医药项目空调自控系统.docx
医药项目空调自控系统1系统概述此次空调自控系统设计主要基于西门子Wincc系统和工业控制器PLC.Wincc系统作为上位机，人机界面实现监控空调系统的实时运行状态，以达到洁净室内部各项参数在预设值允许范围内浮动，PLC作为下位机，是空调系统的控制器，实现对上位机命令的理解执行并将空调系统的运行状况转换后反馈给监控系统。空调系统主要包括恒温恒湿空调机组、现场监测设备、执行机构、机电变频系统。监测系统的主要任务是对房间压差梯度、房间温湿度及设备温湿度的监测。恒温恒湿机组主要通过对新风、回风温湿度进行监测，通过与室内设定温度和湿度对照，采用PID控制算法，通过启动电加热、降温除湿、电极加湿、压缩机制冷使室内温湿度与预设值一致，这些控制过程都是由恒温恒湿机组自身完成，上位机通过与空调机组内部控制器进行数据通讯实现远程控制。此次空调自控系统设计，主要是通过空调机组对变频器频率改变以及其他执行机构的控制，在Wincc监控系统上实时显示空调系统新风、回风、房间温湿度以及房间压力等参数。1.1 现场总线形式介绍总线形式的选择非常重要，直接影响到整个系统的稳定性、精确性。建立在PLC基础上的现场总线有PROFIBUS>modbus>interbus>controlnet>worldfip等，其中以PROFIBUS和modbus较为广泛应用的现场总线模式，下面主要介绍这两种通讯模式。PRoFIBUS：适合于快速、时间要求严格的应用和复杂通讯任务，CPU可以通过EM277将PROFlBUST)P从站模块连入PROFIBUSfP网，主站可以通过EM277对从站进行读/写访问操作，固然作为从站的EM277相互之间进行是不能通信的。Modbus：常用来实现系统监控、智能装置、设备和传感器之间的通信，只能存在一个主站，是一种单主站的主/从通讯模式，但可以通过各种传输方式传播，如RS232、RS485、以太网、光纤、无线电等。1.2 PROFIBUS在XXX项目上的应用针对XXX项目实际情况，整个控制系统可分为三个主控站PLC1、PLC2、PLC3分别控制检测中心一楼空调机组JKl及相应房间压力值的采集，四楼空调机组JK2、JK3、JK4及相应房间的压力、温湿度值的采集，四楼JK5、JK7机组及相应压力、温湿度值的采集，每一个控制站下辖若干个远程分布式1/0站。硬件系统采用西门子的S7-300系列的控制器作为数据采集和控制单元，利用工业现场总线PROFlBUS-DP的实时性等特点，实现对现场空调机组及变频器、传感器的整体联控。上位机采用西门子专用监控软件WinCC进行监控和数据的归档。1.3 遇到的通讯问题及解决办法在三九项目上困扰自控的最大问题就是通讯问题了，在现场浮现停电情况下必然会浮现通讯中断，平时正常运行时也偶尔浮现通讯问题。在经过以下途径后得以解决：(1)在DP总线两端接偏置和终端电阻，偏置电阻确保电平在总线未被驱动时保持稳定，终端电阻用于吸收网络上的反射信号。(2)通信口的M等电位用较粗的导线来连接，不用DP总线的屏蔽层，防止较大电流导致通讯中断。(3)DP总线的屏蔽层需要最大面积接地，否则屏蔽效果不佳。(4)利用西门子PLC编程软件STEP7自身所带的空白程序来弥补通讯中断程序，一旦触发通讯中断则转入空白程序执行。在三九项目上前期因通讯问题也向来在找原因，经过问询及查找现场不足之处，通过前三个步骤，通讯有明显改善，最后在控制器中添加了空白程序后问题得以彻底解决。(5)如遇到蓦地断电情况导致空调机组非正常停机，其机组内部冷量、热量不能及时带走。当送电后机组内部检测继续测量，当检测到某些参数不在设定范围内，控制器会给出报警信号到机组显示屏及上位机上。此时需要人为复位，可以在上位机上点击复位按钮或者是到对应机组上找出报警点进行手动复位。整个复位过程其实是重新执行程序语句。在三九项目上前期也向来在找原因，经过问询及查找现场不足之处，通过前三个步骤，通讯有明显改善，最后通过第四个步骤后问题得以彻底解决。2现场仪表2.1 .机组自身具备的检测功能A.初效、中效、风机先后压差检测，XXXJK4机组出厂时机组初效终阻力为50Pa,在正常运行时当压差大于IOOPa时机组浮现初效滤网阻塞报警，提示需要清洗或者是更换初效滤网,当压差低于50pa时浮现低限报警，提示需要更换初效滤网；中效终阻力为IOOPa时，当压差大于200pa机组浮现中效滤网阻塞报警，提示需要清洗或者是更换中效滤网；当压差低于IOOPa时机组浮现中效低压报警，提示需要更换中效滤网；风机先后压差为200Pa,在风机正常运行时当压差低于200pa时浮现风机先后压差保护报警，此时需要检查风机、机电、皮带是否正常。