陳鐵鋼，高岳民，王少華

（

1．湖南聯(lián)紳?rùn)C(jī)電科技有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000；2.湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能制造分院，湖南 長(zhǎng)沙 410129；3.湖南生物機(jī)電工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電分院，湖南 長(zhǎng)沙 410126）

1 本課題的研究背景和目的

防疫與隔離在城市建筑中的應(yīng)用是十分重要和必要的。縱觀人類歷史，在面對(duì)未知的易感染病癥和瘟疫蔓延時(shí)人類卻顯得非常無(wú)力和無(wú)助。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為人類了解自然征服病魔提供了強(qiáng)有力的工具和手段，其中凈化工程就為我們展示了她獨(dú)到而科學(xué)的靚麗身姿。本設(shè)計(jì)就是基于PLC控制在建筑防疫凈化工程中的應(yīng)用實(shí)例。其優(yōu)點(diǎn)是它構(gòu)造簡(jiǎn)便，功能強(qiáng)大，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，而且實(shí)用價(jià)值高、空氣防疫隔離性能好，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)。采用PLC控制是建筑凈化工程中實(shí)現(xiàn)空氣防疫隔離的一種最佳的控制方式。低速時(shí)能保持隔離間負(fù)壓相對(duì)穩(wěn)定性好；高速時(shí)風(fēng)機(jī)提速平滑性好，效率高；而且它的調(diào)速范圍較大、精度高，風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流低，結(jié)合風(fēng)道閥門控制技術(shù)，不僅使空氣防疫隔離增加許多人性化服務(wù)效果，而且節(jié)能明顯。

保持隔離間空氣負(fù)壓控制是實(shí)現(xiàn)病員房間與公共過(guò)道空氣隔離的有效方式，有多種方法可以實(shí)現(xiàn)，如：基于變頻器的選頻控制，基于雙速電機(jī)的變速控制，基于百葉窗閥門的風(fēng)道控制。本文研究的是綜合應(yīng)用三種控制方式，應(yīng)用工業(yè)計(jì)算機(jī)PLC作為系統(tǒng)控制核心，控制隔離間負(fù)壓的風(fēng)量閃變、風(fēng)速提升方式、負(fù)壓保持、門窗開(kāi)閉等不同驅(qū)動(dòng)需求，使空氣隔離間的負(fù)壓風(fēng)量效果依據(jù)門窗開(kāi)閉的變化而改變，讓置身病員間的人員可以舒適的居住和正常的生活。這對(duì)具有易感染特點(diǎn)的未知病癥的隔離觀察和病理調(diào)研是十分有利的。

2 國(guó)內(nèi)外研究狀況及已有成果

用于醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室、防疫站等防疫目的凈化工程技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展已逐漸成熟，市場(chǎng)的供需現(xiàn)狀、市場(chǎng)規(guī)模和發(fā)展?jié)摿ΓS著凈化工程技術(shù)與研發(fā)狀況的發(fā)展也在不斷拓展，我們對(duì)凈化工程產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)，包括生產(chǎn)商、供應(yīng)商、服務(wù)商和終端用戶等進(jìn)行了系統(tǒng)、全面的調(diào)查、分析和預(yù)測(cè)后發(fā)現(xiàn)，在國(guó)外特別是歐美國(guó)家很早就已經(jīng)使用凈化工程來(lái)進(jìn)行健康與防疫檢測(cè)了，例如惡劣環(huán)境下的人類安全生活居住區(qū)建設(shè)等等。但是在國(guó)內(nèi)還僅限于醫(yī)院和防疫站使用居多，用于安全居住生活區(qū)的建設(shè)尚為空白，而且各類產(chǎn)品的產(chǎn)家競(jìng)爭(zhēng)激烈，所以在自然環(huán)境較差的地區(qū)建設(shè)適宜人類安全居住的凈化工程是會(huì)有一定的不可替代的市場(chǎng)發(fā)展前景。

中國(guó)已進(jìn)入改革開(kāi)放和科技生產(chǎn)力大發(fā)展時(shí)代，中國(guó)的進(jìn)出口貨物逐漸增加，尤其以雙速控制為主的凈化工程產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)后，以微機(jī)控制為主的人性化凈化控制的市場(chǎng)也會(huì)逐步增大。根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)的需求預(yù)測(cè)，以微機(jī)控制為主的凈化安居工程已開(kāi)始走入中國(guó)的凈化工程市場(chǎng)。

