药厂空调自控系统的设计与应用.doc

药厂空调自控系统的设计与应用 周蕴红 （中美上海施贵宝制药有限公司，中国上海xx40） 【摘要】药厂的空调自控系统是确保药品生产环境符合药品生产质量管理规范的重要保障，通过施贵宝药品仓库区阴凉库的空调自动化控制系统地研究，设计和应用，进一步了解空调自控系统在整个药厂的设计，应用和功能。 关键词药厂；空调；自控系统 0引言 药品是一种特殊的商品，它关系到人的健康和安危。为了保障药品质量，要严格监测控制药品整个生产过程的环境温度、湿度、洁净度以及房间压差等参数，并及时根据现场的情况对环境控制参数进行自动调节。空调自控系统完成空调机组的状态监视，参数控制，远端遥控，实现生产车间仓库等区域各个环境参数的控制和监视，并实现远端的监视和遥控。 1系统的控制要求 阴凉库温度要求控制在520度之间，湿度要求控制在35%75%，为了保持洁净度，仓库和人流物流通道的压差要求大于一定的压力。仓库的温度湿度风压值等要24小时实时监控，可以即时查询打印所有历史信息，同时要有温湿度预警和报警功能。整个空调系统的启停，频率设置，参数控制和调整等要求通过中央控制室远程操作和监控。 2系统的硬件配置 整个控制系统的硬件配置可以分为三级：集中监视操作级，控制级和现场级。 （1）集中监视级主要集中在中央控制室，包括网络控制器，打印机，监视电脑。它们实现信息的集中监视，命令的集中发布，并实现信息的再处理，如定时打印，实现信息显示的表格化，信息统计和计算等。 （2）控制级主要分布在位于机房的直接数字控制（DDC）箱中，控制程序和配置就位于DDC中，参数的采集和控制就在这里实现。本项目的DDC控制级主要包括江森DX9100数字控制器，XT-9100通讯模块和XP-9102输入输出扩展模块等。 （3）现场级主要由传感器及执行机构组成。传感器包括温度，湿度，压力传感器，微压开关，开关信号，其他系统来的模拟信号和开关信号等，现场的物理量通过传感器转化成系统可以接受的电气量。在本系统中有安装在阴凉库货架上的温湿度一体的传感器，安装在阴凉库和物流通道及人流通道检测房间压差的微压变送表，以及安装在空调送风回风管上的温湿度传感器，压差开关等。现场的执行机构包括电动调节阀，电磁阀等。本系统中的执行机构主要有冷水调节阀，热水调节阀，湿度调节阀。同时现场级还包括空调变频器的报警信号，启停控制信号，频率给定和反馈信号等。 3系统的控制原理 空调系统启动后若无报警信号，则开始根据设定温度调节，当风管上传感器检测到的温度低于设定温度时，调节热水阀的开度，流出更多的热水提高温度；当检测到的温度高于设定温度时，调节冷水阀的开度，流出更多的冷水降低温度；同样根据设定的湿度调节湿度阀的开度，使得湿度平稳的达到控制值。根据检测到的风压表的压差值调节变频器的频率；根据需要控制变频器的启停；显示，记录空调箱的送风回风温度，湿度，过滤器的压差报警，出口端的压差，阀的开度，变频器的运行频率和报警等。 4系统软件的控制 系统的软件控制主要包括DDC中的控制程序和监控级工作站上的组态控制程序。 （1）控制级程序以江森控制软件X9100为设计平台，根据现场级的工作特性，组态模拟输入输出点的特性，软件的核心部分是温湿度控制,采用PID控制来调节温湿度。PID控制指的是闭环控制系统的比例积分控制，它根据给定值和实际输出构成偏差，将偏差比例P，积分I和微分D通过一定线性组合构成控制量对被控对象进行控制，当控制量的目标与检测值直接存在误差时，误差小，操作量小，反之，误差大，操作量大。在控制算法中含有偏差比例项，简称P动作，对具有自平衡性的控制对象施行比例控制，最后其步阶变化会留下一定的误差，称为稳态误差或偏差，使控制算法中含有误差积分比例项，可消除稳态误差，简称I动作，偏差的增减反映在操作量上，为了改善控制特性，所以使控制算法中含有偏差微分比例项,简称D动作，包含以上三种动作的控制算法即PID控制。温度和湿度的控制质量决定性环节在于温湿度的PID控制参数的整定调节。在本系统中的温度和湿度就是用PID控制冷热水阀和湿度阀的开度，使得阴凉库温湿度基本恒定在设定值。 （2）监控级工作站上的组态控制程序主要通过安装在工业电脑上的METASYS平台上在线进行，在线生成就是在线设置和修改数据库的过程，设置数据库则是指对构成设施的网络，设备，PC组，系统和目标进行定义。首先定义网络，网络的名称我们定义为SASS，网络和操作员工作站的连接方式为N1-Direct连接；网络设备包括网络控制模块，操作员工作站PC，打印机，把这些设备都定义在SASS网络的Device系统中。定义好网络设备定义PC组，PC组是指一组系统的组合。在SASS网络下建立一个仓库PC组，在仓库这个PC组下定义阴凉库AHU15这一系统。系统是按功能，位置等相互关联的一组目标，在定义目标之前先定义软件模型。软件模型是为定义控制系统软件目标而预先定义的一组默认属性，在生成目标时指定一个模型，METASYS就会用这一模型作参照，并将它的属性和量值赋给要定义的控制系统的目标。定义软件模型是在归档数据库中添加新模型，这样在为专用控制器组态控制系统而生成数据库的过程中可以把它当作参照模型。在此项目中根据以上的硬件配置和控制要求定义AHU15这一软件模型，在软件模型中对模拟输入，输出,数字量的输入输出以及一些中间变量等定义其属性量值。有了软件模型后在控制系统里定义目标。在AHU15系统下基于建立好的软件模型定义新的目标并为目标的属性赋值。在阴凉库AHU15系统中根据现场监控和操作需要，有温度，湿度，风压，空调状态，阀的开度等20项目标。 5结束语 针对阴凉库空调自控系统的控制要求，建立了以DDC作为控制中心，以METASYS作为中心监控操纵站的一个智能化的，安全稳定的，环保节能的空调自控系统。空调自动化管理覆盖了整个药厂，除了厂房车间，仓库，办公室，还有动力，消防，锅炉，变电系统等。系统在随着公司的发展而不断的发展，每年都有新的系统加入。空调自控系统是保证药厂安全正常运作的不可缺少的重要组成部分。 参考文献 1周末.制药车间的空调自控系统的研究与