CN102652948A - 多台并联通风柜的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多台并联通风柜的控制方法，使用多台并联设置的通风柜、排风总管装置、补风总管装置；通风柜包括柜体、滑动窗式柜门、柜体控制电路、柜门开度检测电路、送风入口管接口、排风出口管接口；排风总管装置包括抽风机、排风总管道、变频调速器、PLC可编程控制器A；补风总管装置包括鼓风机、补风总管道、变频调速器、PLC可编程控制器B；柜门开度检测电路中的行程传感器实时采集柜门开启的高度数据，排风总管装置依据采集的高度数据控制通风柜的排风总量，补风总管装置依据排风总量的数据控制通风柜的补风总量；柜体控制电路控制电动调节阀调整通风柜柜门的实际面风速，使实际面风速与预置的目标面风速一致。

Description

多台并联通风柜的控制方法

技术领域

本发明涉及多台并联通风柜的控制方法，该方法使用多台并联设置的补风型通风柜、排风总管装置、补风总管装置；通过行程传感器实时采集补风型通风柜的滑动窗式柜门开启的高度数据，排风总管装置中的PLC可编程控制器A依据高度数据计算出目标排风总量；PLC可编程控制器A发送控制信号控制抽风机的转速将实际排风总量调整为目标排风总量；补风总管装置中的PLC可编程控制器B依据目标排风总量的数据即时发送控制信号控制鼓风机的转速调整实际补风总量。 

背景技术

中国专利03261011.4公开了一种环保平衡补风型通风柜，它可以有效地避免通风柜操作台内有毒有害气体或异味气体的外出，以及室内空气的外流，保持室内环境的稳定，补风出风口安置在通风柜操作台底部，可以为底部的前部、后部和侧部，并对操作窗口部实行气流屏蔽，防止有毒有害气体的外泄；排风出口设置在操作台的上端，并在补风入风管和排风出风管处分别安装了风量调节装置，以控制和调整通风柜体内的出风量或压差。该专利的说明书还进一步公开了具体结构，即通风柜的主体是由下底柜、通风柜体、通风柜台面、活动推拉视窗、补风通道、补风出风口、排风导流板、排风出风管、排风通道等构成。但是，该补风型通风柜并不能实现多个通风柜同时进行排风和补风的目的，其排风量和补风量不能实现自动调节，导致该补风型通风柜出现能耗高，风速不均匀的问题。为此，需要提出一种多台并联通风柜的控制方法以解决上述问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种多台并联通风柜的控制方法，该方法使用多台并联设置的补风型通风柜、排风总管装置、补风总管装置；通过行程传感器实时采集补风型通风柜的滑动窗式柜门开启的高度数据，排风总管装置中的PLC可编程控制器A依据高度数据计算出目标排风总量；PLC可编程控制器A发送控制信号控制抽风机的转速将实际排风总量调整为目标排风总量；补风总管装置中的PLC可编程控制器B依据目标排风总量的数据即时发送控制信号控制鼓风机的转速调整实际补风总量。本发明可以同时对多个补风型通风柜自动调控排风量和补风量，保证各补风型通风柜的滑动窗式柜门处的面风速恒定。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：多台并联通风柜的控制方法，使用多台并联设置的补风型通风柜、排风总管装置、补风总管装置；

A、启动所述多台并联设置的补风型通风柜，排风支管道中的电动调节阀开启，柜体控制电路中的操作面板实时的显示补风型通风柜柜门实际面风速的值；

B、启动柜门开度检测电路，所述柜门开度检测电路中的行程传感器实时采集所述补风型通风柜的滑动窗式柜门开启的高度数据，并将所述的高度数据实时的传输给排风总管装置中的PLC可编程控制器A；

C、所述PLC可编程控制器A根据所述的高度数据计算出所述每台补风型通风柜柜门开启后的进风面的面积值，再根据该进风面的面积值以及预置在所述PLC可编程控制器A中的目标面风速的值，通过排风量计算公式分别计算出所述每台补风型通风柜的目标排风量，并将所述每台补风型通风柜的目标排风量汇总算出目标排风总量；