3 設(shè)計(jì)及研究方案

本課題主要研究的是以隔離間（門房），百葉窗風(fēng)閥、風(fēng)道、變頻器、變頻電機(jī)、PLC控制器、差動(dòng)電容傳感器為主要研究對(duì)象的空氣防疫隔離控制系統(tǒng)。

本設(shè)計(jì)中負(fù)壓信號(hào)的獲取采用了膜片式差動(dòng)電容傳感器，負(fù)壓檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、開(kāi)關(guān)量整形電路送達(dá)PLC控制器，運(yùn)行預(yù)設(shè)的PIC控制程序，分別驅(qū)動(dòng)繼電式百葉窗風(fēng)閥、變頻器、驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī)風(fēng)機(jī)，通過(guò)風(fēng)道抽風(fēng)調(diào)節(jié)隔離間負(fù)壓，實(shí)現(xiàn)居住間與公共過(guò)道之間空氣的安全隔離。

4 設(shè)計(jì)及其研究?jī)?nèi)容

4.1 整體設(shè)計(jì)方案

空氣負(fù)壓信號(hào)的采集與調(diào)節(jié)首先，空氣負(fù)壓是相對(duì)于環(huán)境氣壓值而言的，主要是隔離間（門房）的空氣負(fù)壓，這樣才能使居住間與過(guò)道的氣流通過(guò)隔離間被抽走，相互之間不能有空氣對(duì)流，實(shí)現(xiàn)空氣的防疫隔離，避免有害氣體的擴(kuò)散和污染。居住間的進(jìn)氣是通過(guò)濾網(wǎng)和凈化消毒處理的潔凈無(wú)異味的清新自然空氣，人員長(zhǎng)時(shí)間居住在這樣的環(huán)境中，負(fù)壓值不宜太高，通常只減小0.01~0.05個(gè)大氣壓力，在隔離間的空間中負(fù)壓值靜態(tài)呈梯度分布，風(fēng)道抽氣口的負(fù)壓值較大，在百葉窗關(guān)閉狀態(tài)下，通常是0.95個(gè)大氣壓；過(guò)濾進(jìn)氣口和門窗口的負(fù)壓值最小，通常取0.98個(gè)大氣壓，負(fù)壓值的動(dòng)態(tài)變化主要是隔離間兩道門的開(kāi)閉和送物窗口的開(kāi)閉過(guò)程所引起的氣壓變化，所以氣壓傳感器的安裝位置十分重要，通常應(yīng)靠近門窗位置安裝，這樣才能敏捷地捕捉到負(fù)壓的變化，及時(shí)啟動(dòng)百葉窗風(fēng)閥和變頻電機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，維持隔離間的負(fù)壓平衡。對(duì)于門窗分布較為分散的負(fù)壓檢測(cè)，需要使用多個(gè)氣壓傳感器。氣壓的差動(dòng)式電容傳感器的輸出通常是模擬電壓量，需要后繼轉(zhuǎn)換成數(shù)字量或開(kāi)關(guān)量才能送給PLC控制器，作進(jìn)一步的控制處理。

4.2 百葉窗風(fēng)閥開(kāi)度對(duì)調(diào)節(jié)負(fù)壓的作用

隔離間負(fù)壓的變化主要是人員進(jìn)出門的開(kāi)閉和送物窗口的開(kāi)閉導(dǎo)致短時(shí)間大量空氣的流動(dòng)導(dǎo)致的，其共同特點(diǎn)是突發(fā)性變化，其中門的開(kāi)閉比窗的開(kāi)閉引起的變化量要大。為了適應(yīng)這種氣流突發(fā)性的變化，調(diào)節(jié)百葉窗風(fēng)閥的張開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)壓風(fēng)量是一種很好的選擇，比調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在短時(shí)間內(nèi)來(lái)的更快捷更靈敏。較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的負(fù)壓風(fēng)量調(diào)節(jié)還是要依靠風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提升。百葉窗在門窗開(kāi)閉的突發(fā)瞬間發(fā)揮了快速調(diào)節(jié)負(fù)壓的作用。根據(jù)門窗開(kāi)閉的狀態(tài)，百葉窗風(fēng)閥的開(kāi)度與變頻器輸出應(yīng)有多種不同的響應(yīng)。

