李富生
單位：上海荷迪思濕度控制設(shè)備有限公司
地址：上海定西路 1279 號(hào)長峰名光大廈 803 郵編：200050
摘要：
LOGO!智能邏輯控制器，具有諸多優(yōu)點(diǎn)，通過具體的實(shí)例介紹轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)原理，轉(zhuǎn)輪除濕恒溫恒濕機(jī)組的控制以及 LOGO!控制器在轉(zhuǎn)輪除濕恒溫恒濕機(jī)組中的運(yùn)用。
關(guān)鍵詞：LOGO！；恒溫恒濕；轉(zhuǎn)輪除濕
ABSTRACT:
LOGO is the logic controller made by Simens, it is easy to use and can be plused with a lot function , here we using one case -the rotor dehumidifier system with pre-cooler, rotor system and post -cooler /heater , all the function is cotrolled by the logos and the room is keeping the steady T& RH all the year , from the words we can know how them worked in the case
KEY WORD: LOGO, Steady Temperature & RH, Rotor dehumidifiers system
1 項(xiàng)目簡介
荷蘭 HB 集團(tuán)是歐洲著名的專業(yè)化生產(chǎn)轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)組、干燥系統(tǒng)、恒溫恒濕系統(tǒng)及其自控系統(tǒng)的集團(tuán)公司，總部設(shè)在荷蘭。由于其在空氣濕度控制方面出色的技術(shù)、設(shè)備及服務(wù)體系，使其成為世界除濕行業(yè)的典范。HB 旗下在全球擁有 6 個(gè)生產(chǎn)基地，二十多個(gè)分支機(jī)構(gòu)，五十多個(gè)代理公司。2005 年 HB 中國工廠--上海荷迪思公司在上海成立，建廠初期，產(chǎn)品控制方案沿用國外 DDC 標(biāo)準(zhǔn)控制方案，由于歐洲機(jī)組主要為單機(jī); 而中國需要
許多組合式除濕系統(tǒng), 這樣原有的 DDC 因控制點(diǎn)局限而缺乏靈活性，擴(kuò)展困難。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的靈活性，發(fā)揮出 HB 中國的特長，并根據(jù)不同客戶不同要求，提供最佳的控制模式，通過使控制器標(biāo)準(zhǔn)化，來解決備件統(tǒng)一的問題。原來的 DDC 控制方案顯然無法滿足這一要求，通過對(duì)不同廠家的 PLC 以及 DDC 進(jìn)行比較后，決定采用西門子 LOGO!
作為轉(zhuǎn)輪除濕系列機(jī)組的控制器。
許多組合式除濕系統(tǒng), 這樣原有的 DDC 因控制點(diǎn)局限而缺乏靈活性，擴(kuò)展困難。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的靈活性，發(fā)揮出 HB 中國的特長，并根據(jù)不同客戶不同要求，提供最佳的控制模式，通過使控制器標(biāo)準(zhǔn)化，來解決備件統(tǒng)一的問題。原來的 DDC 控制方案顯然無法滿足這一要求，通過對(duì)不同廠家的 PLC 以及 DDC 進(jìn)行比較后，決定采用西門子 LOGO!
