智能型恒溫恒濕控制系統(tǒng)的使用效果分析

張移珍

(科惠（佛岡）電路有限公司，511600)

智能型恒溫恒濕控制系統(tǒng)的使用效果分析

張移珍

(科惠（佛岡）電路有限公司，511600)

隨著經(jīng)濟(jì)與科技的不斷發(fā)展，很多行業(yè)對(duì)室內(nèi)加工與生產(chǎn)的環(huán)境要求也越來(lái)越高，特別是電子行業(yè)，例如芯片生產(chǎn)工廠和PCB印刷線路工廠，恒溫恒濕已經(jīng)逐漸成為工業(yè)領(lǐng)域中不可或缺的加工環(huán)境，很多精密的儀器和生產(chǎn)工藝都必須處于恒溫恒濕環(huán)境中，以保證其正常運(yùn)行和生產(chǎn)。本文以PCB印刷線路生產(chǎn)工藝對(duì)恒溫恒濕要求出發(fā)，從恒溫恒濕控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、溫度與濕度的調(diào)節(jié)以及智能自動(dòng)控制系統(tǒng)三個(gè)方面，分析智能型恒溫恒濕控制系統(tǒng)的使用效果。

智能型；恒溫恒濕；PCB印刷線路工藝；DDC控制

前言：現(xiàn)階段，我國(guó)電子發(fā)展非常迅猛，在PCB印刷線路中，越來(lái)越追求產(chǎn)品的質(zhì)量，而生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境條件會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，所以，對(duì)恒溫恒濕控制系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的恒溫恒濕空調(diào)在控制室內(nèi)溫濕度時(shí)，通常采用的是壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)、對(duì)電加熱與加濕器進(jìn)行控制等方法，這些方法不僅耗費(fèi)的能源較多，控制效果不佳，對(duì)電網(wǎng)與機(jī)器本身壽命也會(huì)造成不同程度的影響，導(dǎo)致維修費(fèi)用高，因此，智能型恒溫恒濕控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

1 恒溫恒濕控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)要求

在PCB行業(yè)中，恒溫恒濕控制要求，相對(duì)濕度一般要求控制在50%±5，溫度控制在20℃±2，潔凈度根據(jù)不同的車(chē)間其要求等級(jí)不同。要求等級(jí)分為千級(jí)、萬(wàn)級(jí)、十萬(wàn)級(jí)。內(nèi)外層干菲林工序一般要求千級(jí)，因?yàn)槠渚€路密集，且屬于線路板中的隱蔽工程，潔凈度越高，對(duì)溫濕度的控制標(biāo)準(zhǔn)就越高，需要溫濕度曲線波動(dòng)小，在中值運(yùn)行。綠油工序要求萬(wàn)級(jí)。

1.2 系統(tǒng)的冷熱源選擇

在南方，冷源的選擇和負(fù)荷計(jì)算及其關(guān)鍵，冷源不斷要負(fù)擔(dān)降溫作用，還要負(fù)擔(dān)除濕作用。從溫濕度要求的數(shù)值來(lái)分析，結(jié)合空氣焓濕圖，可以分析出，機(jī)器露點(diǎn)溫度需要控制在10攝氏度以下，而表冷器在進(jìn)水過(guò)程中的溫度則需要在8攝氏度以下，其除濕效果才明顯。為了能夠產(chǎn)生低溫水，智能恒溫恒濕系統(tǒng)在冷源的選擇方面，以往都運(yùn)用的是二乙醇水溶液為主的冷水機(jī)組。隨著制冷技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在一般都選在氟利昂冷水機(jī)組，冷卻介質(zhì)采用普通自來(lái)水，機(jī)組溫度一般控制在7℃，且使用水作為冷卻介質(zhì)，不但安全，而且方便處理控制。以夏季室外溫度為基礎(chǔ)，計(jì)算出系統(tǒng)的最大冷負(fù)荷，選擇冷量足夠的冷水機(jī)組，為了固定資產(chǎn)的合理利用，一般把舒適性空調(diào)系統(tǒng)的冷量算在一起。

熱源選擇方面，為了達(dá)到操作方面與節(jié)約能源和固定資產(chǎn)投資等目的，在南方PCB印刷線路工廠里，因?yàn)槟戏綔囟容^高，加熱使用率較低，沒(méi)有鍋爐的一般選擇普通電加熱絲；在北方，一般利用鍋爐產(chǎn)生的熱源，減少專(zhuān)門(mén)針對(duì)恒溫恒濕的投資，減小恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組的體積，方便安裝和控制。

1.2 風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)

