洁净厂房空调自控系统方案分析.docx

?一、引言

洁净厂房在现代工业生产中扮演着至关重要的角色，其内部环境的温湿度、洁净度等参数直接影响到产品的质量和生产效率。空调自控系统作为洁净厂房环境控制的核心组成部分，对于确保厂房内环境稳定、满足生产工艺要求具有关键作用。本文将对洁净厂房空调自控系统方案进行深入分析，旨在为相关工程设计和运行管理提供参考。

二、洁净厂房空调自控系统的需求分析

（一）温湿度控制需求

1.不同的生产工艺对洁净厂房内的温度和湿度有特定的要求。例如，电子芯片制造工艺通常要求温度控制在20±1℃，湿度控制在40±5%RH，以避免芯片受潮、氧化等问题。

2.温湿度的精确控制有助于提高产品的一致性和良品率，减少因环境因素导致的生产故障。

（二）洁净度控制需求

1.洁净厂房内的洁净度等级多样，从ISO1级到ISO9级不等。通过空调自控系统，要确保送入洁净厂房的空气经过高效过滤，去除空气中的尘埃、细菌等污染物，维持各区域的洁净度要求。

2.实时监测洁净度指标，当洁净度出现波动时能够及时采取调整措施，如增加新风过滤次数、加强回风处理等。

（三）节能需求

1.洁净厂房空调系统能耗较大，因此节能是自控系统设计的重要考量因素。通过优化控制策略，实现设备的合理运行，降低能源消耗。

2.例如，根据室内外环境参数和生产负荷变化，自动调节空调机组的运行频率、新风量等，避免能源的浪费。

（四）运行管理需求

1.方便操作人员对空调系统进行集中监控和管理，能够实时了解系统的运行状态，包括设备的启停、故障报警等信息。

2.具备远程监控功能，便于管理人员在不同地点对洁净厂房空调系统进行操作和管理，提高管理效率。

三、洁净厂房空调自控系统的组成

（一）传感器

1.温度传感器：用于实时监测洁净厂房内不同区域的温度，将温度信号传输给控制器。常见的温度传感器有热电偶、热电阻等，具有精度高、稳定性好等特点。

2.湿度传感器：检测空气湿度，为湿度控制提供数据支持。例如，电容式湿度传感器能够准确测量相对湿度，响应速度快。

3.洁净度传感器：监测洁净厂房内的洁净度等级，一般采用激光散射粒子计数器等设备，可实时检测空气中不同粒径的尘埃粒子数量。

4.压力传感器：用于监测空调系统中的风压、压差等参数，确保通风系统的正常运行和洁净度维持。如通过监测过滤器两端的压差，判断过滤器是否需要更换。

（二）控制器

1.可编程逻辑控制器（PLC）：是空调自控系统的核心控制单元，具有可靠性高、编程灵活、抗干扰能力强等优点。它能够接收传感器传来的信号，并根据预设的控制逻辑输出控制信号，调节空调系统各设备的运行。

2.分布式控制系统（DCS）：适用于大型洁净厂房，可实现对多个空调机组、通风系统等设备的集中监控和管理。通过网络将各个控制器连接起来，实现数据的共享和统一控制。

3.智能控制器：一些先进的空调设备本身配备智能控制器，能够独立完成部分控制功能，如变频空调机组的智能控制器可根据室内负荷变化自动调节压缩机频率和风机转速。

（三）执行器

1.电动调节阀：用于调节空调系统中的水流量或风流量。根据控制器的指令，电动调节阀可以改变阀门的开度，从而实现对温度、湿度等参数的精确控制。例如，通过调节冷冻水电动调节阀的开度，控制进入空调末端设备的冷量。

2.风阀执行器：控制新风阀、回风阀、排风阀等的开度，调节空气的流通路径和风量分配。如在过渡季节，根据室外环境参数调节新风阀开度，引入适量新风，降低能耗。

3.变频器：用于控制空调系统中风机、水泵等电机的转速。通过改变电机转速，实现对设备运行功率的调节，达到节能目的。例如，当空调负荷降低时，降低风机变频器的频率，减少风机能耗。

（四）监控软件

1.监控软件安装在监控计算机上，用于集中显示和管理空调自控系统的运行数据。操作人员可以通过监控软件直观地查看温度、湿度、洁净度等参数的实时值和历史数据，以及设备的运行状态。

2.监控软件具备报警功能，当系统出现异常情况，如温度超限、设备故障等，能够及时发出声光报警信号，通知操作人员采取相应措施。

3.此外，监控软件还可以实现远程监控功能，管理人员通过网络在异地即可对洁净厂房空调系统进行监控和操作，方便快捷。

四、洁净厂房空调自控系统的控制策略

（一）温湿度控制策略

1.基于PID控制的温湿度调节

PID控制是一种常用的反馈控制算法，通过比例（P）、积分（I）、微分（D）三个环节对温湿度偏差进行调节。以温度控制为例，当实测温度与设定温度存在偏差时