D、所述PLC可编程控制器A依据所述目标排风总量的数据向排风总管装置中的变频调速器发送控制信号，通过变频调速器调节抽风机的转速，将实际排风总量调整为目标排风总量；

E、补风总管装置中的PLC可编程控制器B接收到所述PLC可编程控制器A发送的所述目标排风总量的数据后，即时向补风总管装置中的变频调速器发送控制信号，通过变频调速器调节鼓风机的转速；将实际补风总量调整至所述实际排风总量的90％；

F、所述柜体控制电路依据所述每台补风型通风柜的目标排风量的数据向所述电动调节阀发送控制信号，通过所述电动调节阀调节所述排风支管道中的气体流量，将所述每台补风型通风柜柜门实际面风速调整为所述预置在所述PLC可编程控制器A中的目标面风速；

G、所述补风型通风柜发生气体外溢时，操作柜体控制电路中的操作面板上的最大排风按钮，使所述实际面风速的值达到1米/秒；实验人员需要长时间离开前，手动降低所述滑动窗式柜门开启的高度，使所述实际面风速的当前值降至预置在所述PLC可编程控制器A中的值班风量；

所述补风型通风柜包括柜体、滑动窗式柜门、柜体控制电路、柜门开度检测电路、送风入口管接口、排风出口管接口；所述排风总管装置包括抽风机、排风总管道、变频调速器、PLC可编程控制器A；所述补风总管装置包括鼓风机、补风总管道、变频调速器、PLC可编程控制器B；所述补风型通风柜上的送风入口管接口通过送风支管道并联接入所述补风总管道，所述补风型通风柜上的排风出口管接口通过排风支管道并联接入所述排风总管道，所述排风支管道中设置电动调节阀；所述电动调节阀的控制信号输入端与所述柜体控制电路电连接，所述柜体控制电路的控制信号输出端与所述PLC可编程控制器A电连接，所述柜门开度检测电路的信号输出端与所述PLC可编程控制器A电连接，所述PLC可编程控制器A与所述PLC可编程控制器B信号连接。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明依据柜门开度检测电路中的行程传感器实时采集的数据来控制鼓风机和抽风机的转速从而实现自动调节排风量的目的，大大降低了鼓风机和抽风机的能耗。

2、本发明通过各排风支管道中的电动调节阀对各排风支管道中的气体流量进行调整，使多台并联设置的补风型通风柜柜门的实际面风速保持与目标面风速一致。

3、本发明能在发生气体外溢的情况下，通过操作柜体控制电路中的操作面板，使实际面风速的值在3秒内迅速达到1米/秒；实验人员长时间离开时，依据预置在所述PLC可编程控制器A中的值班风量保证补风型通风柜内的值班风量不低于150m³/h。

4、本发明通过在送风入口管接口和排风出口管接口设置温度传感器；PLC可编程控制器B依据温度传感器发送的信号控制鼓风机的转速调整实际补风总量，保持实验室内的操作环境温度不变。

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一的流程框图；

图2是本发明的多台并联通风柜的结构示意图；

图3是本发明的补风型通风柜的结构示意图；

图4是多台并联通风柜的电气原理框图；

图5是本发明的实施例二的流程框图。

具体实施方式

实施例一：

参见图1，本发明的多台并联通风柜的控制方法，使用多台并联设置的补风型通风柜、排风总管装置、补风总管装置；

A、启动所述多台并联设置的补风型通风柜，排风支管道中的电动调节阀开启，柜体控制电路中的操作面板实时的显示补风型通风柜柜门实际面风速的值；

B、启动柜门开度检测电路，所述柜门开度检测电路中的行程传感器实时采集所述补风型通风柜的滑动窗式柜门开启的高度数据，并将所述的高度数据实时的传输给排风总管装置中的PLC可编程控制器A；

