工业电气自动化在净化空调系统的应用方案

　　
　　摘要：从净化空调的特点入手，对净化空调与一般空调系统的区别特征进行了叙述，并以直接数字控制器为例，探讨了这一工业电气自动化技术在净化空调控制系统的应用方案。
　　关键词：净化空调；一般空调；控制；直接数字控制器；应用方案
　　工业电气自动化在一般空调系统中的应用技术已经很成熟，但在制药企业所使用的净化空调系统自控方案的选择上可谓是多样化。一般空调系统与净化空调系统的自控方案是有所区别的，除控制方案应符合GMP要求外，还应具有运行经济性。若把一般空调系统自控方案直接用来控制净化空调系统，经济性能就会较差，某些方面还不符合GMP要求。因此，本文试就净化空调系统自控方案选择问题作一说明，以区别一般空调系统。
　　1净化空调的特点
　　根据GMP的精神，药品的质量不是靠药品检测出来的，而是应该贯穿于生产的全过程，其中，空气洁净技术是实施GMP的一个必要条件。空气洁净技术的主体——洁净室具有三大特点：
　　(1)洁净室是空气的洁净度达到一定级别的、可供人活动的空间，其功能是控制微粒的污染，在我国制药行业最低级别为3O万级；
　　(2)洁净室是一个多功能综合整体，多功能体现在多专业、多参数等方面。其中：1)多专业——包括建筑、空调、净化、纯水、洁净气体等；2)多参数——含空气洁净度、细菌浓度以及空气量(风量)、压(压力)、声(噪声)、光(照度)
　　(3)对洁净室质量来说，必须符合GMP要求的温度、湿度、压差、微粒数、细菌浓度。
　　2净化空调与一般空调系统相比较的特征
　　洁净室用净化空调系统与一般空调系统相比较有如下特征：
　　(1)净化空调系统所控制的参数除一般空调系统的室内温、湿度之外，还要控制房间的洁净度和压力等参数，并且温、湿度的控制精度要求较高；
　　(2)净化空调系统的空气处理过程除热、湿度外，必须对空气进行预过滤、中间过滤、末端过滤；
　　(3)在洁净室的气流分布、气流组织方面，要尽量限制和减少尘粒的扩散，使洁净室的气流不受污染；
　　(4)为了确保洁净室不受室外污染或邻室的污染，洁净室与室外或邻室必须保持一定压差(正压或负压)，最小压差在5Pa以上，这就要求有一定的正压风量。要达到洁净室的要求，最重要的一点是对空气的处理，净化空调系统对风的处理过程如图1所示。
　　                                 
　　3净化空调系统的自控方案
　　组合空调机组是净化空调系统中的主要设备，它集过滤装置、加热器、表冷器、加湿器、风机等于一体组成各功能段，用风管将洁净空气送给洁净室，空调机组流程如图2所示。
　　                                      
　　净化空调系统控制方案的设计成功与否尤为关键，控制方案应设计为较完整的自动监控装置，可设计成单个系统的测量、控制系统，也可设计成数字计算机控制管理系统。其中数字直接控制系统(DDC系统)在现代楼宇自控中应用广泛，且日趋成熟，怎样把这一成熟控制技术应用在净化空调系统中也是人们所关注的。以牡丹江天裕医药有限公司采用江森公司开发的DX一9100系列直接数字控制器为例，来阐述净化空调系统空气处理过程现场解决的方案。在设计中DX-9100系统控制器作为现场控制核心，与温度、湿度、电动阀等构成组合空调机组现场自动控制系统。
　　对空调自控而言，采用DDC能获得良好效果。一般传统控制方式所需要的多个控制器及繁杂接线，才能实现联动控制、延迟控制、切换控制等多种控制。现在由一个DDC控制器就可以满足要求，与传统控制方式相比，在控制内容及规模相同的前提下，直接数字控制器的总成本大大减少，其功能及灵活性更是传统控制方式所望尘莫及的。现以直接数字控制器为主的自控系统方案作一探讨。
　　3．1DX一9100直接数字控制器