作為轉(zhuǎn)輪除濕系列機(jī)組的控制器。
下面將以 08 年 7 月為南通某生物科技有限公司量身制作的一套機(jī)組為例，介紹 LOGO! 在 HB 上海荷迪思的組合式轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)中的應(yīng)用。
2 工藝流程介紹
2.1 功能段介紹
圖 1 為該項(xiàng)目的系統(tǒng)流程圖，系統(tǒng)由預(yù)冷除濕，轉(zhuǎn)輪除濕，后冷后熱調(diào)溫三部分組成，用于滿足車間的恒溫恒濕要求。
預(yù)冷/預(yù)熱：利用冷凍水降低空氣的溫度，空氣在降溫過程中，其相對(duì)濕度逐漸接近飽和狀態(tài)，在達(dá)到要求的溫度時(shí)，高于該空氣溫度飽和狀態(tài)的多余水份會(huì)析出，起到降溫除濕的目的。
圖 1 系統(tǒng)流程圖
轉(zhuǎn)輪除濕：如圖 2 所示除濕轉(zhuǎn)輪在除濕段內(nèi)部由密封系統(tǒng)分為處理區(qū)域和再生區(qū)域，除濕轉(zhuǎn)輪以 8-12 轉(zhuǎn)/小時(shí)的速度緩慢旋轉(zhuǎn)，以保證整個(gè)除濕為一個(gè)連續(xù)的過程。當(dāng)處理空氣通過轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)域時(shí)，其中的水蒸汽被轉(zhuǎn)輪中的吸濕介質(zhì)所吸附，水蒸氣同時(shí)發(fā)生相變，并釋放出潛熱，轉(zhuǎn)輪也因吸濕了一定的水份而逐漸趨向飽和；這時(shí)，處理空氣因自身的水份減少和潛熱釋放而變成干的、熱的空氣。同時(shí)，在再生區(qū)域，另一路空氣先經(jīng)過再生加熱器后，變成高溫空氣（一般為 100-140 度）并穿過吸濕后的飽和轉(zhuǎn)輪，使轉(zhuǎn)輪中已吸附的水份蒸發(fā)，從而恢復(fù)了轉(zhuǎn)輪的除濕能力；同時(shí)，再生空氣因水份的蒸發(fā)而變成濕空氣；之后，再通過再生風(fēng)機(jī)將濕空氣排除到室外。
圖 2 轉(zhuǎn)輪除濕原理圖
后冷/后熱：利用降溫或加熱，控制送風(fēng)溫度
2.2 控制流程
系統(tǒng)設(shè)置三個(gè)檢測點(diǎn)，根據(jù)三個(gè)檢測點(diǎn)，系統(tǒng)分三部分進(jìn)行控制，控制流程如圖 3 所
示。
圖 3 控制流程圖
三個(gè)檢測點(diǎn)如下：
① 預(yù)冷段（溫度）
② 再生加熱后（溫度）
③ 回風(fēng)段（溫濕度）
三部分控制如下
③ 回風(fēng)段（溫濕度）
三部分控制如下
① 預(yù)冷段控制：通過預(yù)冷段檢測的溫度與設(shè)定值比較，調(diào)節(jié)預(yù)冷段冷量，使空氣經(jīng)過預(yù)冷段后溫度低于設(shè)定值以下。
② 轉(zhuǎn)輪除濕段控制：通過回風(fēng)檢測的濕度與設(shè)定值比較，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)輪除濕的除濕量。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)輪除濕量即通過調(diào)節(jié)再生溫度完成。
③ 后冷后熱控制：通過回風(fēng)檢測的溫度與設(shè)定值比較，調(diào)節(jié)后加熱（制冷）。3 方案確定
根據(jù)上訴控制流程，完成系統(tǒng)的控制，可以有 DDC 控制，PLC 控制和 LOGO!控制可選。
3.1 LOGO!控制與 DDC 控制的比較
LOGO!控制與 DDC 控制相比較具有諸多優(yōu)點(diǎn).