(出厂时厂家常规情况下将报警值设为终阻力的2倍，该参数可以在压差开关上调整）B回风温湿度检测，机组默认温度范围：O度50度；湿度范围：10%90%;当回风温湿度传感器检测到温湿度不在此范围内则输出报警信号回风温度或者湿度过高，机组故障住手。2.2 现场仪器仪表风速传感器安装在主风管上检测风速实时检测送风风速，因药厂某些房间存放的药品或者是实验环境需要在一定的环境下保存或者是实验，房间内温湿度传感器将温湿度需实时显示并保存数据以便查阅，根据新版GMP要求不同洁净级别之间需要保证IOPa以上的压差值，相同级别之间有压差梯度（普通要求5Pa以上），安装微压差传感器一方面是为了检测压差值，更重要是为调试提供了依据。2.3 温湿度传感器的选择及安装根据实际需要可选择房间式传感器（挂墙安装）或者风管式传感器。而常规默认为房间温湿度传感器，若需要风管式则需要在定货时特殊说明。温湿度传感器安装位置选择：1 .较有代表性，波动小的地方；2 .应避免风管漏风发热的影响；3 .安装环境不应超出传感器的限制范围：温度：0度50度；湿度：10%90%;4 .4微压差传感器安装位置选择：L尽量避免安装在高效送风口附近2 .不宜安装在门口处3 .当定好位置后建议用软管穿控制线并预留一米以便在直径为一米范围内挪移，寻觅压差比较稳定的测量点。4 .气管连接时“+”为相对高压侧，“-”为相对低压侧（见上图），普通来说微压差传感器在厂家出厂时都己调零，若是遇到特殊情况则需拔掉“+”、“-”气管，打开微压差传感器前盖，参照试用说明书微调其电阻值直至上位机上显示压力为零。3过程控制1.1 连锁控制当控制器接收到运行信号时首先打开新风阀，当新风阀开度达到设定值的80%时开始启动变频器，延时30秒启动空调机组，延时30秒启动排风机，空调系统进入正常运行模式；当控制器接收到住手信号时空调机组住手运行、排风机关闭，延时1分钟住手变频器（以便有足够时间带走机组内的冷量或者是热量），延时30秒关闭新风阀，空调系统进入正常关闭状态。1.2 模式设置在生产模式下需要满足新版GMP对洁净区压差的要求，系统进入到经压差调试满足要求下的频率值和新风阀开度，同时开启排风机；在值班模式下需要满足洁净区相对正压，频率相对较低（三九项目上设定为25Hz）,同时关闭排风机。3. 3温湿度控制通过安装在回风管上的温湿度传感器的测量值作为室内温湿度的实际值，根据回风温湿度与设定值偏差的大小，利用PID调节器调节输出，从而驱动电动二通阀、电加热器和加湿器，从而达到恒温恒湿效果。4上位机监控系统3.1 监控系统应该达到的效果&监控各个空调风机机组的运行状态、送风总量、频率和各个送风区域的参数变化。&建立报警归档，确认，当浮现报警时，厂方管理层能及时掌握报警信息，进行相应处理。&能够对通风系统的空调，风机群起群停，独停独起。&许多重要参数（如温湿度、压力）的归档，历史记录。&打印数据报表和趋势图。现场的操作维护人员可以方便快捷的掌握设备的运行情况，发现问题可以及时做出反应。4. 2监控画面介绍监控画面分为空调自控和数据监控两大部份，这里主要介绍空调自控。三三图2空调自控画面（点击空调进入）空调自控画面上可以看出当前变频器运行频率及运行状态、机组运行状态、及设定值、新风阀开度、现场手自动状态、排风机运行状态等参数。为更详细了解空调历史运行参数从而设置频率、温湿度、空调机组趋势图：图3温湿度曲线图在图2中点击温湿度趋势图进入，首先从左侧选择需要查看的房间，根据画面上颜色的区分来找到相对应的曲线，横坐标均为时间，可以选择不同时间查看历史数据，图3横坐标红色代表湿度，黑色代表温度。图4机组运行状态在图2中点击空调机组趋势图进入该画面，画面左侧是需要查看的机组，纵坐标上的1代表机组运行，O代表机组住手，横坐标是时间，可以选择时间段查看。图5频率趋势图从图2中点击频率趋势图进入该画面，左侧为相应机组对应的变频器，频率趋势图均可历史查阅并打印。5结论XXX项目自控系统上存在许多不足，还望在以后项目中不断改进。这里先介绍此次自控的两处不足：1、压差值的测量上有待改进，当有人开门进入房间时，此时检测到的房间压差值是不符合规范的，在数据报表或者是趋势图是上也都是不符合GMP要求的压差值。环绕这点，提出以下建议：(1) 硬件上可以通过门磁开关检测，当检测到开门信号时抛却微压差传感器测量值，保持上一时刻测量值，直至接收到门磁开关关门信号。(2) 继上一条通过门磁开关检测开门信号，在开门这段时间内在数据表格中填写“开门”，以便能解释压差非正常的原因。(3) 软件上可以在设定时间范围内将所有测量值求平均值，但是这些值则不能实时显示现场实际情况，采取这种做法从长期来看返回的压差值是符合GMP规范的，因为开门时间普通比较短。2、对不同权限的人员进入自控系统操作界面中在修改参数时缺少登陆口令、修改记录。在以后项目中特殊是在重要场合应该加强数据、人员管理。
