物。所以,解決這一問題的思路也很簡單,只要可以有效控制問題產(chǎn)生的三個因素中的任何一個,電化學遷移現(xiàn)象就會得到有效控制。結合空調(diào)控制器的生產(chǎn)工藝特點以及實際使用環(huán)境,具體分析如下:
a.去除直流電壓:去除控制器上的直流電壓,控制器將無法工作,不可行;
b.去除潮濕環(huán)境:空調(diào)的作用就是調(diào)節(jié)空間的溫濕度,工作時空調(diào)內(nèi)部會經(jīng)常進行冷熱交換,在控制器周圍形成潮濕環(huán)境,可以通過對控制器涂覆防潮材料來控制,但不能完全避免;
c.去除離子污染:可以通過控制印制線路板(PCB)生產(chǎn)過程的離子殘留與控制器組裝過程的助焊劑殘留,控制難度較大。
通過分析,為達到有效控制的目的,大多數(shù)空調(diào)控制器生產(chǎn)企業(yè)采用兩種防護措施相互配,具體闡述如下
2.1 控制器潮氣防護
由于目前市場上控制器涂覆用防潮材料眾多,質(zhì)量參差不齊,如何合理選擇空調(diào)控制器的防潮材料是比較困難地。為此,通過設計一個簡單的加速實驗,并根據(jù)其結果選取合適的防潮材料。
實驗方案及結果:
準備J-STD-004要求的標準梳極電路板Spcs(下圖2),在每塊PCB板上均勻涂覆
現(xiàn)使用的助焊劑,并在100℃烤箱中烘烤3分鐘;每4pcs為一組分為A、B兩組,分別涂覆不同型號的防潮材料,本實驗選取:508P三防膠,1-2577硅膠,3421硅膠,A組的樣品采用巳在批量使用洗板水清洗助焊劑殘留并晾干,B組的樣品不進行處理;在實驗板兩極之間通50V直流偏壓,分別放入蒸氣試驗箱(可直接放在產(chǎn)生水蒸氣的沸水上方20cm處)10分鐘,晾干后用40倍放大鏡對表面進行觀察,具體見表1
故障樣品如下圖3:
試驗結論:
空調(diào)控制器組裝工藝流程必須實施清洗工藝,根據(jù)使用環(huán)境,涂覆硅膠類防潮劑以有效防止電化學遷移。
2.2 控制器離子污染防護
由于PCB生產(chǎn)加工過程多次引入化學品,所以其生產(chǎn)廠家必須清洗干凈才能確保PCB板的電性能要求及不被腐蝕。,目前IPC-6102B規(guī)定PCB板的離子污染濃度小于1.56ugNaCl/cm2方可滿足耐久性電子產(chǎn)品的要求。PCB板離子污染可以采用Ionograph500M進行方便檢測,具體測試方法參考IPC-TM-650。
圖4美國SCS廠家IonographSOOM
由于目前我國電子行業(yè)對組裝后的產(chǎn)品未形成統(tǒng)一的清洗質(zhì)量規(guī)范,組裝后離子污染濃度測試數(shù)值缺乏指導性,所以目前主要對控制器生產(chǎn)過程中助焊劑殘留的影響進行評估。我國電子行業(yè)標準《SJ/T11273-2002免清洗液態(tài)助焊劑》對助焊劑焊后離子污染濃度等級規(guī)定見表2,要減少控制器助焊劑的離子污染殘留,主要措施就是選用合適的助焊劑類型,具體對應關系見表3,助焊劑的性能測試方法參考IPCJ-STD-004A。
