完整word版洁净室FFU控制系统

1、洁净室FFU控制系统文摘本文介绍了洁净室FFU控制的儿种方式，并列举了其优缺点及采用交流 电机的智能化FFU控制系统的功能特点 关键词洁净室FFU控制Abstract The advantages and disadvantages of several FFU control memods and characteristics ofintelligent AC motor FFU control system.Keywords Cleanroom FFU Control随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对产品质量的要求也越來越高。而生产技术和生产环境决定了产品质量这就迫使厂家追求更好

2、的生产技术和更 高的 生产环境。特别是电子制药、食品生物工程医疗、实验室等领域对生产环境有着 苛刻的要求，它综合了工艺建筑装饰、给排水、空气净化暧通.空调.白动控制等多方面的技术。衡量这些行业生产环境质量的主要技术指标有 温 度、湿度、洁净度、风a室内正压等。因此，对生产环境的各个技术指标进 行合理的 控制，以满足特殊生产工艺的要求，成为了现在洁净工程的研究热点之-o FFU作为一种净化设备，目前在各种洁净工程中得到广泛应用0 FFU的全称叫Fan Filter Unit “风机过滤单元”，也就是风机和过滤器连接在一起，能自己提 供动力的洁净设备，早在二十世纪六十年代，世界上第一个层流洁净室的

3、建立就 已经 开始出现FFU的应用了。2.FFU控制方式现状目前FFU 般采用单相多速交流电机、三相多速交流电机和直流电机。电机 的 供电电压大致有110V. 220V. 270V. 380V四种其控制方式主耍分为以下几种：多档开关控制连续速度调节控制讣算机控制遥控控制下而对以上四种控制方式做一简单分析与比较：2. 1多档开关控制多档开关控制系统只包括FFU自带的一个调速开关和一个电源开关。由于控 制元 件为FFU自带，分布在洁净室吊顶内的各个位置，工作人员必须在现场通过 拨挡开关 來调节FFU,控制起來极不方便，而且FFU的风速可调范鬧有限，仅限 于几档。我们曾 经做过一个项a,为了克服FF

4、U控制操作不方便的因素，经过电 气线路的设计，把所有 阡U的多档开关集中起來，放到地面上一个柜子内，实现 集中操作，但无论是从外观 还是功能上都存在其W限性。采用多档开关控制方式优点是控制简单成本低，但存在 许多缺陷：比如：能耗大、不能平滑调速、没有反馈信号不能实现灵活的组群控制等。2. 2连续速度调节控制连续速度调节控制与多档开关控制方式相比，多了一个连续速度调节器，使FFU风机转速连续可调，但同时也牺牲了电机效率使其能耗比多档开关控制方式还要髙。2. 3计算机控制计算机控制方式一般采用直流电机，与前面两种方式相比，计算机控制方式 具有 以下先进的功能：采用集散型控制方式，能够很方便的实现F

5、FU的集中监测和控制。叮方便的实现FFU的单台、多台及分区控制。智能化控制系统具有节能功能。叮采用可选的遥控方式进行监测和控制。控制系统预留通信接口，可与上位机或网络进行通讯，从而实现远程通 信和管 理功能控制直流电机的突出优点在于：容易控制调速范m较宽。但 该控制方式也有 一些致命的缺陷：由于洁净厂房不允许FFU电机带有电刷因此，FFU的电机均采用无刷直 流电动 札换相问题则由电子换相器解决，而电子换相器的寿命短使整控制系统的使用寿命也 大大降低。2. 4遥控控制方式遥控控制方式作为计算机控制方式的一种补充，可使用遥控器对每台FFU进行控制，与计算机控制方式相辅相成。综上所述：前两种控制方式

6、能耗高.控制不方便；后两种控制方式寿命短.成本高。那有没有一种控制方式既能做到能耗低、控制方便，乂能保证使用寿命、成 木不高呢？有，那就是采用交流电机的计算机控制方式。交流电动机同直流电动机相比较，具有结构简单体积小制造方便运行可靠价格 低谦等一系列的优点，由丁其不存在换相问题，其使用寿命远远超过直流电机。长期 以来由于其调速性能很差，因比，调速方式一直被直流调速方式 所占领。但随着新型 电力电子器件与大规模集成电路的出现和发展，以及新的控制理论不断的出现及应用, 交流控制方式也逐渐发展起來，并将最终取代直流调 速系统。在FFU交流控制方式中，乂主要分为两种控制方式：调压控制方式和变频控制方

7、式。所谓调压控制方式，就是通过直接改变电动机定子电斥的大小来调整电 动机的转 速。调圧方式的缺点是：调速时的效率较低，低速时，电机发热严重、调速范围较窄 等。但是，调压方式对于FFU风机负载來说，其缺陷不是很明显，并且在目前的情况下 还有一些优点：调速方案成熟，调速系统稳定，能够保证长时间无故障连续运行。操作简便，控制系统造价低。由:FFU风机负载很轻，在低速时，电机发热不是很严逼。调压方式特别适合于风机负载，由于FFU风机负责曲线为独特的阻尼曲线，因此， 调速范W可以做到很宽。因此，在今后的一段时期内，调圧方式还 将是一种主要的调 速方式。变频控制方式就是通过改变电源频率f的方式來调速电动机

8、的转速，同时，按一定 比例调整整电动机的输入电压变频控制方式具有优异的性能调速范围大，平滑性较 高，调速效率髙等。变频一般采用较先进的SPWM控制方式，并采用单片机生成5PWM波 形。SPWM变频方式同其它变频方式相比具有以下特点：1）结构简单，控制方便；2）输 入功率因数髙；3）系统动态响应快；4）输出谐波少。在目前的情况下，与调压方式相 比，变频方式也有一些缺点，这主耍 体现在以卞两个方面：变频方式造价比较iSjo为了使变频器的输出谐波尽可能的减少，逆变器的功率开关器件的开关频率要尽可能的高。因此，一般采用GTR、GTO. PM0SFET作为开关器件。上述这些器件本身造价较高。I大I此，变