①只開(kāi)送物窗口的響應(yīng)：百葉窗開(kāi)度10%，變頻器輸出10Hz。

②只開(kāi)一扇門的響應(yīng)：百葉窗開(kāi)度35%，變頻器輸出25Hz。

③開(kāi)一扇門和一扇窗的響應(yīng)；百葉窗開(kāi)度45%，變頻器輸出35Hz。

④同時(shí)開(kāi)兩扇門的響應(yīng)：百葉窗開(kāi)度70%，變頻器輸出45Hz。

⑤同時(shí)開(kāi)兩扇門和一扇窗的響應(yīng)：百葉窗開(kāi)度100%，變頻器輸出50Hz。

門窗開(kāi)閉的狀態(tài)都反映在負(fù)壓大小的變化上，是依靠壓力傳感器自動(dòng)檢測(cè)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換分辨出來(lái)的，如果一扇窗的面積是一扇門面積的1/4，則要求模數(shù)轉(zhuǎn)換的量化級(jí)數(shù)大于8，相應(yīng)的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)位數(shù)應(yīng)大或等于4，才能滿足百葉窗開(kāi)度的調(diào)節(jié)需求。實(shí)際調(diào)節(jié)量需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)壓變化做適當(dāng)調(diào)節(jié)。

4.3 變頻器的調(diào)速與風(fēng)量調(diào)節(jié)作用

PLC控制器根據(jù)負(fù)壓信號(hào)的采集數(shù)值調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。用以適應(yīng)負(fù)壓動(dòng)態(tài)變化對(duì)風(fēng)量的要求，如前所述采集數(shù)字應(yīng)不小于4位，則變頻器調(diào)速應(yīng)不小于16級(jí)。常用的頻點(diǎn)相應(yīng)于百葉窗開(kāi)度的調(diào)節(jié)，不少于5種。

變頻器的頻率作為負(fù)壓風(fēng)量的持續(xù)調(diào)節(jié)量，對(duì)維持隔離間負(fù)壓的持續(xù)平衡有著十分重要的作用。變頻器輸出頻率受PLC控制器的控制，PLC運(yùn)行預(yù)制的控制程序，根據(jù)當(dāng)前的負(fù)壓檢測(cè)狀態(tài)和預(yù)設(shè)的控制要求，確定當(dāng)前對(duì)變頻器的輸出控制。

變頻器在風(fēng)扇異步電機(jī)的軟啟動(dòng)、升降轉(zhuǎn)速的S曲線、節(jié)能調(diào)速、U/f曲線設(shè)置、上下限頻率設(shè)置、跳頻點(diǎn)設(shè)置、過(guò)載保護(hù)、電機(jī)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)裙δ?。使風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行安全平穩(wěn)、節(jié)能環(huán)保。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速、最大風(fēng)量、電動(dòng)機(jī)與變頻器、百葉窗開(kāi)度等的匹配度方面做出定量的計(jì)算與設(shè)置。

5 空氣防疫隔離凈化工程的控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

百葉窗安裝在風(fēng)道壁上，氣壓傳感器安裝在隔離間天花板上，風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)安裝在樓頂消毒間的風(fēng)道中，變頻器和PLC控制器、觸摸屏安裝在監(jiān)控工作室內(nèi)，空氣防疫隔離平面示意圖如圖1所示。

圖1 空氣防疫隔離平面示意圖

空氣防疫隔離PLC變頻調(diào)控系統(tǒng)總體原理圖2所示。

圖2 空氣防疫隔離系統(tǒng)總體原理圖

系統(tǒng)總體控制原理如圖2。隔離間氣壓經(jīng)過(guò)差動(dòng)式電容傳感器采集后，將對(duì)應(yīng)于氣壓大小的模擬電壓送入A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路完成滿足控制精度需求的數(shù)字信號(hào)，此數(shù)字信號(hào)經(jīng)開(kāi)關(guān)量調(diào)整電路送入PLC控制器，PLC控制器通過(guò)運(yùn)行預(yù)設(shè)的控制程序，根據(jù)當(dāng)前檢測(cè)的氣壓狀態(tài)確定百葉窗風(fēng)閥的開(kāi)度、確定變頻器的輸出頻率，調(diào)整風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過(guò)風(fēng)道和百葉窗風(fēng)閥調(diào)節(jié)隔離間的氣流量，維持隔離間負(fù)壓平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)空氣防疫隔離。