C、所述PLC可编程控制器A根据所述的高度数据计算出所述每台补风型通风柜柜门开启后的进风面的面积值（补风型通风柜柜体确定后，该进风面的面积值的大小只与柜门开启的高度值有关），再根据该进风面的面积值以及预置在所述PLC可编程控制器A中的目标面风速的值，通过排风量计算公式分别计算出所述每台补风型通风柜的目标排风量，并将所述每台补风型通风柜的目标排风量汇总算出目标排风总量；

D、所述PLC可编程控制器A依据所述目标排风总量的数据向排风总管装置中的变频调速器发送控制信号，通过变频调速器调节抽风机的转速，将实际排风总量调整为目标排风总量；

E、补风总管装置中的PLC可编程控制器B接收到所述PLC可编程控制器A发送的所述目标排风总量的数据后，即时向补风总管装置中的变频调速器发送控制信号，通过变频调速器调节鼓风机的转速；将实际补风总量调整至所述实际排风总量的90％；

F、所述柜体控制电路依据所述每台补风型通风柜的目标排风量的数据向所述电动调节阀发送控制信号，通过所述电动调节阀调节所述排风支管道中的气体流量，将所述每台补风型通风柜柜门实际面风速调整为所述预置在所述PLC可编程控制器A中的目标面风速；

G、所述补风型通风柜发生气体外溢时，操作柜体控制电路中的操作面板上的最大排风按钮，使所述实际面风速的值达到1米/秒；实验人员需要长时间离开前，手动降低所述滑动窗式柜门开启的高度，使所述实际面风速的当前值降至预置在所述PLC可编程控制器A中的值班风量；

参见图2、图3、图4，所述补风型通风柜1包括柜体105、滑动窗式柜门、柜体控制电路、柜门开度检测电路、送风入口管接口106、排风出口管接口107；本实施例中的补风型通风柜可以简称为通风柜。该补风型通风柜设置在试验室内，送风的出风口设置在补风型通风柜体的外面，位于滑动窗式柜门上边；图中的箭头表示气流方向。参见图2，补风型通风柜的前部设置有上下推拉滑动窗式柜门4、柜体控制电路中的操作面板5。所述排风总管装置包括抽风机6、排风总管道7、变频调速器、PLC可编程控制器A，抽风机设置在实验室9的墙外。所述补风总管装置包括鼓风机8、补风总管道10、变频调速器、PLC可编程控制器B，鼓风机设置在室外。所述补风型通风柜上的送风入口管接口通过送风支管道11并联接入所述补风总管道，所述补风型通风柜上的排风出口管接口通过排风支管道2并联接入所述排风总管道，所述排风支管道中设置电动调节阀3；所述电动调节阀的控制信号输入端与所述柜体控制电路电连接，所述柜体控制电路的控制信号输出端与所述PLC可编程控制器A电连接，所述柜门开度检测电路的信号输出端与所述PLC可编程控制器A电连接，所述PLC可编程控制器A与所述PLC可编程控制器B信号连接。本实施例中，变频调速器、PLC可编程控制器A、PLC可编程控制器B设置在通风柜柜体的下部；也可以单独设置一个电气柜安装上述电气装置。本实施例中所述的滑动窗式柜门是上下推拉的滑动玻璃门。本实施例中所述的补风型通风柜装置包括三个通风柜。还可以设置5-7个通风柜。

