可编程蒸汽控制器(PLC)是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和信息技术的一种控制器. 它具有可靠性高、功能性强、开发简便、易于维护和扩展且成本较低等特点, 自上个世纪六七十年代被研制出来以后, 就广泛应用于冶金、能源、化工、电力和机械等工业领域. 最初的可编程控制器是基于逻辑计算的, 随着工业技术的发展, 可编程控制器的数字运算和分析能力大大增强,可以运用于更为广泛的领域中[1].

    洁净空调系统作为一种重要的空调系统分类,目前在医药、蒸汽控制器电子和化工等行业应用十分广泛.从控制和数据分析处理的角度来看, 洁净空调控制系统除了具有普通空调控制系统的数据量大、模拟量多、系统运行不间断和数据需要存储等特点以外, 还带有控制因素多和控制精度高等特点. 通常的洁净空调系统要求室内环境中的温度、湿度、压差和空气洁净度等状态参数均保持在一定的阈值范围内[2]. 对这种要求,靠维护人员的手工操作或者传统的继电器控制是根本无法实现的. 而可编程控制器的引入, 则为洁净空调系统的自动控制提供了一种便捷、有效而可靠的解决方案.

    目前, 洁净空调自动控制系统的应用有多种方式. 蒸汽控制器除了传统的单片(板)机系统以外,很多用户选用了局部数字直接控制(DDC)或是集散控制系统(DCS)[3] ,而PLC 的应用还不是很多. 其原因主要是传统的PLC 在逻辑、计数和计时方面有优势,但在以模拟量为主要处理对象的空调系统中,缺乏足够的计算和分析能力. 近年来, 随着新型PLC 在存储容量和运算能力方面的迅速发展, 这一缺陷逐渐得到弥补. 许多PLC 生产厂家在PLC硬件水平大幅提升的同时, 又开发出适于运算和分析的PLC 指令集系统,并制造了一系列运算和通讯等专用模块来强化这方面的性能. 从发展趋向来看, PLC 系统在运算能力上已经与PC 控制系统差别不大, 通讯能力也大为提高, 加上其固有的可靠性、扩展性和价格优势, 必将在空调自控系统中占据重要地位.

    2 空调系统分析

    2.1 工程概况

    上海地区某制药厂的生产车间有五层楼, 每蒸汽控制器层楼的内区为生产区,各层楼的外区通道、操作人员更衣室等连通, 构成过渡区. 各生产区域的设备负荷差异较大. 因为生产工艺的要求, 内外区间以及车间与外界之间的门开关频繁, 造成室内环境状态波动较大. 而且该工厂地处海边, 室外空气湿度较大.

    2.2 空调系统要求

    根据“药品生产质量管理条例”(药品生产GMP), 蒸汽控制器业主要求生产区的空气洁净度达到30 万级洁净室标准, 温度在20~26℃之间, 相对湿度在40%~60%之间. 压差按粉剂车间要求设计, 过渡区对室外环境保持12~15 Pa 的正压,生产区对过渡区保持2~5 Pa 的负压. 要求利用PLC 自动对空调系统进行调节控制. 可根据季节不同和生产工艺的改变, 通过触摸屏对运行参数进行修改. 室外环境的气象资料和室内空调运行的状态和能耗等参数记录在计算机内以供查询和进一步的分析
优化处理.

    3 空调系统设计

    3.1 空气处理系统设计

    系统为全空气系统, 各个房间的气流组织均为上侧送、下侧回. 冷源为两台工厂冷冻站提供的7~9℃的冷冻水, 热源为工厂锅炉房提供的蒸汽. 送风机由变频器驱动控制, 回风机则为开停控制. 送风总管分为两路, 一路通向各生产区, 另一路向过渡区送风. 系统采用变风量系统, 各个房间的送风阀和回风阀均装有电动风阀执行器用来调节风阀开度, 以调节各个房间的送回风量.空气循环回路的新风段、一次回风段和送风段分别装有初效、中效和高中效过滤器.

    3.2 控制系统设计

    系统的主要控制参数为: a. 保持空气洁净度必须的送风量; b. 内外区之间的负压压差和过渡区与环境间的正压压差; c. 室内环境的湿度; d. 室内环境的温度.

    空气洁净度和温度可根据各生产区的生产工艺要求和“药品生产质量管理规范”的规定,利用PLC 调节装在送回风阀上的风阀执行器来改变风门开度;压差的控制同样是根据现场传感器的采样数据, 利用PLC 对数据进行分析, 输出控制量来控制风阀的开度以保证各区域的压差;因该工厂地处海边,常年湿度较大,所以湿度控制方式以去湿为主,可通过调节冷冻水的流量和温度来实现.

     为洁净空调自动控制系统的控制框图.