恒溫恒濕車間自動化控制系統的設計與實現

張鵬程

摘 要：隨著技術的進步，我國工業發展水平越來越高，在這個背景之下，人們自然也就提高了對產品精度的要求。現在很多車間的生產工藝都對現場環境做出了嚴格的規定，車間現場的環境包括的內容有溫度、濕度等多方面的要素，所以恒溫恒濕車間的發展也就得到了人們的廣泛重視。整體上來說，恒溫恒濕車間是通過空氣調節技術來實現的，不僅調節整個內部環境的空氣溫度和空氣濕度，還能保證新鮮空氣的均勻程度，給現代化、規模化生產提供了很大的推動力。本文針對恒溫恒濕車間的設計情況進行了簡要介紹。

關鍵詞：恒溫恒濕；自動化控制；空氣調節；PID

隨著工業技術的發展，我們生產的產品種類越來越多、對環境的要求也越來越高，所以很多已經有越來越多人開始重視恒溫恒濕車間。舉例來說，很多制藥工業、機械工業以及集成電路工業的發展和生產都對環境有著較高的要求，否則會影響到產品的質量。在整個恒溫恒濕車間當中，應用到的核心技術是空調自動化控制，其可以直接影響到車間內的溫度和濕度以及流速和流向等方面的要素，這不僅有利于創造一個較好的生產環境，對生產人員的身體健康也能帶來足夠的保障。

一、關于空氣調節控制技術的應用

（一）空氣調節工作中包括的內容

正常來說，空氣調節本身包括以下幾項內容，分別是空氣溫度、空氣濕度、氣流方向以及空氣潔凈度。在空氣溫度的表示上，采用干球溫度計上所示溫度來佳藝標識。濕度這項內容則采用相對濕度來進行衡量，是指在相同溫度之下飽和空氣和水蒸氣之間的比值。氣流則是指室內空氣流動所形成的速度，正常來說，人體可以感受到每秒鐘0.3米的氣流。潔凈度這項內容衡量的是空氣中粉塵含量的多少，正常來說車間之內都會導致廢氣的產生，所以潔凈度也是一項較為重要的內容。

（二）關于空氣調節方式

空氣調節本身分為三個類型的方式，分別是水方式、冷媒以及全空氣，正常來說，在工廠恒溫恒濕車間的設計中，所采用的空調應該是全空氣式，并且由于單風道能夠直接將固定風量送到車間之內，結合車間內的溫度濕度情況來選擇冷熱控制閥，進而保證車間的溫度。

二、關于自動化控制

（一）控制系統

本次設計所采用的自動控子系統為DDC系統，也就是直接電子控制系統該系統本身的組成包括中央控制、網絡和傳感器以及調節閥等功能部位。DDC系統的核心是DDC控制器，主要由輸入輸出轉換部和控制運算部組成。輸入轉換部將來自傳感器的測量信號、配電盤的觸點信號轉換為數字信號，輸出轉換部將數字信號轉換成向控制閥及電動調節風閥輸出的控制信號或向配電盤輸出的觸點信號；在控制運算部，由PID控制、定時器、信號逆轉、信號選擇等程序模塊構成的控制程序，由輸入信號控制進行周期性的必要運算，通過輸出轉換部向控制閥、風閥等輸出信號。另外，DDC控制器具備通信接口，可以與中央控制設備進行各種數據的通信。本次采用單風道定風量控制方式的刻蝕車間，系統構成設計如圖1所示。

（二）車間內溫度控制

測量車間內溫度，通過DDC的PID控制模塊，控制冷水閥、熱水閥、車間外空氣風閥，將車間內溫度控制在設定值。圖2是制冷時的空氣狀態變化圖，圖3是制暖時的空氣狀態變化圖，用以詳細闡述車間內的溫度控制。

（三）車間內濕度控制

車間內濕度控制在設計時包含加濕控制和除濕控制。測量車間內濕度，通過DDC的PID控制模塊控制加濕閥和冷水閥。當因進行除濕控制而使車間內溫度下降到設定值以下時，可通過溫度控制中的PID模塊控制熱水閥進行加熱。加濕控制是通過對加濕閥進行比例控制或雙位控制，來保證車間內達到設定的濕度。用于空調機上的加濕器主要有滴下氣化式加濕器、直接蒸汽噴霧式加濕器、電極蒸汽噴霧式加濕器，其中直接蒸汽噴霧式加濕器和電極蒸汽噴霧式加濕器采用比例控制方式，滴下氣化式加濕器采用雙位控制方式。該項目采用的是滴下氣化式加濕器，加濕控制是根據車間內濕度進行雙位控制。除濕控制是根據車間內濕度進行冷水閥的比例控制，根據車間內溫度進行再加熱控制，主要采用把空氣通過冷卻盤管冷卻至露點溫度以下的方法，對空調機來說，在其冷卻后，為了加熱還需另裝加熱盤管。

三、結語

隨著產品質量需求的提高，也對生產環境提出了更高的要求，但是隨著工業的發展，也會給生產環境的改善提供必要的條件。本文針對恒溫恒濕車間的設計情況進行簡要介紹，實際運行后，溫度控制在平均22℃左右，上下浮動不超過0.3℃，在空氣濕度的控制上，其平均在43℃左右，上下浮動不超過3%，基本上可以滿足生產環境方面的要求。隨著工藝和相關技術的發展，恒溫恒濕車間的設計理念還會不斷完善，今后隨著信息化和智能化技術的融入，其設計水平還會不斷提高。

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