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西门子Synco产品在恒温除湿系统中的应用(1)

2015-02-27 01:06 摘 要 本文利用西门子推出的可自由组态、具有通讯功能的Synco 系列通用控制器，解决复杂的过程控制问题，如电池生产过程恒温除湿空调系统的过程控制。本文介绍了电池除湿间控制系统的控制原理和技术要求以及软硬件设计方案，系统地分析了应用Synco RMU7xx系列控制器实现恒温除湿控制的方法和系统调试过程中存在的问题与解决方法。 关键字 恒温、恒湿控制；除湿机控制；西门子Synco产品 随着便携电子产品的日益普及，充电电池的需求量在飞速增长。尽管国产电池的产量在逐年提高，但与进口产品相比，国产电池的质量和性能仍存在一定差距，特别是国产电池的使用寿命一直难以达到理想要求。影响质量和性能的关键元器件Colleetor（集电器）必须在恒温低湿的环境下处理24小时，以增强电池正负极效果，延长电池的使用寿命，提高产品的合格率。因此，恒温除湿间的控制精度已成为电池生产质量和性能保证的重要因素之一。1 概述1.1 系统指标 为了提高电池质量和性能，建立稳定的恒温除湿间是其生产过程中必不可少的、重要的保证环节。目前恒温控制技术比较成熟，但在恒温条件下保证除湿效果，其控制的实现还较为复杂。利用西门子公司最新推出的Synco系列通用控制器，我们较好地实现面积达18平方米密封的恒温除湿车间的控制。 （1）主要控制指标： a) 温度30℃ 一35℃可调，波动范围士1℃ ； b) 湿度10% 一15%可调，波动范围士4% ； c) 送风回风温湿度受监控，显示在线趋势状况，现场控制器和上位机可修改设定参数； d) 其他受控设备只受监控； e) 现场控制器和上位机均可启停控制设备。 （2）主要受控设备： 制冷机（开关控制），电加热器（开关控制），除湿机（包括：除湿转轮、再生风机、再生电加热）、主风机（开关控制）。 （3）其它监测点： 送回风温湿度、风机故障状态、过滤网阻塞情况等。1.2 控制器选型及点数表 控制器选型根据用户要求及现场控制设备情况，选择西门子最新推出的Synco系列通用控制器（如下图）。 （1）通用控制器主要用于综合通风、空调和冷却水设备的控制，处理温度、相对／绝对湿度、压力／差压、气流、室内空气质量等控制变量。具有以下特点： · 控制器可自由组态，最大程度地适应相关型号的设备。 · 模块化扩展。 · 分别由操作机（插入型或分离型）进行菜单驱动操作。 · 操作和程序信息的Konnex 总线连接。 （2）通用控制器输入主要用于： · 无源或有源的模拟输入信号，输入信号参数涉及：℃、％、克／公斤、KJ／公斤、瓦／米2 、 巴、毫巴、米／秒、帕和ppm 等。 · 数字输入信号（无电位接触）。 （3）几种控制器型号基本功能：型号参数通用输入定位输出开关输出控制环数默认语言RMU710-26221德、英、法、新拉丁语RMU720-28342德、英、法、新拉丁语RMU730-28463德、英、法、新拉丁语 （4）自控设备选型：根据使用需求，系统选用RMU73O-2控制器1个。系统共有三个控制回路，温度、湿度、湿度差控再生风机等。具体控制点表如下：型号AIAODIDO回路RMU73O-24O353 其他设备选择：嵌入式操作面板（RMZ790）1个，软件与操作工具（OCI700.1）1套，风道温湿度传感器（QFM3160）2个，压差开关（QBM81-5）2个，风阀执行器（GDB331.1E）1个。 （5）RMU730-2控制器主要功能： · 顺序控制器有3个加热顺序(反作用)和2个冷却顺序(正作用), 可用作控制器，提供P-、PI或PID模式, 或者用作差动控制器； · 各顺序可分派为调制控制； · 2种顺序可形成同样的模拟控制(如优先冷却/除湿)； · 一般限制功能(每个顺序控制器以PI模式形成最大/最小功能), 可用作绝对限制(如用于送风温度或送风湿度), 也可用作相对温度限制(如室内/送风气温温差)。限制对所有的顺序都有作用。1.3 应用说明 电池恒温除湿间每十二小时开门一次，取放元器件。其余时间一直密封，保证元器件在除湿间内充分除湿，达到电池除湿技术要求。 （1）除湿机在控制中的应用 · 除湿机包括三部分：除湿转轮、再生风机、排风机、电加热。 · 除湿转轮的开启是根据回风湿度实际值和控制器的设定值比较，由控制器输出信号控制，除湿转轮是完全吸附式除湿，把空气中的水分吸附到转轮上，在除湿机内有一电加热，加热蒸发除湿转轮上的水分，由排风机排出除湿机。 · 除湿效果理想与否，根据送回风湿度差来判断，送回风湿度值越接近，证明除湿效果不好，这时需开再生风机，再生风机直接吹除湿转轮，加速转轮上的水分蒸发。1.4 主要技术难点 根据现场情况和控制要求，有几个问题需要考虑： （1）所控设备都是开关量控制，温度要保持在士1 ℃ ，在控制器上要仔细调整比例积分时间，根据设备工作情况选择VARSTEP 模块和PUMP 模块。 （2）在除湿机除湿效果不好的情况下会打开再生风机和再生电加热，这时除湿机和电加热的能量可能会对温度湿度有影响，是否会造成干扰性的波动。必要的时候要在再生电加热上加一个温控开关，防止高温影响除湿间温度。 （3）除湿转轮在吸附空气中水分效果特别好时，是否会超调（湿度实际值低于设定值）等。2 控制方案2.1 控制方案 控制系统在除湿间送风口附近和回风管道中分别安装QFM3 160温湿度传感器，监测送、回风温湿度。实际系统中，经过充分混合的回风口温湿度应该与除湿间温室度最接近，故将其作为控制温湿度目标，即此温湿度传感器受控。控制系统的效果和精度不仅依赖于控制系统的电气特性，在很大程度上还依赖于控制方案的设计、执行机构的选择以及控制模式和参数的确定等因素。 （1）温度控制：根据回风温度控制制冷机和电加热。实际温度高于控制器设定值，制冷机开；实际温度低于控制器设定值，冷机关，电加热开。 （2）湿度控制：根据回风湿度控制除湿机。实际湿度高于控制器设定值，除湿转轮开，实际湿度低于设定值，除湿转轮关。 （3）再生风机和再生电加热的控制：根据送风湿度和回风湿度差值判断除湿机的除湿效果。湿度差值很小，则判断除湿效果好，可以启动再生风机和再生电加热；差值大于设定值时，关闭再生电加热，同时延时一段时间关闭再生风机，以便带走余热。 （4）过滤器检测：在初效和中效过滤器上分别安装压差开关，监视过滤网的吸尘效果，根据压差判断过滤器是否堵塞，并在控制器上报警，提示采取措施。 （5）风机状态检测：监控风机运行状态（如开启/关闭，正常/故障等），根据运行状况提供相应保护措施。在风机停止或故障停止，控制器报警，提示风机故障，同时立即停止所有受控设备，保护空调机组。 （6）风阀和风机联动：风机运行，风阀开启；风机停止，风阀关闭。2.2 系统构成 除湿间空调暖通原理如图1所示。