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基于PLC控制的节能恒温恒湿空调系统设计

【摘要】本文针对通信系统、银行等大型控制机房对温度和湿

度控制的高性能和高稳定性的要求，提出了节能型恒温恒湿控制系

统。系统采用欧姆龙cp1h型plc保证了高控制性能和稳定性；应

用单片机实现远程温湿度数字化传送，无传送误差，控制距离远。

利用14℃以下时的环境低温降低室内温度的方法，达到系统节能效

果。

【关键词】plc控制；恒温恒湿控制；节能；数字化传输

thestudyonenergy-saveconstanthumidityandtemperature

controlsystembasedonplc

【abstract】consideringtheimportanceofhighperformance

andstabilityofhumidityandtempraturecontrolsystemin

largecentercontrolroom，especiallyforcomunication

systemandbanksystem，anenergy-saveconstanthumidityand

tempraturecontrolsystemwasdesigned.inthatsystemthe

plcwasusedtoensurehighcontrolperformanceandstability；

scmtofinishlong-rangedigitaltransmisstionofhumidity

andtempraturevalues；thecontrolwayoftakingincoolair

tolowertheindoortempraturewhenitwaslowerthan14℃

outsidetosaveenergyeffectively.

【keywords】plccontrol；constanthumidityandtemprature；

energysave；digitaltransmission
引言

通信系统、银行等联网系统在国民经济发展中起着至关重要的作

用，其工作稳定性要求极高，一旦发生故障，经济损失巨大。此类

系统核心机房中有大量的电子设备，室温过高或湿度过小都会导致

系统发生电路故障。由于长时间工作，空调系统能耗很大，很多现

有系统不能符合国家对节能和环保的要求。另外现有的温湿度控制

系统采用的温湿度变送器多数为模拟量传送，传送距离近，容易受

到过程干扰，控制精度低。为此我们研制了基于plc控制的节能型

恒温恒湿空调系统。

1系统组成

本系统以欧姆龙cp1h型plc为核心，以触摸屏为人机界面。温

度和湿度经过传感器转换后，由单片机处理成数字信号，再经rs485

总线传送给plc，在plc中将数据处理后，应用pid控制方式进行

控制。通过控制压缩机、加湿阀、风机及风阀达到恒温恒湿的目的。

其结构框图如图1所示。

图1节能恒温恒湿空调系统结构图

2、温湿度传感器设计

2.1湿度采集

湿敏传感器是将湿度和电容相关联。在某一短时间内，时间

t=1/rc；同时t=1/f，所以可知，频率和电容成正比【1】。图2所

示为湿敏传感器的电容——湿度变化曲线。

图2湿敏传感器的电容——湿度变化曲线
取线性比较平稳的中间段，得出一条简单的湿度和电容之间的变

化公式：

%rh=2.254*hz-263.7

在下位机处理过程中，由at89c2051的计数器自动完成。原理图

中采用两个555定时器来产生脉冲，其中一路产生固定频率，另一

路是受湿度传感器影响而产生的变化频率，设定单片机定时器为计

数方式，t0，t1分别对这两路脉冲进行采集，两个计数器的差值

t0减t1即为采集的湿度变化量。

双时基电路的设计可以消除由于温度或电源波动形成的干扰。

2.2温度采集

温度采集用ds18b20传感器，该传感器将温度信号直接转变为数

字信号，精度等级为0.0625度，该传感器是单总线形式，信息经

过单线接口送入ds1820或从ds1820中送出，因此从cpu到ds1820

仅需连接一条线。图3所示为温湿度采集电路的原理图。

图3温湿采集控制系统

2.3串行通信【2，3】

下位机与上位plc之间的通信是由485总线来完成的，在该电路

中，使用了一种rs-485接口芯片sn75lbc184，它采用单一电源vcc

接口，电压在+3～+5.5v范围内都能正常工作。与普通的rs-485

芯片相比，它不但能抗雷电的冲击而且能承受高达8kv的静电放

电冲击，片内集成4个瞬时过压保护管，可承受高达400v的瞬态

脉冲电压。因此，它能显著提高防止雷电损坏器件的可靠