基于PLC工業(yè)空氣自動(dòng)凈化器的設(shè)計(jì)

李明啟 顏安

摘要：針對我國工業(yè)自動(dòng)空氣凈化器行業(yè)的現(xiàn)狀，本設(shè)計(jì)采用PLC對工業(yè)空氣凈化器進(jìn)行邏輯控制，兼顧了工業(yè)空氣凈化器的可靠性、耐久性、靈活性、和清潔效率。本文在分析工業(yè)自動(dòng)空氣凈化器控制系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了硬件和軟件兩方面的設(shè)計(jì)。硬件方面，選用的 PLC 系列為西門子 S7-200 smart，構(gòu)造了由風(fēng)機(jī)過濾系統(tǒng)和變頻器實(shí)現(xiàn)主，極大的提升了空氣凈化器的清潔效力。具有自動(dòng)空氣凈化、智能啟動(dòng)、空氣凈化、清潔消毒等功能。具有智能加減水分、自動(dòng)運(yùn)行維護(hù)等功能，具有綜合控制的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)空氣凈化器;PLC;變頻調(diào)速

社會(huì)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展帶動(dòng)了人類文明的高速發(fā)展，但是工業(yè)社會(huì)的進(jìn)步卻產(chǎn)生了嚴(yán)重的空氣污染問題，近年來空氣污染已成為各國最重要的控制問題之一。工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展產(chǎn)生了許多有害氣體。為了防止空氣污染形成的物理屏障，改善空氣質(zhì)量已成為一個(gè)社會(huì)問題，同時(shí)，大型生產(chǎn)廠家對工業(yè)空氣自動(dòng)凈化器的需求也越來越大，這已成為環(huán)保的新工具。近年來，我國工業(yè)用空氣凈化器呈現(xiàn)出良好的上升趨勢，國內(nèi)外很多公司都成為了工業(yè)用自動(dòng)空氣凈化器的生產(chǎn)廠家，滿足了當(dāng)今環(huán)境的需要，具有很強(qiáng)的功能性。通過對工業(yè)空氣自動(dòng)凈化器的各個(gè)方面的了解，大體對工業(yè)空氣凈化器有一個(gè)初步的了解。21世紀(jì)以來，高新制造業(yè)在世界范圍內(nèi)取得迅速發(fā)展，極大地促進(jìn)了工業(yè)空氣凈化器的改良和革新。近半個(gè)世紀(jì)以來， 空氣凈化技術(shù)從原始的風(fēng)扇排氣發(fā)展到能滿足人類需要的工業(yè)級(jí)空氣凈化器。最初的工業(yè)空氣凈化器是由開關(guān)手動(dòng)控制的，很不方便。于是，為了解決這個(gè)問題，便在制造工廠和車間里采用了自動(dòng)控制方式來控制工業(yè)空氣凈化器。它的優(yōu)點(diǎn)是可以不利用人力便可自動(dòng)開啟設(shè)備以運(yùn)行開啟空氣凈化。

1. 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

硬件主要包括：電動(dòng)機(jī)，風(fēng)機(jī)，粉塵傳感器，紫外線消殺器，西門子S7-200smart PLC，變頻器，硅藻土基多孔陶瓷，納米 TiO2/硅藻土基多孔陶瓷復(fù)合材料。

西門子S7-200 PLC是整個(gè)空氣凈化器的核心控制部分。S7-200 PLC連接的數(shù)字量輸入信號(hào)主要包括粉塵傳感器信號(hào)，操作箱上啟停，故障急停，各類保護(hù)開關(guān)。數(shù)字量輸出包括各類保護(hù)動(dòng)作指示，系統(tǒng)故障指示，運(yùn)行指示，速度控制等，工業(yè)空氣凈化器基本結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

空氣凈化器的消毒紫外光源為冷光燈，功率8W，波長365nm。多個(gè)空氣凈化中心部分是多孔陶瓷材料，具體有硅藻土基多孔陶瓷和納米TiO2/硅藻土基多孔陶瓷復(fù)合材料。工業(yè)空氣凈化器的進(jìn)氣口裝有一個(gè)風(fēng)機(jī)，可以在氣流倉內(nèi)提供對流的氣流，并通過空氣凈化器交換大量氣體，使空氣中中被污染的空氣得到凈化。

2. 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)一個(gè)工業(yè)空氣凈化器控制系統(tǒng)，其主要控制要求如下：

1、開關(guān)控制

當(dāng)按下開關(guān)啟動(dòng)，電源指示燈亮起。吸塵風(fēng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)

2、效率控制

當(dāng)灰塵傳感器檢測到灰塵量過大時(shí)，開啟多臺(tái)設(shè)備啟動(dòng)清潔。當(dāng)需要短時(shí)間清潔效率提升的時(shí)候，變頻器調(diào)速使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升至滿速。

3、紫外線殺毒、加濕控制

當(dāng)開啟紫外線消毒開關(guān)時(shí)，紫外線燈亮起殺菌。當(dāng)按下加濕開關(guān)時(shí)，在排出的空氣里加濕空氣。

4、節(jié)能控制

當(dāng)清潔完畢時(shí)，轉(zhuǎn)為怠速啟動(dòng)?；覊m傳感器檢測空氣中空氣含量，當(dāng)高于預(yù)定清潔閾值時(shí)，自動(dòng)開啟正常運(yùn)行。當(dāng)長時(shí)間低于最低閾值則進(jìn)入休眠狀態(tài)。

3. 控制系統(tǒng)原理圖

為了讓本次設(shè)計(jì)能夠完美完成，所選用的電氣控制系統(tǒng)的主回路原理圖如圖3-1所示，M1，M2分別表示為兩臺(tái)清潔風(fēng)機(jī)，KM1是接觸器，KM1，KM2的作用是控制電動(dòng)機(jī)裝置M1的運(yùn)行，KM3，KM4的作用是控制電動(dòng)機(jī)M2的開關(guān)。

FR1 、FR2是為M1、M2提供過負(fù)載保護(hù)的熱繼電器，用于空氣凈化器運(yùn)行過載時(shí)斷開主電路。FU為熔斷器，主要為M1M2提供短路保護(hù)，起過電流護(hù)作用。

4 .總結(jié)

一方面，采用PLC的工業(yè)空氣自動(dòng)凈化器控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制，增加或改變控制功能方便，使得系統(tǒng)性能更加穩(wěn)定，使用維護(hù)簡單，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，PLC工業(yè)空氣自動(dòng)凈化器控制系統(tǒng)以其體積小、直觀、靈活、易學(xué)、易用的優(yōu)勢受到廣大工廠和用戶的青睞。可以說，PLC控制系統(tǒng)已成為了工業(yè)空氣自動(dòng)凈化器控制系統(tǒng)的必然性選擇及發(fā)展趨勢。為了不斷滿足人們的需求，就應(yīng)該對PLC 工業(yè)空氣自動(dòng)凈化器控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)研究和改進(jìn)。總而言之，本文針對有關(guān)基于PLC的工業(yè)空氣自動(dòng)凈化器控制系統(tǒng)相關(guān)問題做出了簡要分析與說明，希望能夠?yàn)榻窈笙嚓P(guān)研究與實(shí)踐工作的開展提供一定的參考與幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]高武.PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用分析[J].電子測試，2018（16）：93-94.

[2]熊英瑩，王偉.節(jié)能型空氣凈化通風(fēng)裝置的研制與性能研究[J].山西建筑，2016，42（33）：193-194.

山東協(xié)和學(xué)院 山東濟(jì)南 250107