空氣處理機(jī)組的組成裝置相對(duì)復(fù)雜，主要有混合段、加濕段、檢修段、冷卻段、預(yù)熱段、檢修段、風(fēng)機(jī)段、再熱段等組成。系統(tǒng)中還在檢修段中增加了均流裝置與傳感器，以提升控制過(guò)程中的精確度，混合段中設(shè)置有調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，對(duì)新回風(fēng)比例不僅可以做到電動(dòng)設(shè)定，也可以進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。新風(fēng)管與送風(fēng)管兩個(gè)裝置構(gòu)成了通風(fēng)系統(tǒng)，可以根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中的具體要求與環(huán)境情況來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量。潔凈室內(nèi)部盡量不要有抽風(fēng)裝置，以免浪費(fèi)冷量，且對(duì)潔凈室的正壓有嚴(yán)重的負(fù)面作用。

恒溫恒濕風(fēng)柜中的水系統(tǒng)也至關(guān)重要，為了節(jié)能需求，一般設(shè)計(jì)有兩套水系統(tǒng)，新風(fēng)系統(tǒng)單獨(dú)冷卻，效率較高，且對(duì)室內(nèi)的溫濕度平衡影響最小。新風(fēng)系統(tǒng)的冷卻管和二次風(fēng)系統(tǒng)的冷卻管上都要安裝自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)和手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)，自動(dòng)調(diào)節(jié)的閥門(mén)接入到DDC或者PLC等自動(dòng)控制系統(tǒng)，根據(jù)溫度反饋信號(hào)，自動(dòng)控制水系統(tǒng)；手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)可以再不同的季節(jié)做補(bǔ)償用，在維修時(shí)能起到切斷水源的作用。

2 溫度與濕度調(diào)節(jié)

一般情況下，智能恒溫恒濕系統(tǒng)都需要全年運(yùn)行，對(duì)相對(duì)濕度的控制也需要比較精確，所以，在進(jìn)行溫濕度調(diào)節(jié)的過(guò)程中，一般運(yùn)用變露點(diǎn)，調(diào)節(jié)再熱量，從而保持濕度與溫度的穩(wěn)定。因?yàn)橹悄芟到y(tǒng)對(duì)溫度與濕度能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制，室內(nèi)的熱濕符合相對(duì)較大，所以，空調(diào)系統(tǒng)在進(jìn)行溫度與濕度的調(diào)節(jié)過(guò)程中，需要再熱段與冷卻段全年都處于工作狀態(tài)，以保證溫度與濕度達(dá)到生產(chǎn)要求。

在系統(tǒng)的空氣處理機(jī)組中，對(duì)溫度與濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置主要有加濕段、冷卻段與加熱段三部分。其中，冷卻段能夠除濕（降低濕度）與冷卻（降低溫度）；加熱量主要有熱水鍋爐或者加熱絲來(lái)提供（升高溫度），加濕只要由加濕器提供（提高濕度），加濕器主要有電極加濕器、電熱水加濕器、超聲波加濕器，其中電極加濕器和超聲波加濕器控制濕度曲線較平穩(wěn)，但是故障較高，維修保養(yǎng)費(fèi)用高，電熱水控制波動(dòng)較大，但維修控制簡(jiǎn)單，維修方便。根據(jù)負(fù)荷和硬件配置大小，采用多段控制，每段接入DDC或者PLC等自動(dòng)控制模塊，采用PID閉環(huán)模式控制。

3 智能自動(dòng)控制

智能型恒溫恒濕系統(tǒng)為保證溫度與濕度的穩(wěn)定性和安全性，采用了自動(dòng)控制系統(tǒng)，并裝置記錄儀對(duì)空氣處理過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。在智能控制系統(tǒng)內(nèi)安裝西門(mén)子DDC控制器，把車(chē)間的溫度信號(hào)、濕度信號(hào)、風(fēng)壓信號(hào)、風(fēng)道里面的空氣溫度信號(hào)、濕度信號(hào)全部接入DDC控制系統(tǒng)，并與生產(chǎn)室內(nèi)的空氣處理機(jī)組相對(duì)應(yīng)，控制器通過(guò)通訊總線，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)監(jiān)控信息的傳輸，而監(jiān)測(cè)工作則有計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心負(fù)責(zé)。

冷卻盤(pán)管與加濕器共同對(duì)濕度進(jìn)行控制，系統(tǒng)運(yùn)行以后，相對(duì)濕度傳感器會(huì)將模擬信號(hào)輸送到DDC中去，并與設(shè)定值比較，如果有偏差，則通過(guò)一系列調(diào)整使?jié)穸缺３衷诤侠矸秶?/p>

