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21世紀(jì)初,煙葉烘烤設(shè)備經(jīng)歷了一次全國(guó)性的更新?lián)Q代,幾年之內(nèi),新式密集烤房就取代沿用了近百年的自然通風(fēng)普通烤房,取得了一次重大進(jìn)步。不過(guò),新式密集烤房依然用煤作燃料,不但產(chǎn)生CO2/SO2等有害氣體,污染環(huán)境,而且烘烤成本也居高不下。因此,選擇清潔能源、降低烘烤成本就成為煙草科技工作者必需研究突破的重要課題。
用空氣能熱泵加熱系統(tǒng)替換原有燃煤式密集烤房的加熱系統(tǒng)，研制成功了空氣能熱泵密集烤房。通過(guò)空氣能熱泵密集烤房和燃煤式密集烤房進(jìn)行煙葉烘烤對(duì)比試驗(yàn)表明，空氣能熱泵密集烤房能降低煙葉烘烤成本，提高煙葉質(zhì)量，而且更加環(huán)保，因此，空氣能熱泵密集烤房開(kāi)始陸續(xù)替代燃煤式密集烤房。
01方案背景
空氣能熱泵密集烤房主要包括主機(jī)熱泵和烘烤房等兩個(gè)部分：主機(jī)熱泵裝置，主要由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、風(fēng)機(jī)五大部件組成，通過(guò)讓工質(zhì)（制冷劑）不斷完成蒸發(fā)（吸取環(huán)境中的熱量）→壓縮→冷凝（放出熱量）→節(jié)流→再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過(guò)程，從而將環(huán)境里的熱量轉(zhuǎn)移到空氣中。
02客戶需求
1
溫度控制分為上棚和下棚控制。
2
加熱需要通過(guò)加熱時(shí)間線性加熱。
3
升溫時(shí)間和恒溫時(shí)間需要有10段控制
4
干球溫度和濕球溫度要有10段控制
5
加熱10段中可以任意設(shè)置啟動(dòng)段數(shù)和結(jié)束段數(shù)
6
風(fēng)機(jī)需要有10段運(yùn)行控制，每段運(yùn)行需要分4種速度分別是低速、中速、中高速和高速
7
膨脹閥需要跟進(jìn)壓縮機(jī)開(kāi)啟和停止用線性比例來(lái)調(diào)節(jié)開(kāi)度
03解決方案
空氣能熱泵密集烤房的核心控制系統(tǒng)是億維UN126 PLC，搭載3臺(tái)UN131擴(kuò)展模塊、1臺(tái)UN132擴(kuò)展模塊，使用億維物聯(lián)網(wǎng)觸摸屏UH 510W作為人機(jī)交互界面。
設(shè)計(jì)參數(shù)
控制系統(tǒng)(UniMAT)
UN126-2AE23-0XB8*1
UN131-7PC22-OXA8*3
UN 132-0HD22-0XA8*1
工作電源
380V 50HZ
額定電流
30A
空壓機(jī)數(shù)量
4
整機(jī)尺寸
長(zhǎng)4.5m×寬2m×高3m
04硬件配置
| 硬件明細(xì)表 | |
| 億維PLC主機(jī) | UN126-2AE23-0XB8 1臺(tái) |
| 億維PLC主機(jī) | UN131-7PC22-OXA8 3臺(tái) |
| 億維PLC擴(kuò)展 | UN 132-0HD22-0XA8 1臺(tái) |
| 億維人機(jī)界面 | UH 510W-34G01-0AA0 1臺(tái) |
| 傳感器 | 若干 |
| 電氣部件 | 若干 |
| 機(jī)械部件 | 若干 |
硬件配置圖
05機(jī)械結(jié)構(gòu)
機(jī)械結(jié)構(gòu)分布圖
06電氣控制
空氣能熱泵密集烤房的電氣控制主要分為主電路和控制電路兩部分。主電路采用AC380V供電，主電路主要壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、電加熱等供電，控制電路采用DC24V供電，控制電路主要給PLC控制單元、散熱風(fēng)扇、HMI操作界面、電磁閥、傳感器和指示燈等控制信號(hào)供電，并通過(guò)電源指示燈來(lái)進(jìn)行電源顯示；；控制電路還采用固態(tài)繼電器、普通繼電器等電氣部件進(jìn)行控制電路中間轉(zhuǎn)換控制。
IO接線原理圖
電氣柜控制圖
07工藝流程
控制流程
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解決方案&I/O配置表（主站） |
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輸入點(diǎn)配置表 |
輸出點(diǎn)配置表 |
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編號(hào) |
批注 |
編號(hào) |
批注 |
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I0.0 |
相序報(bào)警 |
Q0.0 |
一號(hào)壓縮機(jī)Q |
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I0.1 |
雙速風(fēng)機(jī)1號(hào)報(bào)警 |
Q0.1 |
二號(hào)壓縮機(jī)Q |
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I0.2 |
雙速風(fēng)機(jī)2號(hào)報(bào)警 |
Q0.2 |
三號(hào)壓縮機(jī)Q |
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I0.3 |
雙速風(fēng)機(jī)3號(hào)報(bào)警 |