本实施例中，所述柜门开度检测电路中设置一个行程传感器12，所述的行程传感器设置在所述滑动窗式柜门的门框上。行程传感器实时采集各补风型通风柜的滑动窗式柜门开启的高度值，并将各高度值的数据信号传输给PLC可编程控制器A，PLC可编程控制器A根据该高度数据计算出每台通风柜柜门开启后的进风面的面积值，再根据该面积值以及预置的目标面风速值通过排风量计算公式分别计算出每台通风柜的目标排风量值，并将各目标排风量值汇总算出目标排风总量值，目标排风总量值是将每台通风柜的目标排风量值相加。依据该目标排风总量的数据向排风总管装置中的变频调速器发送控制信号，通过变频调速器调节抽风机的转速。所述排风量计算公式：Q=m×v×s（Q表示目标排风量；m表示柜门开启后的进风面的面积；v表示目标面风速；s表示时间）。本实施例中，预置在所述PLC可编程控制器A中的目标面风速的值的范围是0.5-1米/秒，实验人员可以根据具体的实验预先对目标面风速进行设置，目标面风速的设定值可以在0.5-1米/秒之间进行选择。预置在所述PLC可编程控制器A中的值班风量的值不低于150m³/h。本实施例中，排风总量发生变化时，补风总量随之发生变化，补风总管装置中的PLC可编程控制器B接收到PLC可编程控制器A发送的目标排风总量的数据后，即时向补风总管装置中的变频调速器发送控制信号，通过变频调速器调节鼓风机的转速。本实施例中，所述的行程传感器是电感式行程传感器、数字式行程传感器、光电式行程传感器中的一种。本实施例中所述的行程传感器采用图尔克公司生产的型号为UPROX+的电感式行程传感器。

本实施例中，所述的PLC可编程控制器A和PLC可编程控制器B所采用的产品型号为SIMATIC S7-400 PLC。

本实施例中所述的变频调速器采用台达公司生产的型号为VFD-F的变频器。

本实施例中所述的通风柜柜门、电动调节阀、操作面板属于现有技术范畴，本说明书不详细描述。

本实施例中，所述的三个补风型通风柜与排风总管装置、补风总管装置组成了一个完整的通风系统，该通风系统中的排风总量和补风总量不仅随各通风柜的柜门开启数量变化而变化，而且还随各通风柜的柜门开启面积的变化而变化；当通风柜柜门开启的面积增大时，实际排风量和实际补风量也随之增大，反之减小，以保证通风柜柜门处的面风速恒定；该通风系统中任何一个通风柜的风量变化不会对其他通风柜的风量产生任何影响。因此，本发明可以根据需要调节排风总量和补风总量，有效地降低能耗，节约能源。

为了调节风量的方便，所述排风支管道中设置手动调节阀，所述送风支管道中设置手动调节阀。所述的手动调节阀是以串联方式设置在送风支管道中，或者是以串联方式设置在排风支管道中。可方便手动微调排风量和补风量，以保证通风柜柜门处的面风速恒定。本实施例中所述的手动调节阀属于现有技术范畴，本说明书不详细描述。

实施例二：

本实施例是在实施例一基础上的改进，实施例一中公开的技术内容不重复描述，实施例一公开的内容也属于本实施例公开的内容。

参见图5，在本实施例中，所述补风型通风柜的送风入口管接口设置送风温度传感器，所述补风型通风柜的排风出口管接口设置排风温度传感器，所述送风温度传感器和所述排风温度传感器与所述PLC可编程控制器B信号连接；所述送风温度传感器和所述排风温度传感器将采集的温度数据发送给所述PLC可编程控制器B，所述PLC可编程控制器B通过预置的公式计算出温度差值，所述PLC可编程控制器B根据所述温度差值即时向所述补风总管装置中的变频调速器发送控制信号，通过变频调速器调节鼓风机的转速调整实际补风总量。本实施例中，预置的公式可以设置为：温度差值=送风温度传感器探测的温度值-排风温度传感器探测的温度值，保持实验室内的环境温度在一定范围内趋于恒定。在夏季，实验室内的温度值低于实验室外的温度值，计算出的温度差值大于0.5°时，补风总管装置增加补风量；在冬季，实验室内的温度值高于实验室外的温度值，计算出的温度差值小于0.5°时，补风总管装置增加补风量。预置的公式也可以设置为：温度差值=排风温度传感器探测的温度值-送风温度传感器探测的温度值。 

Claims (6)

1.多台并联通风柜的控制方法，使用多台并联设置的补风型通风柜、排风总管装置、补风总管装置；其特征在于：

A、启动所述多台并联设置的补风型通风柜，排风支管道中的电动调节阀开启，柜体控制电路中的操作面板实时的显示补风型通风柜柜门实际面风速的值；

B、启动柜门开度检测电路，所述柜门开度检测电路中的行程传感器实时采集所述补风型通风柜的滑动窗式柜门开启的高度数据，并将所述的高度数据实时的传输给排风总管装置中的PLC可编程控制器A；

