潔凈室FFU（層流罩）控制系統(tǒng)

1、引言
　　隨著經濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對產品質量的要求也越來越高。而生產技術和生產環(huán)境決定了產品質量，這就迫使廠家追求更好的生產技術和更高的生產環(huán)境。特別是電子、制藥、食品、生物工程、醫(yī)療、實驗室等領域對生產環(huán)境有著苛刻的要求，它綜合了工藝、建筑、裝飾、給排水、空氣凈化、暖通、空調、自動控制等多方面的技術。衡量這些行業(yè)生產環(huán)境質量的主要技術指標有溫度、濕度、潔凈度、風量、室內正壓等。因此，對生產環(huán)境的各個技術指標進行合理的控制，以滿足特殊生產工藝的要求，成為了現在潔凈工程的研究熱點之一。FFU作為一種凈化設備，目前在各種潔凈工程中得到廣泛應用。FFU的全稱叫Fan Filter Unit“風機過濾單元”，也就是風機和過濾器連接在一起，能自己提供動力的潔凈設備，早在二十世紀六十年代，世界上*個層流潔凈室的建立就已經開始出現FFU的應用了。 
2、FFU控制方式現狀
　　目前FFU一般采用單相多速交流電機、三相多速交流電機和直流電機。電機的供電電壓大致有110V、220V、270V、380V四種。其控制方式主要分為以下幾種：
◆ 多檔開關控制
◆ 連續(xù)速度調節(jié)控制
◆ 計算機控制
◆ 遙控控制
下面對以上四種控制方式做一簡單分析與比較：
2.1多檔開關控制
　　多檔開關控制系統(tǒng)只包括FFU自帶的一個調速開關和一個電源開關。由于控制元件為FFU自帶，分布在潔凈室吊頂內的各個位置，工作人員必須在現場通過撥擋開關來調節(jié)FFU，控制起來極不方便，而且FFU的風速可調范圍有限，于幾檔。我們曾經做過一個項目，為了克服FFU控制操作不方便的因素，經過電氣線路的設計，把所有FFU的多檔開關集中起來，放到地面上一個柜子內，實現集中操作，但無論是從外觀還是功能上都存在其局限性。采用多檔開關控制方式優(yōu)點是控制簡單、成本低，但存在許多缺陷：比如：能耗大、不能平滑調速、沒有反饋信號、不能實現靈活的組群控制等。 
2.2連續(xù)速度調節(jié)控制
　　連續(xù)速度調節(jié)控制與多檔開關控制方式相比，多了一個連續(xù)速度調節(jié)器，使FFU風機轉速連續(xù)可調，但同時也犧牲了電機效率，使其能耗比多檔開關控制方式還要高。
2.3計算機控制
計算機控制方式一般采用直流電機，與前面兩種方式相比，計算機控制方式具有以下*的功能：
◆ 采用集散型控制方式，能夠很方便的實現FFU的集中監(jiān)測和控制。
◆ 可方便的實現FFU的單臺、多臺及分區(qū)控制。
◆ 智能化控制系統(tǒng)具有節(jié)能功能。
◆ 可采用可選的遙控方式進行監(jiān)測和控制。
◆ 控制系統(tǒng)預留通信接口，可與上位機或網絡進行通訊，從而實現遠程通信和管理功能。 
控制直流電機的突出優(yōu)點在于：容易控制、調速范圍較寬。但該控制方式也有一些致命的缺陷：
◆ 由于潔凈廠房不允許FFU電機帶有電刷，因此，FFU的電機均采用無刷直流電動機，換相問題則由電子換相器解決，而電子換相器的壽命短使整控制系統(tǒng)的使用壽命也大大降低。
◆ 整套系統(tǒng)造價昂貴。
◆ 后期維護費用高。
2.4遙控控制方式
　　遙控控制方式作為計算機控制方式的一種補充，可使用遙控器對每臺FFU進行控制，與計算機控制方式相輔相成。綜上所述：前兩種控制方式能耗高、控制不方便；后兩種控制方式壽命短、成本高。那有沒有一種控制方式既能做到能耗低、控制方便，又能保證使用壽命、成本不高呢？有，那就是采用交流電機的計算機控制方式。交流電動機同直流電動機相比較，具有結構簡單、體積小、制造方便、運行可*、價格低謙等一系列的優(yōu)點，由于其不存在換相問題，其使用壽命遠遠超過直流電機。長期以來由于其調速性能很差，因此，調速方式一直被直流調速方式所占領。但隨著新型電力電子器件與大規(guī)模集成電路的出現和發(fā)展，以及新的控制理論不斷的出現及應用，交流控制方式也逐漸發(fā)展起來，并將zui終取代直流調速系統(tǒng)。
　　在FFU交流控制方式中，又主要分為兩種控制方式：調壓控制方式和變頻控制方式。所謂調壓控制方式，就是通過直接改變電動機定子電壓的大小來調整電動機的轉速。調壓方式的缺點是：調速時的效率較低，低速時，電機發(fā)熱嚴重、調速范圍較窄等。但是，調壓方式對于FFU風機負載來說，其缺陷不是很明顯，并且在目前的情況下還有一些優(yōu)點：
◆ 調速方案成熟，調速系統(tǒng)穩(wěn)定，能夠保證長時間*連續(xù)運行。
◆ 操作簡便，控制系統(tǒng)造價低。
◆ 由于FFU風機負載很輕，在低速時，電機發(fā)熱不是很嚴重。
◆ 調壓方式特別適合于風機負載，由于FFU風機負責曲線為*的阻尼曲線，因此，調速范圍可以做到很寬。