化工儀器網(wǎng)
詳細介紹
西門子CPU317-2DP處理器對于單臺的空調機組要求配置帶 CPU 的控制器，井需通過以太網(wǎng)通信配置 HMI 就地監(jiān)控，單臺空調機組控制l0點位：DI:20，DO:7，AI:11，AO:5，共計43，綜合 IO 點位及設計要求擬采用西門子新一代 SMART 系列 PLC。選用型號為ST40控制器(24DI/16DO)，配套擴展模塊3塊 EM AM06 (4AI/2AO)來組成控制系統(tǒng)，并且系統(tǒng) IO 余量滿足設計要求。
3、系統(tǒng)設計思路：
每臺潔凈空調機組對應的控制系統(tǒng)采用一套 Smart 系列 PLC 并配套擴展模塊構成系統(tǒng)，對系統(tǒng)各個參數(shù)以及房間溫濕度、壓差進行采集，并通過 CPU 運算控制對應設備，以達到恒溫、恒濕、恒壓的目的。各個系統(tǒng)通過以太網(wǎng)通訊方式與上位機連接，遠程采集、監(jiān)視、收集、記錄、保存有關系統(tǒng)的重要信息及數(shù)據(jù)，作到一體化管理。
系統(tǒng)采用*的 SIEMENS S7-Smart 產(chǎn)品，運用數(shù)字控制技術，建立全部受控設備的控制系統(tǒng)。注重系統(tǒng)的可靠性和維護、管理的便捷性，每套空調系統(tǒng)采用一臺 PLC 控制，每個空調系統(tǒng)現(xiàn)場采用7寸觸摸屏進行就地監(jiān)視控制，并通過 PC Access SMART 與上位機進行通信。
對空調系統(tǒng)設備采用現(xiàn)代化技術進行全面有效的監(jiān)控和管理，可建立統(tǒng)一的管理系統(tǒng)，實觀設備的數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)分析和遠程監(jiān)控，確保設備處于高效、節(jié)能、優(yōu)秀運行狀態(tài)，提供一個安全、舒適、快捷的工作環(huán)境，并達到有效管理，節(jié)約能源消耗，減低營運成本。
4、系統(tǒng)結構圖
5、系統(tǒng) IO 點表清單：西門子CPU317-2DP處理器
此為一臺空調機組對應 IO 清單，其他兩臺基本*。
6、控制功能描述：
潔凈醫(yī)藥廠房空調控制模式通常比一般暖通空調控制工藝更加繁瑣一些，主要分為以下工藝模式：
1、正常模式：
正常運行模式下新風閥根據(jù)房間壓力控制開度，送風機頻率根據(jù)送風風量控制，消毒排風機及其排風閥關閉，回風閥打開，排風機與送風機連鎖運行；
溫濕度控制：(在回風管設置溫度傳感器檢測系統(tǒng)溫濕度)；
夏季模式：調節(jié)表冷盤管電動雙通閥的開度以控制室內溫、濕度，濕度優(yōu)先；
冬季模式：調節(jié)蒸汽加熱電動雙通閥的開度以控制室內溫度，控制電動蒸汽加濕閥的開度以控制室內濕度：
2、消毒模式
在車間日常生產(chǎn)結束，整個車間進行消毒時，凈化空調機組處于消毒模式。
在畫面上操作(點擊)消毒模式按鈕，系統(tǒng)進入消毒模式。消毒模式分為如下幾步：
1)、消毒準備階段
系統(tǒng)發(fā)出消毒模式信號關閉新風閥和排風閥，關閉房間排風機，回風閥打開、低頻(可調)運行送風機。現(xiàn)場操作人員對現(xiàn)場設備進行檢查和處理，處理完后，在 HMI 上進行確認，系統(tǒng)進入下一步。
2)、消毒階段
在確認現(xiàn)場處理完畢后，遠程控制臭氧發(fā)生器，并監(jiān)視臭氧發(fā)生器狀態(tài)，在開啟一段時間（可設置）后，送風機循環(huán)運行，并保持一定時間(可設定)，關閉臭氧發(fā)生器，停止消毒。
3、排風模式
系統(tǒng)消毒完畢以后(臭氧發(fā)生器關閉以后可以選擇系統(tǒng)停止一段時間)，系統(tǒng)處于排風模式，凈化空調機組開啟新風電動風閥、送風機、排風機及排風閥、消毒排風機及消毒排風電動風閥(送風機頻率可手動設置)，系統(tǒng)開始計時(可調)排風，計時結束以后進入正常或者值班模式。
4、值班模式
