引 言

貯絲間恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)是煙草行業(yè)保證煙絲質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備，是卷煙廠制絲工藝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。隨著環(huán)境溫濕度以及時(shí)間的變化，煙絲的含水率在貯存過(guò)程中會(huì)發(fā)生變化，影響煙絲的物理性能。保證貯絲間的恒溫恒濕對(duì)煙絲質(zhì)量的提升具有重要意義。傳統(tǒng)設(shè)備多采用手動(dòng)形式實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕，人為性質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)操作很難保證完全的恒溫恒濕環(huán)境， 從而影響煙絲質(zhì)量。隨著科技的進(jìn)步，利用貯絲間恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)可使空調(diào)機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫濕度調(diào)節(jié)，將貯絲間溫濕度恒定在工藝指標(biāo)內(nèi)。

1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)框圖

貯絲間恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)主要包括檢測(cè)模塊、控制模塊、顯示模塊和執(zhí)行模塊等。具體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

1.2 系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)思路

實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕的空調(diào)控制的主要執(zhí)行模塊是四個(gè)電動(dòng)閥門，分別是加熱閥、表冷閥、加濕閥和新風(fēng)閥?？照{(diào)機(jī)組的表冷段、加熱段、加濕段裝有電 動(dòng)調(diào)節(jié)閥組（配 相應(yīng)手動(dòng)閥）， 便于實(shí)時(shí)采集 貯絲間的溫濕 度，實(shí)現(xiàn)相應(yīng) 的冷熱介質(zhì)自 動(dòng)調(diào)節(jié)控制的 目的 ；空調(diào)機(jī)組的新風(fēng)口加裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，便于實(shí)時(shí)采集新風(fēng)的溫濕度，實(shí) 現(xiàn)新風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)控制 ；貯絲房?jī)?nèi)加裝 2 只帶本體顯示功能的 高精度一體式溫濕度傳感器，便于系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)溫濕度并進(jìn) 行調(diào)整。

本系統(tǒng)選用德國(guó)西門子公司 S7-300 系列。S7-300 PLC 是 德國(guó)西門子公司通用型可編程控制器，包含 CPU 模塊、接口 模塊、信號(hào)處理模塊、通信網(wǎng)卡、功能模塊和操作屏等部分。 本系統(tǒng)的內(nèi)部接線圖如圖 2 所示。

2.1 制冷過(guò)程

夏天時(shí)PLC 通過(guò)實(shí)時(shí)采集貯絲間的溫濕度信號(hào)，經(jīng)PID 算法處理后，輸出信號(hào)到表冷段電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過(guò)控制閥門的開度實(shí)時(shí)監(jiān)控貯絲間的溫濕度，使貯絲間溫濕度恒定在工藝指標(biāo)內(nèi)。

2.2 制熱過(guò)程

冬天時(shí)PLC 通過(guò)實(shí)時(shí)采集貯絲間的溫濕度信號(hào)，經(jīng)PID 算法處理后，輸出信號(hào)到加熱段電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過(guò)控制閥門的開度實(shí)時(shí)監(jiān)控貯絲間的溫濕度，使貯絲間溫濕度恒定在工藝指標(biāo)內(nèi)。

2.3 加濕過(guò)程

PLC 通過(guò)實(shí)時(shí)采集貯絲間的溫濕度信號(hào)，經(jīng)PID 算法處理后，輸出信號(hào)到加濕段電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過(guò)控制閥門的開度實(shí)時(shí)監(jiān)控貯絲間的溫濕度，使貯絲間溫濕度恒定在工藝指標(biāo)內(nèi)。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 主程序流程圖

本設(shè)計(jì)程序的主題思想均為先定義，然后進(jìn)入無(wú)限循環(huán)， 在無(wú)限循環(huán)內(nèi)，溫度和濕度的調(diào)節(jié)同時(shí)進(jìn)行，本編程方法的好處是主程序執(zhí)行完一次后可以重新采集溫濕度信息，及時(shí)對(duì)溫濕度變化做出響應(yīng)。因?yàn)闇貪穸扔幸欢ǖ难舆t性，為了能夠達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控溫濕度的效果，我們采用PID 算法來(lái)控制溫濕度，保證實(shí)時(shí)檢測(cè)，實(shí)時(shí)調(diào)整。主程序流程圖如圖 3 所示。

控制系統(tǒng)的過(guò)程界面主要對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模擬，利用WinCC 組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)模擬，并以此畫面作為主界面，操作人員可實(shí)時(shí)觀看整個(gè)貯絲間恒溫恒濕電氣控制系統(tǒng)的組成，運(yùn)行流程和數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主界面如圖 4 所示。

圖 4 系統(tǒng)主界面

3.2.2 控制系統(tǒng)主操作界面設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)主操作界面是對(duì)整個(gè)恒溫恒濕電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和實(shí)時(shí)操作的界面。主操作界面主要包括手自轉(zhuǎn)換操作面板區(qū)、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示區(qū)。主操作界面也可完成啟動(dòng)和停止的操作。在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示區(qū)，可以顯示車間溫濕度，新風(fēng)、送風(fēng)溫濕度，冷凍水及蒸汽介質(zhì)溫度， 空氣過(guò)濾器壓差信號(hào)，新風(fēng)閥、表冷閥、加熱閥、加濕閥開度， 送風(fēng)機(jī)、冷凍水泵運(yùn)行狀態(tài)（運(yùn)行 /停止）、故障狀態(tài)、檢修狀態(tài)，送風(fēng)機(jī)、冷凍水泵的手/自動(dòng)狀態(tài)等。方便操作人員隨時(shí)觀察運(yùn)行狀態(tài)并調(diào)整。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文主要完成了控制系統(tǒng)和軟件兩部分設(shè)計(jì)，其核心是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和PID 算法調(diào)節(jié)以及人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的貯絲間恒溫恒濕電氣控制系統(tǒng)可自動(dòng)將貯絲間的溫濕度調(diào)節(jié)到工藝指標(biāo)內(nèi)，且能用于工業(yè)生產(chǎn)。