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供稿︰台灣永宏.上海範堤.廈門永 2018/4/16 14:00:16

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  • 關鍵詞︰ 永宏PLC 氣候箱 環境檢測
  • 摘要︰本文主要闡述了永宏PLC在環境檢測氣候箱上的應用,該系統適用于環境氣體質量檢測用,在各個質檢部門都有用到;系統主要通過各類傳感器、永宏PLC、各類執行器等等,經過程序的控制實現了系統的恆溫、恆濕,以供後續檢測。

1 行業介紹

環境監測是通過對人類和環境有影響的各種物質的含量、排放量的檢測,跟蹤環境質量的變化,確定環境質量水平,為環境管理、污染治理等工作提供基礎和保證。早期的環境監測主要采用分析化學的方法對污染物進行分析,但由于環境污染物含量低(通常是ppm或ppb級別)、變化快,實際上是分析化學的發展,後來伴隨著自動化行業的發展,環境監測技術也進入自動化、計算機化。本次系統就是很好的體現,利用自動化技術實現環境氣候箱內的恆溫恆濕,從而實現進一步的檢測。

2 系統設計方案

2.1 方案背景

永宏經濟型PLC相對于其它品牌的產品,性價比更高,能很好的滿足客戶。在環境檢測氣候箱應用中,永宏PLC的應用前景很好。

客戶從事多年的環境檢測設備行業,根據行業標準提出了以下要求︰1、手動模式和自動模式,各自獨立工作,在自動模式下由PID自動調控溫度濕度,在手動模式下客戶可自主選擇性控制水塔和水箱的溫度。2、控溫和控濕倆套PID,互不干擾。3、露點溫度通過行業經驗轉化為對應的濕度(各地海拔不同導致相同溫度下濕度可能不一樣)。4、水塔、水箱、櫃體溫度可監控,櫃體濕度可監控。5、可顯示歷史曲線以及實時曲線。6、溫度控制精度±0.2,濕度控制精度±1%。

2.2 解決方案

環境檢測氣候箱系統主要用于控制櫃體中溫度、濕度、來實現後續氣體的檢測。根據工藝要求,該系統主要包括系統硬件設計和系統軟件設計;其中系統硬件設計包括硬件(產品)配置、機械結構和電氣控制等三部分,系統軟件設計包括流程控制、I/O配置和程序設計等三部分。  

控制系統采用永宏經濟型FBs系列PLC控制器,主要完成PID運算,加熱制冷等;執行器︰壓縮機、加熱帶。上位機推薦采用永宏C3系列HMI操作界面,本次客戶由于自身原因使用的是昆侖觸摸屏,HMI提供PID設置、報警、曲線顯示,用戶可隨著工藝流程或手動進行各項操作和參數設置。

3 硬件配置

環境檢測氣候箱的硬件系統由永宏FBs-20MAT2-AC PLC控制器、10寸 HMI觸摸屏、FBs-6AD、以及加熱帶、壓縮機、溫度儀表、濕度儀表、外圍輸入輸出線路等組成。

4系統軟件設計

4.1 工藝流程

整個系統分為倆部分,第一部分為水塔加熱水,產生水蒸氣,水蒸氣通過管道,由循環風機吹動,流到櫃體,達到櫃體濕度提升,濕度下降控制原理與上相反,濕度需下降時,降低水塔溫度,水溫下降產生的水蒸氣濃度降低,對應的櫃體濕度也會降低。第二部分是水箱,水箱中的水流經的管道發布在櫃體中,水的流動將櫃體中水溫下降或上升,原理類似北方暖氣系統原理。實際濕度或實際溫度低于設定值時,PLC按PID原理逐步調整水塔、水箱的水溫,以達到控制效果。

4.2 控制流程

初始化完成一些準備工作,初始值的給定,液位判斷等;而後進行數據采集,包括溫度、濕度、數據處理,將模塊采集值處理為工程所需值;選擇手動後,根據相應的手動操作進行相關數據處理後輸出;選擇自動模式後,進入PID自動調控,當實際值比設定值小時,繼續逐步用PID輸出控制電加熱,直到實際值無限接近與設定值。

5 結論(實施結果)

通過耐心的PID調試,實現了該項目的全部要求。調試水箱控制櫃體溫度時,比較順利,PID初值確定的很快,精度控制在要求的0.2℃。但調試水塔控制濕度時遇到了問題,水塔產生的熱水蒸氣,經由循環風機吹動到櫃體,整個傳導過程很慢,循環一個櫃體的周期要2個小時左右,PID調控出的曲線一直在波動。首先用經典PID調試方法,去掉積分、微分項,調試出理想的P值,再者加上積分項去掉穩態誤差,D值有預測的效果,調到一個合適值,曲線波動是比較小了,但是還是有波動,後將櫃體采集傳感器向管道處移了一點,水蒸氣流動速率改成可調節,最後調試趨于穩定,濕度誤差穩定在1%。

綜上所述,永宏PLC應用于環境檢測氣候箱的項目調試成功,客戶對程序功能滿意,上圖紅色曲線為濕度曲線,黃色為溫度曲線。

審核編輯(王靜)
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