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21世紀初,煙葉烘烤設備經歷了一次全國性的更新換代,幾年之內,新式密集烤房就取代沿用了近百年的自然通風普通烤房,取得了一次重大進步。不過,新式密集烤房依然用煤作燃料,不但產生CO2/SO2等有害氣體,污染環境,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替換原有燃煤式密集烤房的加熱系統，研制成功了空氣能熱泵密集烤房。通過空氣能熱泵密集烤房和燃煤式密集烤房進行煙葉烘烤對比試驗表明，空氣能熱泵密集烤房能降低煙葉烘烤成本，提高煙葉質量，而且更加環保，因此，空氣能熱泵密集烤房開始陸續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熱泵和烘烤房等兩個部分：主機熱泵裝置，主要由蒸發器、壓縮機、冷凝器、膨脹閥、風機五大部件組成，通過讓工質（制冷劑）不斷完成蒸發（吸取環境中的熱量）→壓縮→冷凝（放出熱量）→節流→再蒸發的熱力循環過程，從而將環境里的熱量轉移到空氣中。
02客戶需求
1
溫度控制分為上棚和下棚控制。
2
加熱需要通過加熱時間線性加熱。
3
升溫時間和恒溫時間需要有10段控制
4
干球溫度和濕球溫度要有10段控制
5
加熱10段中可以任意設置啟動段數和結束段數
6
風機需要有10段運行控制，每段運行需要分4種速度分別是低速、中速、中高速和高速
7
膨脹閥需要跟進壓縮機開啟和停止用線性比例來調節開度
03解決方案
空氣能熱泵密集烤房的核心控制系統是億維UN126 PLC，搭載3臺UN131擴展模塊、1臺UN132擴展模塊，使用億維物聯網觸摸屏UH 510W作為人機交互界面。
設計參數
控制系統(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
空壓機數量
4
整機尺寸
長4.5m×寬2m×高3m
04硬件配置
| 硬件明細表 | |
| 億維PLC主機 | UN126-2AE23-0XB8 1臺 |
| 億維PLC主機 | UN131-7PC22-OXA8 3臺 |
| 億維PLC擴展 | UN 132-0HD22-0XA8 1臺 |
| 億維人機界面 | UH 510W-34G01-0AA0 1臺 |
| 傳感器 | 若干 |
| 電氣部件 | 若干 |
| 機械部件 | 若干 |
硬件配置圖
05機械結構
機械結構分布圖
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、風機、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、散熱風扇、HMI操作界面、電磁閥、傳感器和指示燈等控制信號供電，并通過電源指示燈來進行電源顯示；；控制電路還采用固態繼電器、普通繼電器等電氣部件進行控制電路中間轉換控制。
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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輸入點配置表 |
輸出點配置表 |
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編號 |
批注 |
編號 |
批注 |
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I0.0 |
相序報警 |
Q0.0 |
一號壓縮機Q |
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I0.1 |
雙速風機1號報警 |
Q0.1 |
二號壓縮機Q |
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I0.2 |
雙速風機2號報警 |
Q0.2 |
三號壓縮機Q |
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I0.3 |
雙速風機3號報警 |
Q0.3 |
四號壓縮機Q |
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I0.4 |
排濕風機報警 |
Q0.4 |
中間風機低速輸出 |
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I0.5 |
蒸發風機報警 |
Q0.5 |
二側風機低速輸出 |
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I0.6 |
一號壓縮機過熱報警 |
Q0.6 |
中間風機高速輸出 |
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I0.7 |
一號壓縮機低壓報警 |
Q0.7 |
二側風機高速輸出 |
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I1.0 |
一號壓縮機高壓報警 |
Q1.0 |
一號加熱輸出 |
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I1.1 |
二號壓縮機過熱報警 |
Q1.1 |
二號加熱輸出 |
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I1.2 |
二號壓縮機低壓報警 |
Q1.2 |
蒸發風機啟動 |
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I1.3 |
二號壓縮機高壓報警 |
Q1.3 |
排濕風機 |
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I1.4 |
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Q1.4 |
脈沖閥輸出 |
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I1.5 |
三號壓縮機過熱報警 |
Q1.5 |
三號加熱輸出 |
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I1.6 |
三號壓縮機低壓報警 |
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I1.7 |
三號壓縮機高壓報警 |
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I2.0 |
四號壓縮機過熱報警 |
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I2.1 |
四號壓縮機低壓報警 |
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I2.2 |
四號壓縮機高壓報警 |
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I2.3 |
一號壓縮機過載報警 |
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I2.4 |
二號壓縮機過載報警 |
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I2.5 |
三號壓縮機過載報警 |
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輸入輸出點配置
08工藝編程應用
干球升溫設置控制程序
蒸發風機PID控制示例圖
觸摸屏畫面設計
09實施效果
空氣能熱泵密集烤房更加低碳環保。利用氟利昂能量切片技術，高密度懸浮態微沸技術干燥物料，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戰。
空氣能熱泵密集烤房智能化程度高，可實現自主決策，手機遠程監視、遠程操控。自動匹配物料特性，生成最佳烘烤曲線，實現多模式烘干、溫濕度精準控制，確保烘烤效果最佳。
空氣能熱泵密集烤房性價比高，節省投資與人工費用，節省投資20%，多級能效綜合利用，循環熱效率高，省電80%、省時30% ，安裝使用便捷，標準化、模塊化設計，一體成型，動展開迅速，接電即用，滿足不同物料的烘干需求。
