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實驗室智能通風係統設計

 

原始通風係統根據通風要求風管硬件設計完成,風管主風機為工頻運行,總通風量與各個風口風量基本固定。係統正常運行過程中,能夠滿足使用要求,係統對於變化的情況就無法適應,係統的通風基本參數會發生變化。由於主風機一直處於工頻運行,當風口使用數量減少時,其它風口風量和風速都會增加,這樣對其它風口的實驗數據造成影響。如果風口在沒使用的情況下都全開,主風機一直在工頻狀態下運行,這樣會造成能源的浪費。當某些風口需要在實驗過程中修改風口風量或風速,係統也是不能處理的。舊通風控製係統是基於傳統繼電控製係統。為了實現通風係統的自化控製,必需依靠一點必要的自動化AG官网來實現,其中包括變頻器,可編程控製器(PLC),觸摸屏等。 
  1 係統模塊 
  變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控製裝置。AG官网現在使用的變頻器主要采用交—直—交方式,先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源,然後再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控製的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控製4個部分組成。本係統中使用的模塊除了包括PLC數字量轉摸擬量模塊,摸擬量轉數字量模塊外,還包括有三菱專用通信模塊CC-Link模塊。本係統中采用了PLC與變頻帶器RS-485全雙工通信功能。連接可編程序控製器(PLC)、變頻器、直流調速器、儀表等工業控製設備,利用顯示屏顯示,通過輸入單元(如觸摸屏、鍵盤、鼠標等)寫入工作參數或輸入操作命令,實現人與機器信息交互的數字設備,由硬件和軟件兩部分組成。人機界麵硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數據存貯單元等,其中處理器的性能決定了HMIAG官网的性能高低,是HMI的核心單元。 
  2 係統硬件設計 
  按照實驗室通風管道智能改造要求,由於質檢所檢測物品例如硫酸等一些有異味或者容易產生化學作用的物品時,還有一些材料要檢測噪聲方麵的對於通風效果要求甚高。現由人機操作介麵,變頻器,主站PLC及各區域從站PLC控製組成,主站及各區域PLC控製器將使用三菱工控型PLC及相配套的擴展模塊。整個係統采用CC-LINK開放式現場總線控製,詳情如圖1所示。 
  由於每個樓層之間布線的距離相對比較長,而且線槽中強弱電均有分布,故不能采用RS-485的通信方式,所以采取通信速度快,抗幹擾能力強的CC-Link來保持主機房與各實驗室間的通信的控製。選擇由三菱F740-18.5K-CHT作為驅動風機的主變頻器,另外增加一個帶機械互鎖的星三角啟動備用,來保障當變頻出現故障時得以切換保障風機的臨時運行。控製部分采用三菱FX2N-32MR-001的可編程控製器,來采集和處理所有實驗室的數據和給出相應的控製指令。擴展模塊包括有FX2N-485BD來進行與變頻器的通信,其中包括啟動變頻器的運行,檢測變頻器的輸出頻率,電流和電壓,以便在觸摸屏上顯示,使操作起來更加直觀明了。 
  各實驗室隻是控製實驗室裏的風廚和風閥,配置一台三菱PLC和彩色人機界麵。實驗室通過CC-Link從站模塊與主機房主站交換數據。根據控製要求通過改變單個風口的風速可以改變風廚的風閥和風罩的電動截止閥來調整風速。 
  3 係統軟件設計 
  主機房要處理主要任務控製主風機頻率變化,同時將主風機運行狀態(主風機頻率、電流、電壓)傳送至實驗室內顯示屏顯示。為防止由於實驗室顯示屏故障同時將同一風管所有簡單啟停控製功能延伸至主機房內控製。控製畫麵為控製整個風管主風機功能。參數設置用於設定係統定時運行以及自動改變頻率功能。遠程控製是能夠通過主電房去控製室內實驗室設備動作。係統監視用於監視係統主風機當前運行狀態。實時報警指係統當前報警信息,通過報警信息可以對故障進行快速定位,縮短排除故障的時間。驗證碼為實驗室內控製係統主風機時使用的密碼。登錄與注銷是指操作本主風機時需要密碼進入且有足夠的權限才能對係統主風機進行操作。 
  實驗室控製程序和界麵主要是控製電動截至閥和風閥的開度、風機的啟動和停止功能、外部控製設備啟停。啟動時先打開風閥或電動截至閥,然後啟動風機。這裏的風機是指室內的風廚或風罩上的小風機。在控製畫麵裏可以設定風閥或電動截止閥的開度。程序功能主要分為一下幾大部分:係統主控製功能、CC-Link通信功能、通信數據處理以及其它輔助功能。 
  4 總結 
  最後經過係統調試,整個實驗室的通風效果達到了預期的效果。第一:達到穩定的風壓係統及靜音效果。第二:達到了節能的效果。第三:這個係統的設計包括了冗餘係統,保證了係統的穩定性。由於整個智能通風係統工期比較緊張,布線和人機界麵畫麵設計相對比較平淡,動態顯示效果相對比較少。 

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