車間在沒有生產(chǎn)工作時，在某些時間段仍需要保持房間的潔凈度和壓力，維持房間的微正壓，而在保持潔凈目的的同時有需要節(jié)約能源，此時凈化空調機組處于值班模式。在值班模式下，在維持車間內微正壓的前提下，可以手動調低送風機送風頻率，節(jié)約能耗。
凈化空調機組根據(jù)功能分為：正常運行模式、消毒模式、排風模式、值班模式。在控制系統(tǒng)操作界面中開放出各個模式的選擇按鈕，操作人員可根據(jù)工藝需要手動選擇工作模式，或者在系統(tǒng)參數(shù)中設置每個模式定時控制時問，由 PLC 自動根據(jù)定時控制開啟系統(tǒng)的各個模式。
空調機組工藝流程：
1)溫濕度控制：(在回風管設置溫濕度傳感器檢測系統(tǒng)溫濕度)
夏季：調節(jié)表冷盤管電動雙通閥的開度以控制室內溫、濕度，濕度優(yōu)先。如果因為控制濕度而使室內溫度過低時，調節(jié)蒸汽加熱電動雙通閥的開度以控制室內溫度。
冬季：調節(jié)蒸汽加熱電動雙通閥的開度以控制空內溫度：控制電動干蒸汽加溫器的開度以控制室內濕度。
過度季節(jié)：從夏季到冬季，調節(jié)表冷盤管電動雙通閥的開度以控制空內溫、濕度，濕度優(yōu)先。如果因為控制濕度而使空內溫度過低時，調節(jié)蒸汽加熱電動雙通閥的開度以控制室內溫度。從冬季到夏季，調節(jié)蒸汽加熱電動雙通閥的開度以控制空內溫度；控制電動干蒸汽加濕器的開度以控制室內濕度。
2)風量控制：
在送風管上設置送風風速檢測儀表，從而控制送風機變頻器頻率以恒定房間的風量。
3)過濾器設壓差空氣壓差開關，檢測初效和中效過濾器的狀態(tài)：
新風過濾網(wǎng)：100PA(機械可調)；
初效：100PA(機械可調)；
中效: 200PA(機械可調)；
房問高效濾網(wǎng)設置壓差傳感器，檢査高效濾網(wǎng)狀態(tài)；
4)新風閥控制：
通過采集檢測房間的壓力，控制新風閥的開度。
5)房間溫濕度檢測：
選取個別房間布置溫濕度傳感器，采集并顯示房間溫濕度；
6) 系統(tǒng)消毒控制：
正常運行時，新風電動風閥、回風閥、送風機和排風機均開啟；關閉消毒排風閥。
消毒時，關閉新風、消毒排風電動風閥、和排風機，然后打開回風閥，延時打開臭氧發(fā)生器，送風機循環(huán)并進行消毒，延時關閉臭氧發(fā)生器；
消毒完畢后，關用所有風機和閥門滅茵一段時間，再開啟新風電動風閥、送風機、消毒中效過濾排風機及消毒中效過濾排風電動風閥，排出殘余消毒氣體后，系統(tǒng)恢復正常運行。
7)開關機順序：
開機：新風電動風閥一送風機一中效排風機
關機：排風機一送風機一新風電動鳳閥
7、程序及 HMI 畫面介紹
PLC 程序按照功能分為不同的子程序，分別在主程序中調用：
A、模擬量采集子程序；
B、模擬量輸出子程序；
C、設備控制子程序；
D、 PID 控制子程序；
E、各種模式控制子程序
如下圖：
HMI 畫面例子：
8、總結
西門子新一代 Smart 系列 PLC 融合了經(jīng)典的 S7-200 系列的所有強大功能，在小型控制系統(tǒng)的應用比較廣泛，而且性價比較高，而在醫(yī)藥行業(yè)暖通工藝較復雜的情況下，采用 DDC控制器在編寫程序及畫面組態(tài)比較固定繁瑣，相反 PLC 在用于這些行業(yè)內則比較靈活，可根據(jù)用戶需求增加各種功能。
總的來說，Smart 系列 PLC 系統(tǒng)作為 S7-200 的升級換代產(chǎn)品，產(chǎn)品配置更加靈活，大限度的控制成本。在不額外占用電控柜空間的前提下，信號板擴展能更加貼合用戶的實際配置，提升產(chǎn)品的利用率，同時降低用戶的擴展成本。在原系列 PLC 的基礎上增強了通信功能，CPU 模塊本體標配以太網(wǎng)接口，集成了強大的以太網(wǎng)通信功能。一根普通的網(wǎng)線即可將程序下載到 PLC 中，方便快捷，省去了編程電纜。通過以太網(wǎng)接口還可與其它 CPU 模塊、觸摸屏、計算機進行通信，輕松組網(wǎng)。解決了以前頗為詬病的通信問題(RS485 PPI 通信較慢，加 EM277/CP243 則成本太高，并且兼顧了實用性、靈活性、應用性為一體。
9、附件
模塊布局圖：
模塊接線圖：
實物圖：
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