李海承
中国医药集团联合工程有限公司,湖北省武汉市 430077
摘要：制药工厂洁净区域对生产环境中的空气悬浮颗粒、微生物浓度、温度、湿度、压力等参数控制得十分严格，必须符合药品生产质量管理规范的要求。洁净区内的温湿度、梯度压差、洁净度指标是影响药品质量的重要因素，可保护生产药品免受颗粒或病原体的侵害，降低药品生产过程中的污染、交叉污染、差错等风险。为保障环境要求，洁净空调系统的PLC控制显得尤为重要。
关键词：洁净空调；PLC控制系统；设计；应用
引言
近年来，国家大力推动高新技术产业的发展，这些产业对生产环境的要求使得生产企业对空调控制系统的要求越来越高。此外，不同行业对生产环境的需求逐渐形成，空调控制系统的建设也逐渐专业化。空调制造商可以根据不同行业的要求开发专门的控制器和控制系统，形成统一的标准解决方案。
1 现阶段药厂洁净车间空调系统运行中的不足
空调系统的存在，可以很好地控制室内空间环境状态，使其始终保持恒温恒湿和置换风量。制药车间在生产运行过程中，需要有稳定的空调控制系统作为支撑，以保障制药生产的顺利有效进行。但需要注意的是，在一些制药企业的生产运行过程中，其生产车间空调系统控制缺失，并不能完全满足制药生产的温湿度要求。特别是有特殊温度要求的，例如高温发酵车间、高温杀菌车间，对温度的需求大，相应的辐射散热量也大。为了保证其正常运行，需要连续供应大量高温蒸汽，从而为生产设备和储存设备表面温度始终保持在需求的状态。此种情况下，对车间空调系统提出了严格的要求，空调系统既要散热于车间，保证温度要求，又要有足够的空气置换，保证车间的空气流通效果。如果控制的不好，很难达到满意的效果。制药厂洁净车间在空调系统的作用下，可以很好地过滤空气中的浮颗粒、微生物，控制房间温湿度及压差，满足车间空气洁净度的要求。然而，许多空调系统缺乏高效自动化控制系统，导致环境控制效果、运行效果不佳。
2 洁净空调自动控制系统设计的意义
随着我国经济的不断发展，科学技术不断发展。当今时代，自动控制技术的发展日益完善，涉及各行各业，应用多变。将有用的、高效的自动控制系统应用于洁净车间洁净空调系统，可以实现空调设备的集中控制和管理，使空调设备运行更适用于不同的环境控制。自动化系统在洁净车间洁净空调控制中的应用，可以科学合理地控制各种空调设备，有效保证各种设备之间的协调，使空调相关设备高效运行。同时，自动控制系统在洁净车间空调中的应用，可以有效控制空调在遇到突发事件时的应急处理，在出现故障时，启用特定模式，降低空调的安全隐患，使车间随时处于相对安全的环境中，降低生产运营风险。
总的来说，自动控制系统在洁净车间空调控制中的应用可以降低运行过程中的风险，自动控制系统可以实时监控车间环境，调整和管理运行，并可以通过自动控制系统为车间提供空调系统和通风系统，保证室内有效通风。当空调设施出现故障时，会及时发出警告，并对整个环境的安全性进行分析，以方便相关人员提高风险预测。可以说，自动控制系统在洁净空调系统中的应用已经发挥了不可替代的作用。
3空调系统控制策略
洁净空调系统控制包括对HVAC系统的所有控制，确保HVAC系统能够提供药品生产所要求的温湿度、洁净度、风量、压差等，并能满足能源管理的要求。
3.1变频控制及风量控制
洁净空调风系统主要包括送风系统、回风系统、排风系统。风系统风量控制目的是保证房间置换风量、维持洁净室内的压力值稳定。
空调系统送风机配变频控制器，送风主干管上设压差传感器。新风管设电动调节阀。通过送风主管上的压差传感器输出信号控制变频器运转，保持系统在各种运行工况下，总送风量恒定。
净化空调房间一般采用定送变回/排控制房间压差。定风量阀起到恒定房间送风量的作用，变风量阀通过压差控制器调节回风或排风风量来控制房间压差。不同级别洁净室之间压差大于10Pa，洁净室同室外压差大于10Pa。同一洁净区房间压差大于5Pa。