① 完成上訴流程的控制，采用 DDC 控制,需用多個(gè) DDC 才可完成，采用 LOGO!一個(gè)
主模塊加上相應(yīng)擴(kuò)展模塊即可實(shí)現(xiàn)。
主模塊加上相應(yīng)擴(kuò)展模塊即可實(shí)現(xiàn)。
② DDC 控制輸入輸出點(diǎn)少，LOGO!輸入輸出點(diǎn)多，開關(guān)量模擬量可自由配置。
③ DDC 控制功能單一，出廠后功能已固化，無法更改，LOGO!可以根據(jù)需要自行編寫用
戶程序，靈活性好。
戶程序，靈活性好。
④ DDC 無法擴(kuò)展，LOGO!具有擴(kuò)展功能。
⑤ DDC 顯示界面固定無法更改，LOGO!可以根據(jù)用戶需要自行設(shè)計(jì)參數(shù)修改設(shè)定界面和
報(bào)警界面。
報(bào)警界面。
3.2 LOGO!控制與 PLC 控制的比較
① PLC 不帶顯示屏，需配備文本或屏以實(shí)現(xiàn)用戶參數(shù)的設(shè)定功能。
② PLC 編程需采用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ镁幊唐骶帉懞托薷某绦颍?/span>LOGO!可以計(jì)算機(jī)編程也可現(xiàn)
場本體修改程序和參數(shù)。
場本體修改程序和參數(shù)。
③ 與 PLC 控制比較，LOGO!在轉(zhuǎn)輪除濕，恒溫恒濕這類點(diǎn)數(shù)少的系統(tǒng)中具有更高的性價(jià)
比。
比。
通過與 DDC 和 PLC 的比較，采用 LOGO!控制器作為轉(zhuǎn)輪除濕恒穩(wěn)恒濕機(jī)組的控制器。4 產(chǎn)品硬件配置機(jī)組預(yù)冷通過 LOGO!控制一 SQS65 水閥執(zhí)行器，控制通過冷水盤管的冰水流量。以實(shí)現(xiàn)降溫除濕的功能。
轉(zhuǎn)輪除濕通過 LOGO!控制一組再生電加熱器（SSR），調(diào)節(jié)再生溫度，控制轉(zhuǎn)輪除濕量。
后冷后熱通過通過 LOGO!控制一 SQS65 水閥執(zhí)行器調(diào)節(jié)冷水盤管冰水流量和一組電加熱器（SSR），調(diào)節(jié)后加熱的加熱量。
后冷后熱通過通過 LOGO!控制一 SQS65 水閥執(zhí)行器調(diào)節(jié)冷水盤管冰水流量和一組電加熱器（SSR），調(diào)節(jié)后加熱的加熱量。
根據(jù)控制流程要求，選用一 LOGO!24*作為主控制器加上一個(gè) LOGO!DM812/24R,一個(gè)LOGOAM2PT100，一個(gè) LOGO!AM2AQ2 三個(gè)擴(kuò)展模塊。LOGO!外圍的安裝以及控制柜接線圖如 4，圖 5，圖 6 所示：
圖 4 控制柜結(jié)構(gòu)
圖 5 LOGO!接線圖
圖 6 LOGO!安裝圖
LOGO!主模塊以及擴(kuò)展模塊的電氣圖如圖 7，圖 8，圖 9 所示：
5 軟件開發(fā)
5.1 輸入輸出功能介紹
根據(jù)控制流程，LOGO!包括 6 個(gè)數(shù)字輸入，4 個(gè)模擬量輸入（兩個(gè) 0-10v，兩個(gè)電阻輸入），6 個(gè)數(shù)字量輸出（4 個(gè)繼電器，2 個(gè)晶體管驅(qū)動(dòng) SSR 固態(tài)繼電器），各輸入輸出功能如下表所示：
5.2 LOGO!程序說明
程序的編寫根據(jù)控制流程圖可以分為風(fēng)機(jī)控制，預(yù)冷，再生轉(zhuǎn)輪，后冷后熱四個(gè)部分。
5.2.1 風(fēng)機(jī)啟�？刂�
圖 10 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)輪控制程序
