李陽

摘 要：對于人為控制的油田機(jī)房空調(diào)環(huán)境存在的不足和問題，本文以三菱FX2N-48MR PLC為作為重要部位，然后將溫度傳感器和濕度傳感器兩種作為檢測的組成部件，以此為基礎(chǔ)來建立一個機(jī)房溫濕度的自動控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：PLC;中油;計(jì)算機(jī)空調(diào);機(jī)房;溫度;濕度;控制;應(yīng)用

現(xiàn)在以中油某研究院的一個機(jī)房為例，面積約120m2，機(jī)房中一共有80個坐位，安裝了四臺海爾空調(diào)為例，本文用三菱FX2N-48MP、PT100鉑電阻、HM1500濕度傳感器、FX2N-4AD、SBWZ-PT100溫度變送器來構(gòu)建這個機(jī)房中的溫濕度自動控制系統(tǒng)，以此來對機(jī)房使用環(huán)境的檢測和控制得以實(shí)現(xiàn)，自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用不僅能夠?qū)⒖照{(diào)自由開啟或者停止，還能將機(jī)房的溫度和濕度加以控制，使得機(jī)房的環(huán)境滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，又能大大的節(jié)約能源消耗。

1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及能夠控制的原理

系統(tǒng)組成構(gòu)成如圖1，利用PLC作為控制的中心部件，機(jī)房例的相對濕度以及溫度通過傳感器的收集，然后A/D轉(zhuǎn)換模塊再將其轉(zhuǎn)變成PLC可以讀的數(shù)據(jù)，繼而PLC將其與設(shè)定好的數(shù)值進(jìn)行對比，然后用對比后的結(jié)果和預(yù)設(shè)好的控制數(shù)據(jù)來對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使得機(jī)房的濕度和溫度能夠進(jìn)行自我調(diào)節(jié)和控制。

如圖1所示，KM1、KM2、KM3、KM4接觸器，分別用于對四臺空調(diào)機(jī)的控制。這個系統(tǒng)對空調(diào)機(jī)原本的控制電路進(jìn)行了改變，使得空調(diào)機(jī)的開啟和停止只能由接觸器來進(jìn)行控制，而且在空調(diào)機(jī)接觸到電源后，就會立即進(jìn)行持續(xù)不斷的進(jìn)行制冷，一旦接觸器失去電源后，與之相對應(yīng)的空調(diào)機(jī)將會立刻停止運(yùn)行。

在夏季里，機(jī)房最合適的溫度是在23℃左右，而冬季是在20℃左右，為了能夠在確保安全的基礎(chǔ)上又能使得機(jī)房能夠節(jié)能減排，圖1的溫度控制每5min就會對機(jī)房的溫度進(jìn)行一次監(jiān)測，如果機(jī)房的溫度在25℃以上，就會立馬啟動四臺空調(diào)機(jī)同時進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，直到溫度減低到一定的標(biāo)準(zhǔn);如果溫度在23到25℃之間，就會自動將兩臺空調(diào)機(jī)進(jìn)行停用，另外兩臺空調(diào)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);如果溫度比23℃低，那么就會自動關(guān)閉所有的空調(diào)機(jī)[1]。

對于濕度，國家對標(biāo)準(zhǔn)有明文規(guī)定，45%到65%是機(jī)房最和是的濕度范圍，考慮到加濕機(jī)和除濕機(jī)的價格普遍偏低，而且功能消耗比較小，所以本系統(tǒng)引入了兩臺百奧除濕器和兩臺小熊加濕器。

2 關(guān)于系統(tǒng)硬件上的選擇方案

2.1 PLC的選擇

對于PLC的選擇，應(yīng)該從幾個方面進(jìn)行考慮，包括PLC的容量、PLC機(jī)型、電源模塊、通信聯(lián)網(wǎng)的能力等，這些方面都是選擇PLC時需要進(jìn)行綜合考慮的要素。而本次方案在選擇上，是采用的三菱公司的FX2N-48MR，用于溫濕度控制系統(tǒng)的PLC主單元，F(xiàn)X2N-48MR輸出為繼電器輸出，有24點(diǎn)輸出和出入。

2.2 溫度傳感器的選擇

利用PT100鉑電阻來作為本系統(tǒng)的傳感器，其主要優(yōu)點(diǎn)是它的性能穩(wěn)定，并且測量的精度比較高，是中低溫度區(qū)經(jīng)常運(yùn)用的一種溫度檢測器。

2.3 模擬量輸入模塊的選擇

PLC能夠進(jìn)行分析處理的是數(shù)字信息，而溫度傳感器在檢測完成后輸出的是模擬信息，所以需要加入模擬量輸入模塊。三菱FX2N型號的PLC對模擬量處理最經(jīng)常用的模塊有FX2N-4AD模擬量輸入模塊，F(xiàn)X2N-2LC溫度控制模塊等。由FX2N-4AD的價格低，性價比高，所以將其作為系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換模塊。

2.4 溫度變送器的選擇

FX2N-4AD能夠識別的信號是DC：-10-10V或者-20

-20MA，因此在此系統(tǒng)中，采集到的溫度信號需要利用外圍的電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換和調(diào)理，所以選擇SBWZ-PT100熱電阻溫度變送器將此項(xiàng)功能得以實(shí)現(xiàn)。

2.5 濕度傳感器的選擇

本系統(tǒng)選擇HN1500線性電壓輸出式集成濕度傳感器作為濕度傳感器，是因?yàn)镠N1500在響應(yīng)方面速度較快，抗污染性能強(qiáng)，而且重復(fù)性好。

3 本系統(tǒng)的應(yīng)用效果統(tǒng)計(jì)

本系統(tǒng)在中油某研究院機(jī)房中進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)和使用后，中油某研究院機(jī)房得以實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的自動管理控制，不管是溫度還是濕度，都能夠維持在標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范水平中。在以往的機(jī)房里，空調(diào)每天的耗電量平均是47kWh，在使用了此系統(tǒng)之后，機(jī)房內(nèi)的空調(diào)每天的耗電量是39kWh，節(jié)電率為（47-39）/47=17.02%，節(jié)能的效果顯著且明顯。

4 結(jié)束語

對于計(jì)算機(jī)的安全和穩(wěn)定的運(yùn)行，科學(xué)合理的空調(diào)環(huán)境是能對其起到極為明顯的積極作用，能夠幫助計(jì)算機(jī)延長自身的使用壽命。而減少機(jī)房空調(diào)的能源消耗是對機(jī)房節(jié)約能源的最好途徑。本文通國PLC構(gòu)建機(jī)房溫濕度控制系統(tǒng)，完美的將機(jī)房的溫濕度控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，還減少了能源的消耗。

參考文獻(xiàn)：

[1]基于PLC控制的風(fēng)冷系統(tǒng)研究[D].石家莊：河北科技大學(xué)，2019.