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摘 要：贮丝间恒温恒湿空调控制系统是烟草行业为贮丝间的烟丝提供恒温恒湿环境的设备，该设备的目的是实现贮丝间温湿度自动调节，将贮丝间温度恒定在工艺指标内，通过实时监测制冷机和蒸汽机的状态，输出信号到相应的电动阀来调节开度大小，从而实现温湿度自动调节。由于反馈信号存在延时，故采用PID算法来进行精确的反馈调节。且该设备可利用WinCC组态软件展示监测画面，利用计算机做上位机实现人机交互，从而可实现手动和自动双重调节。
关键词：贮丝间；PLC；PID；自动控制；恒温恒湿
中图分类号：TM925.12 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）08-00-02
0 引 言
贮丝间恒温恒湿空调控制系统是烟草行业保证烟丝质量的关键设备，是卷烟厂制丝工艺中的一个重要环节。随着环境温湿度以及时间的变化，烟丝的含水率在贮存过程中会发生变化，影响烟丝的物理性能。保证贮丝间的恒温恒湿对烟丝质量的提升具有重要意义。传统设备多采用手动形式实现恒温恒湿，人为性质的现场操作很难保证完全的恒温恒湿环境，从而影响烟丝质量。随着科技的进步，利用贮丝间恒温恒湿空调控制系统可使空调机组实现自动温湿度调节，将贮丝间温湿度恒定在工艺指标内。
1 控制系统设计
1.1 系统框图
贮丝间恒温恒湿空调控制系统主要包括检测模块、控制模块、显示模块和执行模块等。具体结构如图1 所示。
1.2 系统主要设计思路
实现恒温恒湿的空调控制的主要执行模块是四个电动阀门，分别是加热阀、表冷阀、加湿阀和新风阀。空调机组的表冷段、加热段、加湿段装有电动调节阀组（配相应手动阀），便于实时采集贮丝间的温湿度，实现相应的冷热介质自动调节控制的目的；空调机组的新风口加装电动调节阀，便于实时采集新风的温湿度，实现新风量自动调节控制；贮丝房内加装2只带本体显示功能的高精度一体式温湿度传感器，便于系统实时检测温湿度并进行调整。
本系统选用德国西门子公司S7-300系列。S7-300 PLC是德国西门子公司通用型可编程控制器，包含CPU模块、接口模块、信号处理模块、通信网卡、功能模块和操作屏等部分。本系统的内部接线图如图2所示。
2 恒温恒湿空调控制的流程
保证贮丝间的恒温恒湿，使贮丝间的温湿度恒定在工艺指标内。主要包含制冷过程、制热过程、加湿过程。
2.1 制冷过程
夏天时PLC通过实时采集贮丝间的温湿度信号，经PID算法处理后，输出信号到表冷段电动调节阀，通过控制阀门的开度实时监控贮丝间的温湿度，使贮丝间温湿度恒定在工艺指标内。
2.2 制热过程
冬天时PLC通过实时采集贮丝间的温湿度信号，经PID算法处理后，输出信号到加热段电动调节阀，通过控制阀门的开度实时监控贮丝间的温湿度，使贮丝间温湿度恒定在工艺指标内。
2.3 加湿过程
PLC通过实时采集贮丝间的温湿度信号，经PID算法处理后，输出信号到加湿段电动调节阀，通过控制阀门的开度实时监控贮丝间的温湿度，使贮丝间温湿度恒定在工艺指标内。
3 软件设计
3.1 主程序流程图
本设计程序的主题思想均为先定义，然后进入无限循环，在无限循环内，温度和湿度的调节同时进行，本编程方法的好处是主程序执行完一次后可以重新采集温湿度信息，及时对温湿度变化做出响应。因为温湿度有一定的延迟性，为了能够达到实时监控温湿度的效果，我们采用PID算法来控制温湿度，保证实时检测，实时调整。主程序流程图如图3所示。
