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21世纪初,烟叶烘烤设备经历了一次全国性的更新换代,几年之内,新式密集烤房就取代沿用了近百年的自然通风普通烤房,取得了一次重大进步。不过,新式密集烤房依然用煤作燃料,不但产生CO2/SO2等有害气体,污染环境,而且烘烤成本也居高不下。因此,选择清洁能源、降低烘烤成本就成为烟草科技工作者必需研究突破的重要课题。
用空气能热泵加热系统替换原有燃煤式密集烤房的加热系统，研制成功了空气能热泵密集烤房。通过空气能热泵密集烤房和燃煤式密集烤房进行烟叶烘烤对比试验表明，空气能热泵密集烤房能降低烟叶烘烤成本，提高烟叶质量，而且更加环保，因此，空气能热泵密集烤房开始陆续替代燃煤式密集烤房。
01方案背景
空气能热泵密集烤房主要包括主机热泵和烘烤房等两个部分：主机热泵装置，主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、风机五大部件组成，通过让工质（制冷剂）不断完成蒸发（吸取环境中的热量）→压缩→冷凝（放出热量）→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到空气中。
02客户需求
1
温度控制分为上棚和下棚控制。
2
加热需要通过加热时间线性加热。
3
升温时间和恒温时间需要有10段控制
4
干球温度和湿球温度要有10段控制
5
加热10段中可以任意设置启动段数和结束段数
6
风机需要有10段运行控制，每段运行需要分4种速度分别是低速、中速、中高速和高速
7
膨胀阀需要跟进压缩机开启和停止用线性比例来调节开度
03解决方案
空气能热泵密集烤房的核心控制系统是亿维UN126 PLC，搭载3台UN131扩展模块、1台UN132扩展模块，使用亿维物联网触摸屏UH 510W作为人机交互界面。
设计参数
控制系统(UniMAT)
UN126-2AE23-0XB8*1
UN131-7PC22-OXA8*3
UN 132-0HD22-0XA8*1
工作电源
380V 50HZ
额定电流
30A
空压机数量
4
整机尺寸
长4.5m×宽2m×高3m
04硬件配置
| 硬件明细表 | |
| 亿维PLC主机 | UN126-2AE23-0XB8 1台 |
| 亿维PLC主机 | UN131-7PC22-OXA8 3台 |
| 亿维PLC扩展 | UN 132-0HD22-0XA8 1台 |
| 亿维人机界面 | UH 510W-34G01-0AA0 1台 |
| 传感器 | 若干 |
| 电气部件 | 若干 |
| 机械部件 | 若干 |
硬件配置图
05机械结构
机械结构分布图
06电气控制
空气能热泵密集烤房的电气控制主要分为主电路和控制电路两部分。主电路采用AC380V供电，主电路主要压缩机、风机、电加热等供电，控制电路采用DC24V供电，控制电路主要给PLC控制单元、散热风扇、HMI操作界面、电磁阀、传感器和指示灯等控制信号供电，并通过电源指示灯来进行电源显示；；控制电路还采用固态继电器、普通继电器等电气部件进行控制电路中间转换控制。
IO接线原理图
电气柜控制图
07工艺流程
控制流程
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解决方案&I/O配置表（主站） |
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输入点配置表 |
输出点配置表 |
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编号 |
批注 |
编号 |
批注 |
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I0.0 |
相序报警 |
Q0.0 |
一号压缩机Q |
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I0.1 |
双速风机1号报警 |
Q0.1 |
二号压缩机Q |
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I0.2 |
双速风机2号报警 |
Q0.2 |
三号压缩机Q |
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I0.3 |
双速风机3号报警 |
Q0.3 |
四号压缩机Q |
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I0.4 |
排湿风机报警 |
Q0.4 |
中间风机低速输出 |
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I0.5 |
蒸发风机报警 |
Q0.5 |
二侧风机低速输出 |
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I0.6 |
一号压缩机过热报警 |
Q0.6 |
中间风机高速输出 |
|
I0.7 |
一号压缩机低压报警 |
Q0.7 |
二侧风机高速输出 |
|
I1.0 |
一号压缩机高压报警 |
Q1.0 |
一号加热输出 |
|
I1.1 |
二号压缩机过热报警 |
Q1.1 |
二号加热输出 |
|
I1.2 |
二号压缩机低压报警 |
Q1.2 |
蒸发风机启动 |
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I1.3 |
二号压缩机高压报警 |
Q1.3 |
排湿风机 |
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I1.4 |
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Q1.4 |
脉冲阀输出 |
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I1.5 |
三号压缩机过热报警 |
Q1.5 |
三号加热输出 |
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I1.6 |
三号压缩机低压报警 |
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I1.7 |
三号压缩机高压报警 |
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I2.0 |
四号压缩机过热报警 |
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I2.1 |
四号压缩机低压报警 |
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I2.2 |
四号压缩机高压报警 |
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I2.3 |
一号压缩机过载报警 |
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I2.4 |
二号压缩机过载报警 |
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I2.5 |
三号压缩机过载报警 |
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输入输出点配置
08工艺编程应用
干球升温设置控制程序
蒸发风机PID控制示例图
触摸屏画面设计
09实施效果
空气能热泵密集烤房更加低碳环保。利用氟利昂能量切片技术，高密度悬浮态微沸技术干燥物料，有效降低了废气排放，减少大气污染，助力打赢污染防治攻坚战。
空气能热泵密集烤房智能化程度高，可实现自主决策，手机远程监视、远程操控。自动匹配物料特性，生成最佳烘烤曲线，实现多模式烘干、温湿度精准控制，确保烘烤效果最佳。
空气能热泵密集烤房性价比高，节省投资与人工费用，节省投资20%，多级能效综合利用，循环热效率高，省电80%、省时30% ，安装使用便捷，标准化、模块化设计，一体成型，动展开迅速，接电即用，满足不同物料的烘干需求。