如圖 10 所示在處理風(fēng)機(jī)（送風(fēng)機(jī)）和再生轉(zhuǎn)輪無故障（I1=1,I3=1,I4=1）的前提下，無論選擇手動(dòng)或是自動(dòng)（I1=1 或 I2=1）,處理風(fēng)機(jī)啟動(dòng)（Q6=1），并延時(shí)（時(shí)間可以設(shè)置）后再生風(fēng)機(jī)和轉(zhuǎn)輪電機(jī)啟動(dòng)（Q7=1）。因?yàn)樵偕訜岬脑偕鷾囟纫话愣荚?/span> 100 攝氏度以上，所以在停機(jī)時(shí)，只有再生轉(zhuǎn)輪無故障，再生轉(zhuǎn)輪的停止需延時(shí)（時(shí)間可以設(shè)置），當(dāng)再生溫度低于安全溫度（溫度值可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置）時(shí)，無論延時(shí)時(shí)間是否到，再生轉(zhuǎn)輪都將停止，若延時(shí)完成后，再生溫度依然高于安全溫度，再生轉(zhuǎn)輪將繼續(xù)運(yùn)行散熱，直到溫度降至安全溫度以下停機(jī)，這樣可以確保機(jī)組安全停機(jī)。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，停機(jī)的溫度以及延時(shí)時(shí)間均可以修改，非常靈活。
5.2.2 預(yù)冷控制
圖 11 預(yù)冷控制程序
如圖 11 所示，在處理風(fēng)機(jī)運(yùn)行的前提下，根據(jù)前冷溫度 PI 調(diào)節(jié)預(yù)冷水閥，以控制預(yù)冷溫度。
5.2.3 轉(zhuǎn)輪除濕控制
轉(zhuǎn)輪除濕量的控制是通過調(diào)節(jié)再生加熱控制再生溫度來實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)輪除濕的除濕量隨再生溫度的增加而增大，再生溫度在 120～140 攝氏度之間時(shí)除濕效率最好。
5.2.3.1 PWM 功能程序
控制再生加熱通過 LOGO!控制一組電加熱（SSR）來實(shí)現(xiàn)的。
圖 12 PWM 控制
LOGO!OBA5 系列沒有 PWM 控制功能塊，在控制加熱時(shí)，需通過程序?qū)崿F(xiàn) PWM 功能，如圖 12 所示，為一段實(shí)現(xiàn) PWM 的程序，B063 功能塊為 SSR 接通時(shí)間，B064 為斷開時(shí)間，在全開（M4=0）全關(guān)（M3=0）時(shí)，通過延時(shí)接通功能塊的引用功能可以實(shí)現(xiàn)接通和斷開時(shí)間的隨時(shí)根據(jù)溫度變化而變化；當(dāng)高溫故障(I5=0)或風(fēng)機(jī)(Q6=0)未啟動(dòng)時(shí)，停止輸出；當(dāng)全關(guān)（M3=1）時(shí)，加熱輸出；當(dāng)全開（M4=1）時(shí)，加熱 100%接通，不再根據(jù)接通段開時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。從而實(shí)現(xiàn) PWM 控制功能。
5.2.3.2 接通斷開時(shí)間程序?qū)崿F(xiàn)
圖 13 通斷時(shí)間程序
圖 13 所示為一段溫度控制 PWM 接通斷開時(shí)間實(shí)現(xiàn)程序，AI1 為檢測輸入，B066 為設(shè)定值，BO71 為比例設(shè)定，下面舉一個(gè)實(shí)例說明。
假設(shè)溫度要控制在 120 攝氏度，將溫度設(shè)定 B066 設(shè)定為 120，將比例 B071（同時(shí)作為周期）設(shè)定為 10，當(dāng)檢測溫度小于 110 攝氏度（120-10）時(shí)，B077 全開動(dòng)作，這時(shí)加熱 100%工作，當(dāng)檢測溫度大于 120 攝氏度，B076 全關(guān)動(dòng)作，加熱將不工作；當(dāng)檢測溫度大于 110 攝氏度，小于 120 攝氏度時(shí)（以 114 攝氏度為例），接通時(shí)間為 6 秒（120-114），關(guān)斷時(shí)間為 4 秒。以此類推，檢測溫度為 115 攝氏度時(shí)，接通時(shí)間為 5 秒，關(guān)斷時(shí)間為 5 秒。同時(shí)通過改變比例（B071）可以修改周期。結(jié)合圖 12 所示的 PWM 控制程序，實(shí)現(xiàn)PWM 控制。