Q0.3 |
四號(hào)壓縮機(jī)Q |
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I0.4 |
排濕風(fēng)機(jī)報(bào)警 |
Q0.4 |
中間風(fēng)機(jī)低速輸出 |
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I0.5 |
蒸發(fā)風(fēng)機(jī)報(bào)警 |
Q0.5 |
二側(cè)風(fēng)機(jī)低速輸出 |
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I0.6 |
一號(hào)壓縮機(jī)過(guò)熱報(bào)警 |
Q0.6 |
中間風(fēng)機(jī)高速輸出 |
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I0.7 |
一號(hào)壓縮機(jī)低壓報(bào)警 |
Q0.7 |
二側(cè)風(fēng)機(jī)高速輸出 |
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I1.0 |
一號(hào)壓縮機(jī)高壓報(bào)警 |
Q1.0 |
一號(hào)加熱輸出 |
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I1.1 |
二號(hào)壓縮機(jī)過(guò)熱報(bào)警 |
Q1.1 |
二號(hào)加熱輸出 |
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I1.2 |
二號(hào)壓縮機(jī)低壓報(bào)警 |
Q1.2 |
蒸發(fā)風(fēng)機(jī)啟動(dòng) |
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I1.3 |
二號(hào)壓縮機(jī)高壓報(bào)警 |
Q1.3 |
排濕風(fēng)機(jī) |
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I1.4 |
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Q1.4 |
脈沖閥輸出 |
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I1.5 |
三號(hào)壓縮機(jī)過(guò)熱報(bào)警 |
Q1.5 |
三號(hào)加熱輸出 |
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I1.6 |
三號(hào)壓縮機(jī)低壓報(bào)警 |
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I1.7 |
三號(hào)壓縮機(jī)高壓報(bào)警 |
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I2.0 |
四號(hào)壓縮機(jī)過(guò)熱報(bào)警 |
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I2.1 |
四號(hào)壓縮機(jī)低壓報(bào)警 |
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I2.2 |
四號(hào)壓縮機(jī)高壓報(bào)警 |
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I2.3 |
一號(hào)壓縮機(jī)過(guò)載報(bào)警 |
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I2.4 |
二號(hào)壓縮機(jī)過(guò)載報(bào)警 |
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I2.5 |
三號(hào)壓縮機(jī)過(guò)載報(bào)警 |
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輸入輸出點(diǎn)配置
08工藝編程應(yīng)用
干球升溫設(shè)置控制程序
蒸發(fā)風(fēng)機(jī)PID控制示例圖
觸摸屏畫(huà)面設(shè)計(jì)
09實(shí)施效果
空氣能熱泵密集烤房更加低碳環(huán)保。利用氟利昂能量切片技術(shù)，高密度懸浮態(tài)微沸技術(shù)干燥物料，有效降低了廢氣排放，減少大氣污染，助力打贏污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)。
空氣能熱泵密集烤房智能化程度高，可實(shí)現(xiàn)自主決策，手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程操控。自動(dòng)匹配物料特性，生成最佳烘烤曲線，實(shí)現(xiàn)多模式烘干、溫濕度精準(zhǔn)控制，確保烘烤效果最佳。
空氣能熱泵密集烤房性價(jià)比高，節(jié)省投資與人工費(fèi)用，節(jié)省投資20%，多級(jí)能效綜合利用，循環(huán)熱效率高，省電80%、省時(shí)30% ，安裝使用便捷，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)，一體成型，動(dòng)展開(kāi)迅速，接電即用，滿足不同物料的烘干需求。