3.2 控制系统人机交互界面设计
3.2.1 控制系统过程界面设计
控制系统的过程界面主要对工业生产现场进行模拟，利用WinCC组态软件实现模拟，并以此画面作为主界面，操作人员可实时观看整个贮丝间恒温恒湿电气控制系统的组成，运行流程和数据。系统主界面如图4所示。
3.2.2 控制系统主操作界面设计
控制系统主操作界面是对整个恒温恒湿电气控制系统运行状态进行监控和实时操作的界面。主操作界面主要包括手自转换操作面板区、系统运行状态显示区。主操作界面也可完成启动和停止的操作。在系统运行状态显示区，可以显示车间温湿度，新风、送风温湿度，冷冻水及蒸汽介质温度，空气过滤器压差信号，新风阀、表冷阀、加热阀、加湿阀开度，送风机、冷冻水泵运行状态（运行/停止）、故障状态、检修状态，送风机、冷冻水泵的手/自动状态等。方便操作人员随时观察运行状态并调整。
4 结 语
本文主要完成了控制系统和软件两部分设计，其核心是控制系统设计和PID算法调节以及人机交互界面的设计。实验结果表明，本文设计的贮丝间恒温恒湿电气控制系统可自动将贮丝间的温湿度调节到工艺指标内，且能用于工业生产。
参考文献
[1]李申，沈嘉，张学军，等.恒温恒湿空调系统的优化控制与性能模拟[J].制冷学报，2012，33（1）：22-27.
[2]梁坤峰，任岘乐，王振，等.全新风对恒温恒湿空调能源供应的影响分析[J].发电与空调，2014，35（1）：52-57.
[3]黄延明.恒温恒湿空调主/备机控制系统的设计[J].控制工程，2004（S1）：113-116.
[4]李超，张伟平，梁永辉.恒温恒湿空调房间的解耦控制方案[J].制冷与空调，2006，6（4）：42-47.
[5]周祖毅.关于恒温恒湿类和对湿度有高限控制要求空调工程的节能设计探讨[J].暖通空调，2010，40（2）：21-28.
[6]乐照林，魏懿.上海印钞厂恒温恒湿空调设计[J].暖通空调，2008，38（6）：107-111.
[7]刘雍.PLC 在组合式恒温恒湿空调控制系统中的应用[J].PLC
关键词：贮丝间；PLC；PID；自动控制；恒温恒湿
中图分类号：TM925.12 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）08-00-02
0 引 言
贮丝间恒温恒湿空调控制系统是烟草行业保证烟丝质量的关键设备，是卷烟厂制丝工艺中的一个重要环节。随着环境温湿度以及时间的变化，烟丝的含水率在贮存过程中会发生变化，影响烟丝的物理性能。保证贮丝间的恒温恒湿对烟丝质量的提升具有重要意义。传统设备多采用手动形式实现恒温恒湿，人为性质的现场操作很难保证完全的恒温恒湿环境，从而影响烟丝质量。随着科技的进步，利用贮丝间恒温恒湿空调控制系统可使空调机组实现自动温湿度调节，将贮丝间温湿度恒定在工艺指标内。
1 控制系统设计
1.1 系统框图
贮丝间恒温恒湿空调控制系统主要包括检测模块、控制模块、显示模块和执行模块等。具体结构如图1 所示。
1.2 系统主要设计思路
实现恒温恒湿的空调控制的主要执行模块是四个电动阀门，分别是加热阀、表冷阀、加湿阀和新风阀。空调机组的表冷段、加热段、加湿段装有电动调节阀组（配相应手动阀），便于实时采集贮丝间的温湿度，实现相应的冷热介质自动调节控制的目的；空调机组的新风口加装电动调节阀，便于实时采集新风的温湿度，实现新风量自动调节控制；贮丝房内加装2只带本体显示功能的高精度一体式温湿度传感器，便于系统实时检测温湿度并进行调整。