5.2.3.3 轉(zhuǎn)輪除濕控制
轉(zhuǎn)輪除濕量的控制是通過控制再生溫度來實(shí)現(xiàn)的，因而在轉(zhuǎn)輪除濕控制時(shí)，要根據(jù)回風(fēng)濕度和再生溫度同時(shí)控制再生加熱。在程序中的實(shí)現(xiàn)如圖 14 所示：
根據(jù)再生溫度控制有一個(gè)輸出，根據(jù)濕度控制有一個(gè)輸出，由圖 14 程序可以知道，無論是根據(jù)再生溫度還是根據(jù)濕度控制的輸出都有三種形式：“全開”，“全關(guān)”，“時(shí)間比
例”。圖 14 所示程序就是將兩個(gè)的輸出進(jìn)行比較，最終以一個(gè)輸出控制再生電加熱的 SSR 固態(tài)繼電器。
例”。圖 14 所示程序就是將兩個(gè)的輸出進(jìn)行比較，最終以一個(gè)輸出控制再生電加熱的 SSR 固態(tài)繼電器。
由圖 14 程序可知，通過再生溫度控制的輸出和濕度控制的輸出，只要有一個(gè)輸出為
“全關(guān)”，最終加熱控制輸出就為“全關(guān)”，當(dāng)再生溫度控制和濕度控制的輸出都為“全開”
“全關(guān)”，最終加熱控制輸出就為“全關(guān)”，當(dāng)再生溫度控制和濕度控制的輸出都為“全開”
時(shí)，最終加熱輸出就為全開，當(dāng)再生溫度控制輸出和濕度控制輸出都是“時(shí)間比例”時(shí)，最終再生加熱控制輸出也為“時(shí)間比例”形式，其接通和關(guān)斷時(shí)間是將兩個(gè)輸出的關(guān)斷時(shí)間比較，最終再生加熱輸出的關(guān)斷時(shí)間取大值，接通時(shí)間取小值。
圖 14 轉(zhuǎn)輪除濕選擇控制程序
由于轉(zhuǎn)輪除濕效率最高是在再生溫度處于 120 攝氏度到 140 攝氏度之間時(shí)，所以在程序設(shè)計(jì)時(shí)有個(gè)“手動(dòng)”,和“自動(dòng)”兩種模式，處于自動(dòng)模式時(shí)就根據(jù)圖 14 所示程序進(jìn)行選擇，以便于機(jī)組節(jié)能，處于手動(dòng)模式時(shí)轉(zhuǎn)輪除濕將只受再生溫度的控制，使再生轉(zhuǎn)輪工作在其除濕效率最大的再生溫度區(qū)域。轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)組最大限度的除濕。此功能通過“模擬量多路復(fù)用器”功能塊實(shí)現(xiàn)。
機(jī)組后冷和后加熱的控制與上訴的預(yù)冷和再生溫度的控制相類似，這里不再重述，具體見附錄程序。
6 應(yīng)用體會(huì)
LOGO！邏輯智能控制器，價(jià)格低廉、工作可靠、編程方便，公司在使用 LOGO!控制器以來，優(yōu)化了電路，提高了產(chǎn)品的可靠性，使不同系列的機(jī)組通過程序的改變做到了控制器的統(tǒng)一，減少了采購和維護(hù)人員的工作量。隨著LOGO! OBA6 系列控制器的的發(fā)布，新增的“PWM”功能塊可以代替實(shí)現(xiàn) PWM 功能的程序，大大簡化 LOGO!程序;本體模擬量的輸入點(diǎn)數(shù)的增加可以減少模擬量擴(kuò)展模塊，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本；文本顯示器的推出使得 LOGO!板前安裝更為方便，文本中文字符顯示以及多語言切換，使得 LOGO!更為貼近中國的用戶；LOGO!程序存儲(chǔ)空間的加大，LOGO!的應(yīng)用空間將更為廣泛。
參考文獻(xiàn)
[1] LOGO!手冊(cè):西門子內(nèi)部資料
[2] Micro 'n Power: 西門子內(nèi)部資料
作者簡介：
李富生（1981-），男，上海荷迪思濕度控制設(shè)備有限公司，聯(lián)系方式：39808292 13764400256 left810414@163.com