6 系統(tǒng)硬件選擇

6.1 PLC選擇

根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求從而實(shí)現(xiàn)隔離間的負(fù)壓控制，兩個(gè)四位執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制點(diǎn)可并接，一個(gè)四位數(shù)據(jù)輸入，共需要控制4個(gè)輸出點(diǎn)，4個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)輸入點(diǎn)，一共是8個(gè)點(diǎn)；因此可選三菱FX2N-16M型PLC?？赏瑫r(shí)控制兩個(gè)隔離間的負(fù)壓平衡。

6.2 氣壓傳感器選型

某些氣壓傳感器主要的傳感元件是一個(gè)對(duì)壓強(qiáng)敏感的薄膜，它連接了一個(gè)柔性電阻器。當(dāng)被測(cè)氣體的壓強(qiáng)降低或升高時(shí)，這個(gè)薄膜變形，該電阻器的阻值將會(huì)改變。電阻器的阻值發(fā)生變化。從傳感元件取得0-5V的信號(hào)電壓，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換由數(shù)據(jù)采集器接受，然后數(shù)據(jù)采集器以適當(dāng)?shù)男问桨呀Y(jié)果傳送給計(jì)算機(jī)。有些氣壓傳感器的主要部件為變?nèi)菔焦枘ず?。?dāng)該變?nèi)莨枘ず型饨绱髿鈮毫Πl(fā)生變化時(shí)，單晶硅膜盒隨著發(fā)生彈性變形，從而引起硅膜盒平行。氣壓傳感器的主要部件為變?nèi)菔焦枘ず小．?dāng)該變?nèi)莨枘ず型饨绱髿鈮毫Πl(fā)生變化時(shí)，單晶硅膜盒隨著發(fā)生彈性變形，從而引起硅膜盒平行板電容器電容量的變化。

高精度氣壓傳感器一般是利用MEMS技術(shù)在單晶硅片上加工出真空腔體和惠斯登電橋，惠斯登電橋橋臂兩端的輸出電壓與施加的壓力成正比，經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償和校準(zhǔn)后具有體積小，精度高，響應(yīng)速度快，不受溫度變化影響的特點(diǎn)。輸出方式一般為模擬電壓輸出和數(shù)字信號(hào)輸出兩種，其中數(shù)字信號(hào)輸出方式由于和單片機(jī)連接方便，是市場(chǎng)上的主流。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。氣壓傳感器是由一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)和控制的首要環(huán)節(jié)。雖然GPS接收機(jī)上很少見(jiàn)到氣壓傳感器的身影，但其實(shí)高精度氣壓傳感器GPS接收機(jī)上可以有很廣泛的應(yīng)用。

空氣壓縮機(jī)的氣壓傳感器主要的傳感元件是一個(gè)對(duì)氣壓傳感器內(nèi)的強(qiáng)弱敏感的薄膜和一個(gè)頂針開(kāi)控制，電路方面它連接了一個(gè)柔性電阻器。當(dāng)被測(cè)氣體的壓力降低或升高時(shí)，這個(gè)薄膜變形帶動(dòng)頂針，同時(shí)該電阻器的阻值將會(huì)改變。電阻器的阻值發(fā)生變化。從傳感元件取得0-5V的信號(hào)電壓，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換由數(shù)據(jù)采集器接受，然后數(shù)據(jù)采集器以適當(dāng)?shù)男问桨呀Y(jié)果傳送給計(jì)算機(jī)。很多空氣的氣壓傳感器的主要部件為變?nèi)菔焦枘ず小．?dāng)該變?nèi)莨枘ず型饨绱髿鈮毫Πl(fā)生變化時(shí)頂針動(dòng)作，單晶硅膜盒隨著發(fā)生彈性變形，從而引起硅膜盒平行板電容器電容量的變化來(lái)控制氣壓傳感器

6.3 HS1101參數(shù)及特性曲線

表1 最大參數(shù)值（Ta=25℃）

6.4 HS1101輸出特性曲線

輸出特性曲線如圖3所示。

圖3 輸出特性曲線

6.5 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片選型

模數(shù)轉(zhuǎn)換方式有很多，例如：基于計(jì)數(shù)的積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換，還有壓頻變換計(jì)數(shù)型模數(shù)轉(zhuǎn)換，再有逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換，等等。其中以逐次逼近性模數(shù)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度較快，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品性價(jià)比較高。

逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0809芯片內(nèi)有數(shù)模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換工作原理。以數(shù)模轉(zhuǎn)換為內(nèi)核，模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程初始是以數(shù)據(jù)最高位置1，其余全為0的半數(shù)值產(chǎn)生的模擬值與測(cè)量值比較，小于測(cè)量值則保留高位的1，大于則去除高位的1，最高位確定后，再比較次高位，這樣逐位比較至最低位，全部數(shù)據(jù)就確定了。圖4是采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的仿真電路。

模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809計(jì)算機(jī)仿真電路圖如圖4所示。

圖4 ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換仿真電路

7 接口電路設(shè)計(jì)

7.1 開(kāi)關(guān)量調(diào)理電路設(shè)計(jì)

PLC接收的是具有一定電壓值的開(kāi)關(guān)信號(hào)，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)量的調(diào)理電路主要由數(shù)字譯碼器和電平轉(zhuǎn)換電路共同實(shí)現(xiàn)的。其中數(shù)字量是依據(jù)數(shù)據(jù)輸入位數(shù)選擇譯碼器的，確定著系統(tǒng)需要分辨的細(xì)節(jié)，譯碼輸出和電位轉(zhuǎn)換電路可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)需要選擇相應(yīng)的譯碼輸出端，并轉(zhuǎn)換成PLC所需的輸入端開(kāi)關(guān)脈沖。調(diào)理電路原理如圖5所示。

圖中左端來(lái)自模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)，譯碼后接由晶體管組成的電位轉(zhuǎn)換電路，其中+E端接三菱PLC輸入端的COM端子，電路右端可直接連接PLC光耦輸入端。

開(kāi)關(guān)量調(diào)理電路原理圖見(jiàn)圖5。

圖5 開(kāi)關(guān)量調(diào)理原理圖

7.2 百葉窗風(fēng)閥的電磁驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

百葉窗風(fēng)閥的驅(qū)動(dòng)是感性電磁閥，PLC輸出的是經(jīng)過(guò)隔離的直流電壓開(kāi)關(guān)量驅(qū)動(dòng)信號(hào)，為了使電路在直流開(kāi)關(guān)工作過(guò)程中避免強(qiáng)電磁干擾，驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)有電磁泄放支路，如圖6所示。

圖中左端接于PLC開(kāi)關(guān)量輸出端，右端接于百葉窗電磁驅(qū)動(dòng)輸入端，電磁閥在開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的電磁能量通過(guò)二極管支路得到泄放。

圖6 百葉窗電磁驅(qū)動(dòng)電路

7.3 系統(tǒng)控制電路接口設(shè)計(jì)

①PLC端子分配。PLC是整個(gè)負(fù)壓控制系統(tǒng)的核心，所有開(kāi)關(guān)信號(hào)的采集、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制都由PLC發(fā)出命令，PLC的輸入、輸出端子分配表如表2所示。

表2 端子分配

②PLC端子接線電路。PLC輸入、輸出端子接線圖如圖7所示。（1個(gè)隔離間的閉環(huán)控制）PLC輸入、輸出端子接線圖

圖7 PLC端子接線圖

7.4 失壓報(bào)警與電磁門封鎖電路設(shè)計(jì)

失壓報(bào)警與電磁門封鎖電路在大多數(shù)正常情況下是不工作的。如果系統(tǒng)因?yàn)楣收匣蚱渌钦顟B(tài)，系統(tǒng)將啟動(dòng)失壓報(bào)警流程，同時(shí)執(zhí)行電磁門封鎖功能。

失壓是指隔離間失去負(fù)壓或負(fù)壓過(guò)大過(guò)小不能達(dá)標(biāo)的狀態(tài)，這種狀態(tài)的檢測(cè)部分與正常狀態(tài)一樣，僅為測(cè)量值的異常。失壓的原因有多方面的因素，例如：氣壓傳感器故障或傳感器老化、百葉窗風(fēng)閥損壞、風(fēng)道壁損壞、風(fēng)機(jī)和變頻電機(jī)損壞都可能導(dǎo)致隔離間負(fù)壓不正常。系統(tǒng)初裝調(diào)試交付運(yùn)行后，各部分元器件都有一個(gè)安全保質(zhì)期，通常為5年，之后的運(yùn)行如果要確保系統(tǒng)安全可靠，必須定期對(duì)雖尚未損壞但已超過(guò)保質(zhì)期的元器件實(shí)施保養(yǎng)與更換。器件的老化有一過(guò)程，首先表現(xiàn)在負(fù)壓值經(jīng)常發(fā)生在臨界狀態(tài)出現(xiàn)報(bào)警。因此必須認(rèn)真對(duì)待每一次報(bào)警，不僅要找到故障點(diǎn)排除報(bào)警，更要對(duì)每次報(bào)警產(chǎn)生的原因作出科學(xué)合理的評(píng)估，及時(shí)更換已超出保質(zhì)期的元器件。