　　DX-9100直接数字控制器是现场控制装置，它安装在设备现场空调机房内。最常用DX-9100控制器是一个模块化、可扩展，在现场具有显示及操作能力的控制器，它的基本配置8、8DI、2AO、6120共24点，根据现场需要可增加各类型点的扩展模块，最多可扩展64个点。DX-9100的软件功能十分齐全，可实现各种现场控制要求。其操作系统包括实时功能、l2个可编程模块及PLC逻辑运算模块。由于它是由一个功能模块所构成，其图形化编程工具使得程序设计异常简单，用户只要简单地调用图块，填加参数，控制程序便可生成。(1)除了完成各种运算及PID回路逻辑控制功能外，还具备多级控制及统计功能；(2)PLC逻辑运算模块，具备一般PLC控制功能；(3)实时功能可同时设置8个时间控制程序，每个时间控制程序可针对星期一至星期日及特定的一些公众假期，分别设定不同的启动／关闭时间。如此强大的软件功能，决定DDC具有独立运作能力。
　　3．2现场设备及功能
　　以直接数字控制器为主的自控系统方案中，现场配置设备将达到以下功能：
　　(1)压力变送器——监测风机状态；
　　(2)温度、湿度传感器和变送器—～监测回风温、湿度；
　　(3)加热、加湿、冷水电动二通阀和电动三通阀——调节回风温、湿度；
　　(4)新风电动风阀——保证新风阀开度，并与风机连锁。
　　3．3净化空调机组自控系统工作原理
　　3．3．1对温度的控制
　　净化空调系统采用DDC控制。装设在回风管(回风温度近似于洁净室温度)的温度传感器所检测的温度送往DX-9100，与设定点相比较，用比例加积分加微分运算进行控制，输出相应电压信号，控制加热电动调节阀或冷水电动调节阀的动作，控制回风温度保持在18~26℃之间，使洁净室温度符合GMP要求。
　　3．3．2对湿度的控制
　　装设在回风管(回风湿度近似于洁净室湿度)内的湿度传感器所检测的湿度，送往控制器与设定湿度相比较，用比例加积分运算控制，输出电压信号，控制蒸汽电动调节阀的动作，控制回风湿度保持在45％~65％，使洁净室湿度以满足GMP要求。
　　3．4直接数字控制器为主的自控系统其它特点
　　(1)系统中所有检测数据，均可在DX一9100显示屏上显示出来。1)新风、回风、预加热之温度，回风湿度；2)风机开停状态。
　　(2)通过DX一9100内预先编写的逻辑程序，系统可执行下列连锁功能。1)装设在新风入口处的风门与风机连锁。当风机停止后，新风风门全关；2)电动调节阀与风机启动连锁。当风机停止后，电动调节阀亦同时关闭；3)风机启／停状态是用压差开关检测的。当风机启动后，风机二侧压差超过其设定值时，开关常开触点闭合，信号送往DX-9100系统，控制程序立即投入运行。
　　(3)输出可以通过手动超越控制，加热电动阀、加湿电动阀、冷水电动阀、新风电动风阀均可手动调节它们的开度。
　　3．5选择控制方案应注意点
　　(1)净化空调机组的中初效过滤、中效过滤不适合用压差开关作为堵塞报警。根据GMP规定，初效过滤、中效过滤要求检测初阻值、终阻值，压差开关不能直观反映这一数值变化情况，也不便做记录。
　　(2)不适合选用送风、回风电动风阀执行器对风阀自由调节。洁净室是由送风、回风和排风按一定比例量来保证室内压差，如果可调送风和回风，就改变了风量，也就改变了洁净室的压差，不符合GMP要求。因此，净化空调送风阀全开、回风阀全开，新风阀固定开度，这种方案满足G要求，又便于操作。
　　(3)选择变频器控制风机。与普通风机调节送风阀开度来控制风量相比节能，又可任意调节风量。操作方便，运行稳定。
　　(4)空调风机与管道风机、除尘机连锁。风机启，管道风机、除尘风机启；风机停，管道风机、除尘风机停。
　　4结语
　　在直接数字控制器为主的净洁空调自控系统方案中，由于安装在机房内的直接数字控制器(该控制器与现场设备是一对一的安装及控制方式)，将按内部预先编写的软件程序来满足净化空调机组的自动控制和操作顺序，保证了GMP所要求的洁净室的温、湿度、压差指标，又能减轻操作工人劳动强度。净化空调系统是制药企业通过GMP认证中的一个很重要设备，它直接关系到药品的生产质量，关系到认证的成败。选择最佳的控制方案，不但少花钱，还能减少通过认证时由于空调方面可能存在的缺陷，真正做到净化空调系统最优的控制方案，创造最佳的生产环境.