9、频控制方式幕休造价也比使用寿命不如调压方式长。由于异步电动机属于感性负载，功率因数不会等于 1.0,故在中间直流环节与电动机Z间总存在无功功率的交换。由于逆变 器中的电力电 子开关无法储能，所以无功能量只能羸直流环节中的储能元件（电容器）来缓冲。电 容器的寿命大大限制了变频器的使用寿命。即使是最先进的变频器厂商，其变频器寿 命也受此限制。随着半导体技术的不断发展，可以预料，一些简单可幕性能优异价 格便宜的变频调速系统将不断出现，异步电动机的变频调速方法的应用将H见广泛， 并将最终取代直流调速方式和调丿玉调速方式。3.FFU智能化控制系统目前，在FFU的应用领域内，其控制系统的应用率还是比较低的

10、，而且在国 际市 场上流行的FFU智能化控制系统中，一般只针对配备无刷直流电机的FFUo特别是在全 球能源越趋紧张的今天，控制系统的节能效益越来越被人所重视。每个洁净室根据产 品的生产工艺，决定相应的风速，同时乂不得不考虑能耗问题。而一般的控制系统所能调节的风速范围有限，不能根据具体的要求提供精确的风 速， 特别是在8小时之外的休息时间仍然保持较高的风速，这无疑带来了能源 上的巨大 浪费。针对这种现状，最近推出了能够数字化调节风速的HH-F系列FFU智能化控制系 统。该系统操作简单，界面友好，特别是可根据洁净室的具体风速 要求（例如0 37m/sQ28m/s），数字化设定。HH4系列FFU控制

11、系统是一套集散型控制系统，能够方便的实现现场分散控制和集中统一管理功能。可灵活控制洁净室每台风机的起停和风速，该控制系统利 用中继器技术，解决了 485驱动能力有限的问题，可控制无限台风机。本控制系统包括以下四部分内容：现场智能控制器有线集中控制方式遥控控制方式系统综合功能控制系统拓扑图如下图：霸一组FFU博M334现场智能控制模块现场智能控制模块以单片机为核心处理器來实现控制功能。一台智能模块控制一 台FFUo现场智能控制模块分为调圧模块和变频模块两种智能控制模块能够实现以下 控制功能：1）智能模块具有很强的开放性，通过可选的手操器（可插拔式）可实现现场控制通过预留的RS485接口可实现远程

12、集中控制和故障诊断与设定：通过可 选的遥 控组件（可插拔式）可实现遥控控制。2）通过可插拔的手操器能够实现FFU的启停和准确的无级调速，能够显示FFU出口风速值。3）该智能模块使FFU具有节能功能。4）具有过载和短路保护功能：过载时，提示报警单元报警：短路时，提示报警单元报警并自动切断FFU电源。3. 2有线控制方式有线控制方式为可选控制方式它通过现场智能模块预留的RS485接口来实现。 为了满足不同用户的需求我们釆用控制盘和触摸屏两种控制方式，控制盘操作简便， 但显示不太a观实现功能有限；触摸屏成本操作方便，显示画面丰富，功能强大触揍屏控制方式主耍由以下三部分组成：1）中央控制单元；2）人机

13、界面单元；3）报警控制单元。1）中央控制单元，采用PK控制器。能够实现以下控制功能：与现场智能控制模块采用RS485总线制联结方式，对采集到的现场数据 进行分 析处理：实现对现场设备的控制功能。从而实现对现场所有FFU的集中监测和控 制。与报警控制单元进行通讯。与人机界面单元进行通讯。2）人机界面单元，釆用触摸屏实现远距离对FFU的监控和调节。能够实现以下控制功能：能够方便的实现FFU的单台多台及分区控制。也就是说，能够同时控制任意 台数的FFUo能够实现任意台数FFU的启停和调速功能，调速功能能够实现数字化，即直接 输入预期的风速值（如；0.25. 0.31等），以达到调速的目的。能够对任意

14、一台FFU的风速值进行监测。当有故障FFU报警时，能实时的显示故障FFU。3）报警控制单元，采用声光报警装置，通过与中央处理单元的通讯，当有任何一台或多台FFU发生故障时，该控制单元实时发出声光报警，并与人机界面单元 进行配合，迅速确定故障FFU,确保监控人员及时处理故障。控制盘控制方式:根据实际系统的需耍，中继器有相应数量的485通讯插座，每个 插座对应一组FFU控制器。通过控制盘可对每个控制器进行控制。控制功能如下：1）对整个洁净室某一组风机起停进行控制，可对某一组风机的风速进行统一设置。2）对整个洁净室的某一台风机起停进行控制，可对某一台风机的风速进行设置。3）可对某一组风机数屋进行设置。（系统规定每组风机数星最多位16台）。4）对整个洁净室的某一台风机运行状态进行查询，如风机的起停状态，风机的运行风速。5）短路保护功能：当发生短路时，能够自动切断FFU的电源以保护设备。3. 3遥控控制方式遥控控制方式为可选控制方式。它通过现场智能模块预留接口，通过可插拔 的通 讯模块來实现遥控控制方式。具体功能由手操器实现，采用一对多的控制方 式进行控 制。手操器能实现以下控制功能：1）能够方便的实现每台FFU的启停和调速功能。调速功能能够实现数字化，即直接输入预期的风速值，以达到调速的目的。2）能够对每一台FFU的风速值进行监测。3. 4系统综合功能控制系统还能够实现如下功能：1）