C、所述PLC可编程控制器A根据所述的高度数据计算出所述每台补风型通风柜柜门开启后的进风面的面积值，再根据该进风面的面积值以及预置在所述PLC可编程控制器A中的目标面风速的值，通过排风量计算公式分别计算出所述每台补风型通风柜的目标排风量，并将所述每台补风型通风柜的目标排风量汇总算出目标排风总量；

D、所述PLC可编程控制器A依据所述目标排风总量的数据向排风总管装置中的变频调速器发送控制信号，通过变频调速器调节抽风机的转速，将实际排风总量调整为目标排风总量；

E、补风总管装置中的PLC可编程控制器B接收到所述PLC可编程控制器A发送的所述目标排风总量的数据后，即时向补风总管装置中的变频调速器发送控制信号，通过变频调速器调节鼓风机的转速；将实际补风总量调整至所述实际排风总量的90％；

F、所述柜体控制电路依据所述每台补风型通风柜的目标排风量的数据向所述电动调节阀发送控制信号，通过所述电动调节阀调节所述排风支管道中的气体流量，将所述每台补风型通风柜柜门实际面风速调整为所述预置在所述PLC可编程控制器A中的目标面风速；

G、所述补风型通风柜发生气体外溢时，操作柜体控制电路中的操作面板上的最大排风按钮，使所述实际面风速的值达到1米/秒；实验人员需要长时间离开前，手动降低所述滑动窗式柜门开启的高度，使所述实际面风速的当前值降至预置在所述PLC可编程控制器A中的值班风量；

所述补风型通风柜包括柜体、滑动窗式柜门、柜体控制电路、柜门开度检测电路、送风入口管接口、排风出口管接口；所述排风总管装置包括抽风机、排风总管道、变频调速器、PLC可编程控制器A；所述补风总管装置包括鼓风机、补风总管道、变频调速器、PLC可编程控制器B；所述补风型通风柜上的送风入口管接口通过送风支管道并联接入所述补风总管道，所述补风型通风柜上的排风出口管接口通过排风支管道并联接入所述排风总管道，所述排风支管道中设置电动调节阀；所述电动调节阀的控制信号输入端与所述柜体控制电路电连接，所述柜体控制电路的控制信号输出端与所述PLC可编程控制器A电连接，所述柜门开度检测电路的信号输出端与所述PLC可编程控制器A电连接，所述PLC可编程控制器A与所述PLC可编程控制器B信号连接。

2.根据权利要求1所述的多台并联通风柜的控制方法，其特征在于：所述补风型通风柜的送风入口管接口设置送风温度传感器，所述补风型通风柜的排风出口管接口设置排风温度传感器，所述送风温度传感器和所述排风温度传感器与所述PLC可编程控制器B信号连接；所述送风温度传感器和所述排风温度传感器将采集的温度数据发送给所述PLC可编程控制器B，所述PLC可编程控制器B通过预置的公式计算出温度差值，所述PLC可编程控制器B根据所述温度差值即时向所述补风总管装置中的变频调速器发送控制信号，通过变频调速器调节鼓风机的转速调整实际补风总量。

3.根据权利要求2所述的多台并联通风柜的控制方法，其特征在于：所述排风支管道中设置手动调节阀，所述送风支管道中设置手动调节阀。

4.根据权利要求3所述的多台并联通风柜的控制方法，其特征在于：所述的行程传感器设置在所述滑动窗式柜门的门框上。

5.根据权利要求4所述的多台并联通风柜的控制方法，其特征在于：所述的行程传感器是电感式行程传感器、数字式行程传感器、光电式行程传感器中的一种。

6.根据权利要求5所述的多台并联通风柜的控制方法，其特征在于：所述预置在所述PLC可编程控制器A中的目标面风速的值的范围是0.5-1米/秒；所述预置在所述PLC可编程控制器A中的值班风量的值不低于150m³/h。

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