本系统选用德国西门子公司S7-300系列。S7-300 PLC是德国西门子公司通用型可编程控制器，包含CPU模块、接口模块、信号处理模块、通信网卡、功能模块和操作屏等部分。本系统的内部接线图如图2所示。
2 恒温恒湿空调控制的流程
保证贮丝间的恒温恒湿，使贮丝间的温湿度恒定在工艺指标内。主要包含制冷过程、制热过程、加湿过程。
2.1 制冷过程
夏天时PLC通过实时采集贮丝间的温湿度信号，经PID算法处理后，输出信号到表冷段电动调节阀，通过控制阀门的开度实时监控贮丝间的温湿度，使贮丝间温湿度恒定在工艺指标内。
2.2 制热过程
冬天时PLC通过实时采集贮丝间的温湿度信号，经PID算法处理后，输出信号到加热段电动调节阀，通过控制阀门的开度实时监控贮丝间的温湿度，使贮丝间温湿度恒定在工艺指标内。
2.3 加湿过程
PLC通过实时采集贮丝间的温湿度信号，经PID算法处理后，输出信号到加湿段电动调节阀，通过控制阀门的开度实时监控贮丝间的温湿度，使贮丝间温湿度恒定在工艺指标内。
3 软件设计
3.1 主程序流程图
本设计程序的主题思想均为先定义，然后进入无限循环，在无限循环内，温度和湿度的调节同时进行，本编程方法的好处是主程序执行完一次后可以重新采集温湿度信息，及时对温湿度变化做出响应。因为温湿度有一定的延迟性，为了能够达到实时监控温湿度的效果，我们采用PID算法来控制温湿度，保证实时检测，实时调整。主程序流程图如图3所示。
3.2 控制系统人机交互界面设计
3.2.1 控制系统过程界面设计
控制系统的过程界面主要对工业生产现场进行模拟，利用WinCC组态软件实现模拟，并以此画面作为主界面，操作人员可实时观看整个贮丝间恒温恒湿电气控制系统的组成，运行流程和数据。系统主界面如图4所示。
3.2.2 控制系统主操作界面设计
控制系统主操作界面是对整个恒温恒湿电气控制系统运行状态进行监控和实时操作的界面。主操作界面主要包括手自转换操作面板区、系统运行状态显示区。主操作界面也可完成启动和停止的操作。在系统运行状态显示区，可以显示车间温湿度，新风、送风温湿度，冷冻水及蒸汽介质温度，空气过滤器压差信号，新风阀、表冷阀、加热阀、加湿阀开度，送风机、冷冻水泵运行状态（运行/停止）、故障状态、检修状态，送风机、冷冻水泵的手/自动状态等。方便操作人员随时观察运行状态并调整。
4 结 语
本文主要完成了控制系统和软件两部分设计，其核心是控制系统设计和PID算法调节以及人机交互界面的设计。实验结果表明，本文设计的贮丝间恒温恒湿电气控制系统可自动将贮丝间的温湿度调节到工艺指标内，且能用于工业生产。
参考文献
[1]李申，沈嘉，张学军，等.恒温恒湿空调系统的优化控制与性能模拟[J].制冷学报，2012，33（1）：22-27.
[2]梁坤峰，任岘乐，王振，等.全新风对恒温恒湿空调能源供应的影响分析[J].发电与空调，2014，35（1）：52-57.
[3]黄延明.恒温恒湿空调主/备机控制系统的设计[J].控制工程，2004（S1）：113-116.
[4]李超，张伟平，梁永辉.恒温恒湿空调房间的解耦控制方案[J].制冷与空调，2006，6（4）：42-47.
[5]周祖毅.关于恒温恒湿类和对湿度有高限控制要求空调工程的节能设计探讨[J].暖通空调，2010，40（2）：21-28.
[6]乐照林，魏懿.上海印钞厂恒温恒湿空调设计[J].暖通空调，2008，38（6）：107-111.
[7]刘雍.PLC 在组合式恒温恒湿空调控制系统中的应用[J].PLC