電磁門封鎖電路有兩種工作模式，一種是故障時(shí)為防止交叉感染而設(shè)立的封鎖狀態(tài)，另一種是正常運(yùn)行時(shí)為減小負(fù)壓落差和變化范圍，結(jié)合軟件控制而執(zhí)行的一開(kāi)一鎖的封鎖方式。例如：正常運(yùn)行時(shí)為防止兩扇門同時(shí)打開(kāi)而設(shè)立的一開(kāi)一鎖功能，即：只有在兩扇門都關(guān)閉狀態(tài)下，才能打開(kāi)任一扇門，一扇門被打開(kāi)后在沒(méi)有關(guān)閉之前，另一扇門處在被鎖定狀態(tài)而不能打開(kāi)。這種設(shè)置不僅有效的減小了因開(kāi)關(guān)門而造成的負(fù)壓落差，減小了交叉感染的概率，還可以有效減少電機(jī)功率消耗，達(dá)到省電節(jié)能的目的，因此得到廣泛的應(yīng)用。

8 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

8.1 PLC程序流程圖

PLC通過(guò)FX2N-232-DB與外部氣壓檢測(cè)電路相連，從而獲得氣壓各個(gè)要素的參數(shù)，經(jīng)過(guò)比較分類，選出并執(zhí)行應(yīng)有的響應(yīng)。其流程圖如圖8所示。

8.2 組態(tài)設(shè)計(jì)

組態(tài)主要是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過(guò)對(duì)上位機(jī)的操作就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的控制，主要的通信變量有負(fù)壓值、百葉窗、變頻器參數(shù)等。

9 結(jié)語(yǔ)

本文主要闡述了從選題分析、到元件選取、到元件參數(shù)資料、到硬件電路設(shè)計(jì)、最后給出了將軟件流程圖，實(shí)現(xiàn)了空氣防疫隔離控制自動(dòng)化和環(huán)保節(jié)能控制，此項(xiàng)目在聯(lián)紳?rùn)C(jī)電科技有限公司的工程實(shí)踐中得到了實(shí)際應(yīng)用。

圖8 PLC控制流程圖

本次設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)主要完成的工作有：獲取隔離間負(fù)壓信號(hào)，將氣壓的負(fù)壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為需求的電信號(hào)，并從中反映出的氣壓信號(hào)參數(shù)經(jīng)調(diào)理生成PLC需求的開(kāi)關(guān)信號(hào)。采用工業(yè)級(jí)抗干擾傳輸給PLC，讓得到的信號(hào)量值跟預(yù)先設(shè)定的數(shù)值相比較，當(dāng)過(guò)高、過(guò)低或相等時(shí)PLC驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作執(zhí)行命令，可實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，也可以根據(jù)外界變化遠(yuǎn)程改變?cè)O(shè)定值。

在器件選型、控制模式確定方面，選取了多個(gè)凈化控制工程的優(yōu)點(diǎn)，有的控制算法還有待進(jìn)一步的實(shí)踐檢驗(yàn)。

系統(tǒng)可進(jìn)一步改進(jìn)與完善的地方有：

組成多路多機(jī)控制和大規(guī)模工程應(yīng)用，要計(jì)算成本進(jìn)一步提高性價(jià)比。

整個(gè)設(shè)計(jì)只做了部分電路的計(jì)算機(jī)仿真，缺乏組態(tài)后的整體仿真，應(yīng)將整個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際工程當(dāng)中，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性與合理性。

雖有實(shí)際工程的應(yīng)用實(shí)例，但那是公司使用的專用軟件控制系統(tǒng)。限于成本等多方面原因，本設(shè)計(jì)尚未實(shí)際應(yīng)用于工程實(shí)踐中。