永宏PLC在环境检测气候箱上的应用

1 行业介绍

环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测，跟踪环境质量的变化，确定环境质量水平，为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。早期的环境监测主要采用分析化学的方法对污染物进行分析，但由于环境污染物含量低（通常是ppm或ppb级别）、变化快，实际上是分析化学的发展，后来伴随着自动化行业的发展，环境监测技术也进入自动化、计算机化。本次系统就是很好的体现，利用自动化技术实现环境气候箱内的恒温恒湿，从而实现进一步的检测。

2 系统设计方案

2.1 方案背景

永宏经济型PLC相对于其它品牌的产品，性价比更高，能很好的满足客户。在环境检测气候箱应用中，永宏PLC的应用前景很好。

客户从事多年的环境检测设备行业，根据行业标准提出了以下要求：1、手动模式和自动模式，各自独立工作，在自动模式下由PID自动调控温度湿度，在手动模式下客户可自主选择性控制水塔和水箱的温度。2、控温和控湿俩套PID，互不干扰。3、露点温度通过行业经验转化为对应的湿度（各地海拔不同导致相同温度下湿度可能不一样）。4、水塔、水箱、柜体温度可监控，柜体湿度可监控。5、可显示历史曲线以及实时曲线。6、温度控制精度±0.2，湿度控制精度±1%。

2.2 解决方案

环境检测气候箱系统主要用于控制柜体中温度、湿度、来实现后续气体的检测。根据工艺要求，该系统主要包括系统硬件设计和系统软件设计；其中系统硬件设计包括硬件（产品）配置、机械结构和电气控制等三部分，系统软件设计包括流程控制、I/O配置和程序设计等三部分。  

控制系统采用永宏经济型FBs系列PLC控制器，主要完成PID运算，加热制冷等；执行器：压缩机、加热带。上位机推荐采用永宏C3系列HMI操作界面，本次客户由于自身原因使用的是昆仑触摸屏，HMI提供PID设置、报警、曲线显示，用户可随着工艺流程或手动进行各项操作和参数设置。

3 硬件配置

环境检测气候箱的硬件系统由永宏FBs-20MAT2-AC PLC控制器、10寸 HMI触摸屏、FBs-6AD、以及加热带、压缩机、温度仪表、湿度仪表、外围输入输出线路等组成。

4系统软件设计

4.1 工艺流程

整个系统分为俩部分，第一部分为水塔加热水，产生水蒸气，水蒸气通过管道，由循环风机吹动，流到柜体，达到柜体湿度提升，湿度下降控制原理与上相反，湿度需下降时，降低水塔温度，水温下降产生的水蒸气浓度降低，对应的柜体湿度也会降低。第二部分是水箱，水箱中的水流经的管道发布在柜体中，水的流动将柜体中水温下降或上升，原理类似北方暖气系统原理。实际湿度或实际温度低于设定值时，PLC按PID原理逐步调整水塔、水箱的水温，以达到控制效果。

4.2 控制流程

初始化完成一些准备工作，初始值的给定，液位判断等；而后进行数据采集，包括温度、湿度、数据处理，将模块采集值处理为工程所需值；选择手动后，根据相应的手动操作进行相关数据处理后输出；选择自动模式后，进入PID自动调控，当实际值比设定值小时，继续逐步用PID输出控制电加热，直到实际值无限接近与设定值。

5 结论（实施结果）

通过耐心的PID调试，实现了该项目的全部要求。调试水箱控制柜体温度时，比较顺利，PID初值确定的很快，精度控制在要求的0.2℃。但调试水塔控制湿度时遇到了问题，水塔产生的热水蒸气，经由循环风机吹动到柜体，整个传导过程很慢，循环一个柜体的周期要2个小时左右，PID调控出的曲线一直在波动。首先用经典PID调试方法，去掉积分、微分项，调试出理想的P值，再者加上积分项去掉稳态误差，D值有预测的效果，调到一个合适值，曲线波动是比较小了，但是还是有波动，后将柜体采集传感器向管道处移了一点，水蒸气流动速率改成可调节，最后调试趋于稳定，湿度误差稳定在1%。

综上所述，永宏PLC应用于环境检测气候箱的项目调试成功，客户对程序功能满意，上图红色曲线为湿度曲线，黄色为温度曲线。