正压值过小则正压容易被破坏，过大则空调系统处理风量偏大，空调负荷增加，过滤器使用寿命缩短，置换风量应满足室内洁净度要求，不宜出现较大偏差，不利于节能。
3.2运行模式控制
根据控制要求和监测点布置，空调机组设置正常运行、值班运行、臭氧消毒和消毒排风四种运行模式。
(1)正常运行模式。新风阀打开一定开度，回风阀打开，送风机、排风机延时30s启动，安装在相应管道上的消毒排风机不动作，系统停止时设备的关闭顺序与启动时相反。
(2)值班运行模式。新风阀保持一定开度，回风阀打开，送风机低频运转，使送风量达到设定值。
(3)消毒操作模式。关闭新风阀和排风机，打开回风阀，打开臭氧发生器，送风机运行，停止所有排风机，空调系统内部循环，系统按照预设的消毒时间运行；消毒时间结束后，会自动进入消毒排风运行模式。
(4)消毒排风模式。关闭回风阀，打开新风阀和排风机，排出室内臭氧，系统按照预设的排风时间运行；消毒排风时间结束后，系统可以自动进入正常、值班或关机模式，这些模式由用户预设。
3.3混合式空调系统控制
混合式空调系统是设计中应用最广泛的空调系统。监测参数包括送风总管的流量、温度、湿度和压力，回风总管的温度和湿度，排风总管的压力和流量。水系统和蒸汽系统都通过电动双通阀控制水和蒸汽的流量。
新风管设置电动密闭阀，开关由电信号控制；设置手动调节阀来调节新风量。或者电动阀配有开关和调节功能，可以通过电信号改变阀门的开度来调节风量。必要时，可设置风量反馈功能，在控制室显示实时新风量。送风总管上设有温湿度传感器和流量传感器(当控制室的压差由定风量阀控制时，使用压力传感器)，送风机的变频器根据传感器测量的风量或压力反馈和调节其电机的工作频率。
回风总管内设温湿度传感器，洁净室重要功能房间也可设温湿度传感器。排风管上装有流量传感器(当使用定风量阀控制内部压差时，使用压力传感器)，排风机变频器根据传感器测量的风量或压力反馈和调节其电机的工作频率。对于粗、中效过滤器，通过监测过滤器前后的压差，达到设定范围后会有压差报警通知过滤器清洗，防止堵塞。
洁净空调系统夏季运行时，新风经前表冷却除湿后与室内回风混合，经后表冷处理后送入室内。具体控制过程如下:将回风管上的温湿度传感器测得的温度和湿度与室内室温和湿度的设定值进行比较；如果有温度偏差，通过反馈调节表冷器段回水管电动双通阀的阀门开度来调节冷冻水流量，从而改变送风温度，使室温保持在设定范围内；湿度偏差时，通过反馈调节前表冷段冷冻水回水管电动双通阀的阀门开度，以改变新风处理后的露点温度。露点温度会影响新鲜空气的水分含量。洁净空调处理的露点温度一般为13℃左右，可以使房间的湿度保持在设定的范围内。冬季运行时，如果有温度偏差，可以通过反馈调节蒸汽加热管的电动阀来实现；湿度有偏差时，调整干蒸汽加湿管电动阀，使其符合要求。
4系统应用分析
空调系统PLC控制，充分体现出PLC计算机系统的优越性，洁净室的温度能控制在20~24℃，湿度控制在45%~65%，冬季工况，并在满足人员卫生、室内正压要求、空气洁净度要求的前提下，采用最小新风运行方式，合理利用回风，夏季工况，系统以除湿为主，避免加湿、加热系统参与调节，该系统在运行、记录、操作等方面具有明显的可靠性、稳定性。
结束语
良好的工作环境是促进药厂药品生产稳定的重要前提。通过科学合理的设计空调自动控制系统，可以很好地控制工作环境条件。在制药厂洁净车间空调自动控制系统的设计过程中，要科学调整换气次数，合理设计净化等级，加强气流组织和压力管道阀门的设计效果。
参考文献
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