冷卻盤(pán)管與加熱器共同對(duì)溫度進(jìn)行控制，系統(tǒng)運(yùn)行以后，溫度傳感器會(huì)將模擬信號(hào)輸送到DDC中去，并與設(shè)定值比較，如果有偏差，則通過(guò)一系列調(diào)整使?jié)穸缺３衷诤侠矸秶?/p>

綜合來(lái)說(shuō)，溫度控制比較容易，濕度控制相對(duì)較困難，主要是因?yàn)闈穸鹊目刂茀^(qū)域較窄，外界的影響對(duì)室內(nèi)沖擊非常大。特別是在極端天氣情況下，極端天氣是指低溫高濕或高溫低濕這兩種工況。因?yàn)樵诘蜏馗邼竦墓r下，除濕的同時(shí)會(huì)把溫度降下來(lái)，必須啟動(dòng)二次加熱來(lái)平衡；在高溫低濕的工況下，降溫的同時(shí)會(huì)把濕度降下來(lái)，必須啟動(dòng)加濕器來(lái)平衡；這兩種工況及其浪費(fèi)能源。只有使用較好的DDC控制模塊，調(diào)整合理的參數(shù)，才能降低能源的浪費(fèi)。

4 使用效果

該系統(tǒng)操作相對(duì)簡(jiǎn)單，經(jīng)實(shí)踐證明，在使用過(guò)程中智能恒溫恒濕系統(tǒng)在溫度上的偏差基本可以控制在±1℃，在濕度上的偏差可以控制在±3%，可以在很大程度上改善車(chē)間的生產(chǎn)環(huán)境。不僅如此，還減少了人工，空調(diào)的維護(hù)與保養(yǎng)工作也相對(duì)輕松。通過(guò)對(duì)智能型恒溫恒濕控制系統(tǒng)的運(yùn)用，能夠節(jié)省40%左右的電量，節(jié)能效果非常好，大幅度降低了生產(chǎn)成本。

但值得注意的是，如果溫濕度傳感器放置位置不合理，導(dǎo)致采集信號(hào)誤差，則會(huì)導(dǎo)致控制錯(cuò)誤的結(jié)果，影響生產(chǎn)和產(chǎn)品的品質(zhì)。所以，在恒溫恒濕空間，必須放置監(jiān)控的測(cè)量裝置，以確保DDC控制的偏差能及時(shí)得到校正，更好的為生產(chǎn)服務(wù)，減少產(chǎn)品的報(bào)廢，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。DDC中央控制系統(tǒng)中可以添加報(bào)警系統(tǒng)，在溫濕度偏差超過(guò)允許值時(shí)，通過(guò)聲音報(bào)警，提醒工人給予調(diào)整和查找故障。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)恒溫恒濕控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、溫度與濕度的調(diào)節(jié)以及智能自動(dòng)控制系統(tǒng)三個(gè)方面的研究，對(duì)該系統(tǒng)的使用效果進(jìn)行了分析，總體上效果良好，能夠滿(mǎn)足大部分生產(chǎn)的恒溫恒濕需求，特別是在南方高溫高濕氣候，對(duì)電子生產(chǎn)行業(yè)控制效果尤其良好。

[1] 董小飛，吳佩云，莫靖昱.淺談紡織品恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)[J].南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2013.09（05）：132-134.

[2] 崔慶春.華北、東北地區(qū)纖檢系統(tǒng)空調(diào)(恒溫恒濕室)調(diào)查報(bào)告[J].纖維標(biāo)準(zhǔn)與檢驗(yàn).2012.02（11）：247-248.

[3] 張和平，毛春玲.某實(shí)驗(yàn)樓恒溫恒濕空調(diào)改造工程設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試[J].中國(guó)建設(shè)信息(供熱制冷專(zhuān)刊).2014.11（16）：155-156.

張移珍 （1977·11）男 漢.籍貫：湖北省麻城市.1998年畢業(yè)于:湖北省紡織服裝工業(yè)學(xué)校

Analysis of effect of intelligent temperature and humidity control system

Zhang Yizhen
(Fogang) circuit Co., Ltd.,511600)

With the continuous development of economy and technology,many industries for the processing and production of indoor environmental requirements are also getting higher and higher,especially in the electronics industry,such as chip factories and PCB printed circuit factory,constant temperature and humidity has gradually become indispensable in industrial areas of the environment,many precision instruments and production process must be in constant temperature and humidity environment,so as to ensure their normal operation and production.The PCB printed circuit production process of constant temperature and humidity requirements,starting from the constant temperature and humidity control system design, temperature and humidity regulation and intelligent automatic control system, analysis of intelligent type constant temperature and humidity control system using effect.

intelligent temperature and humidity;PCB;printed circuit technology;DDC control