摘 要

涂装是现代的产品制造工艺中重要的一环，减少公害一直是涂装技术发展的主旋律和绿色发展的要求。不像油性漆使用的是会对人体健康产生威胁的有机溶剂，溶性环保油漆选择水作为其稀释剂。为了适应水性涂料的大规模使用，需要使进入喷漆区域及流平区域的空气温度在18-22℃，相对湿度在50-75%。传统的送风系统很难对湿度进行控制，因此开发新的恒温恒湿送风系统到涂装行业之中。本系统采用西门子S7-1200进行智能控制，选择合适的低压和控制电路，选择性开启加热单元、降温单元、加湿单元和除湿单元，自动适应冬夏气候变化、昼夜温差变化。通过智能控制，本系统能够稳定的达到用户对于温湿度的需求。

本次设计通过对低压元器件和仪器仪表以及S7-1200PLC的选型，设计电气控制系统。学习CAD技术并且熟练掌握其绘图软件的操作方法，根据设计要求完成电气原理图的绘制。 本次恒温恒湿送风系统针对温度控制的波动，增加除湿模块和加湿模块，使得系统能够根据实际湿度和所需湿度来进行使更为精准的调控，并且减少波动；通过在送风系统中增加温度模块和湿度模块，使系统的温度能够被及时的调整到合适范围之内，使得送风系统中的温度和湿度保持在目标要求之中。

关键词:西门子S7-1200;智能控制；温湿度

Abstract

Coating Painting is an important part of modern product manufacturing process. Reducing pollution has always been the main theme of painting technology development and the requirement of green development. Unlike oil-based paints, which use organic solvents that pose a threat to human health, soluble environmental paints use water as their thinner. In order to adapt to the large-scale use of water-based coatings, the air temperature in the spray paint area and the leveling area should be 18-22℃, and the relative humidity should be 50-75%. The traditional air supply system is difficult to control the humidity, so a new constant temperature and humidity air supply system is developed in the painting industry. This system adopts Siemens s7-1200 for intelligent control, selects the appropriate low voltage and control circuit, selectively opens the heating unit, cooling unit, humidification unit and dehumidification unit, and automatically ADAPTS to the climate change in winter and summer and the temperature difference between day and night. Through intelligent control, the system can steadily meet the user's demand for temperature and humidity.

This design through the low voltage components and instruments and s7-1200 PLC selection, design electrical control system. Learn CAD technology and master the operation method of its drawing software, complete the drawing of electrical schematic diagram according to the design requirements. In this constant temperature and humidity air supply system, dehumidification module and humidification module are added for the fluctuation of temperature control, so that the system can carry out more accurate regulation according to the actual humidity and the required humidity, and reduce the fluctuation. By adding temperature module and humidity module in the air supply system, the temperature of the system can be adjusted to the appropriate range in time, so that the temperature and humidity in the air supply system remain in the target requirements.

Key words: Siemens s7-1200; Intelligent control; Temperature and humidity

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 控制系统研究现状 3

1.3 研究的主要内容及意义 4

第2章 方案论证 5

2.1 控制系统选择 5

2.1.1 控制主机类型的选择 5

2.1.2 PLC的介绍 5

2.1.3 CPU的选择 7

2.2 温湿度传感器选择 8

第3章 计算与结构设计 10

3.1 计算设计 10

3.1.1 温湿度A/D转换 10

3.1.2 温度的A/D转换 11

3.1.3 湿度的A/D转换 12

3.2 硬件设计 12

3.2.1 西门子S7-1200 12

3.2.2 电气原理图 13

3.3 软件设计 15

3.3.1 程序设计 15

第4章 结论 23

参考文献 24

致谢 25

第1章 绪论

早在2018年我国汽车市场的产销量就获得了连续十年的全球之首，汽车涂料原厂漆的消耗量也跟着增长，达到了65万吨左右^[1]。有利必有弊，我国汽车市场日新月异发展的同时也使得挥发性有机物（VOCs）的排放与日俱增，增加了环境质量和人们的健康受到波及损害的几率。人的呼吸系统几乎会被所有种类的VOCs刺激到，醛类有机物对人的眼睛和皮肤有着较为大的刺激性，以苯系物为代表的VOCs具有“三致”的危害，即“致癌、致畸形、致突变”，而醛类、苯类和含氯有机化合物则会刺激人体的血液、神经系统、肝脏和肾脏，这会使得接触这类物质的人们的白血病、肝、肾功能衰竭的发病率变高。

1.1 研究背景

多次的喷漆和烘干是汽车在涂装的过程中所需要经历的阶段，而这会致使漆液中 VOCs散发。不光如此，一些别的阶段，像打蜡修补、调漆、打胶这些也会排放出少量的 VOCs 。图1.1所示为某公司汽车涂装典型工序。在排放VOCs的主要阶段能够达到总排放VOCs 的80% - 90%，这个阶段就是——喷漆。显而易见，这些气体排放的地点是流平室和喷漆室。那么，那剩余的那10%-20%将会在什么阶段排放呢？在烘干的过程中进行排放。废气产生的主要地方之一的喷漆室的废气排放量可高达 15 万- 70 万，所排放的废气的主要成分挥发的有机溶剂和漆雾，这使得较高的排风量能导致其有机物浓度较低（100以下）^[2]。喷漆室的废气需要防止细小颗粒物堵塞吸附材料从而影响吸附效率，因而要先通过预处理以去除其中的漆雾。另一个废气产生的主要地方流平室的废气则为不含漆雾的有机废气，这样一来，就只需要将它产生的废气和喷漆室废气共同收集后进行集中处理。有些地方的废气的排放量虽然校较小，通常在 3000 - 60000，但是却不可忽视，这就是烘干室。它的废气主要包括机溶剂挥发气体及热分解生成物，浓度相对较高。更为令人头疼的是，它的废气组分及浓度并不是一成不变的，会随着涂料类型变化而较大的差异^[3]。

图1.1 某公司汽车涂装典型工序