HOLLiAS-LEC G3 PLC在中央空調(diào)中的應(yīng)用

1、 概述
中央空調(diào)是對建筑物內(nèi)空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)的專用系統(tǒng)，它通過對風(fēng)機(jī)、閥門、泵等設(shè)備的開、關(guān)及連續(xù)調(diào)節(jié)來控制室內(nèi)溫度、濕度，使之滿足一定要求，從而提高人體的舒適度。隨著人們生活水平的不斷提高，越來越多的大、中型建筑采用中央空調(diào)系統(tǒng)，以達(dá)到夏季致冷、冬季取暖的目的。
為提高中央空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性及可維護(hù)性，需采用控制產(chǎn)品對中央空調(diào)系統(tǒng)的各個設(shè)備進(jìn)行控制。早期的中央空調(diào)控制器多為就地式專用控制器和DDC控制器，它們具有控制功能簡單、不易聯(lián)網(wǎng)及信息集成度不高等缺點(diǎn)。隨著計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的中央空調(diào)系統(tǒng)都傾向于采用先進(jìn)、實用、可靠的可編程控制器(PLC)來進(jìn)行控制。本文介紹用和利時公司小型一體化PLC產(chǎn)品HOLLiAS-LEC G3控制中央空調(diào)的實例。
2、 控制系統(tǒng)介紹
煙臺荏原空調(diào)設(shè)備有限公司為一建筑面積2.5萬平方米的辦公樓提供了一套中央空調(diào)系統(tǒng)，該中央空調(diào)系統(tǒng)包括1250000kcal/h蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機(jī)3臺、吊頂式新風(fēng)空調(diào)器11臺、立式空氣處理機(jī)組18臺、風(fēng)機(jī)盤管327臺、管道式通風(fēng)扇180臺、消聲型管道斜流風(fēng)機(jī)2臺、吊頂式空氣處理機(jī)組32臺。該中央空調(diào)系統(tǒng)的全套控制產(chǎn)品采用和利時公司生產(chǎn)的G3系列小型一體化PLC，應(yīng)用40點(diǎn)的晶體管輸出型CPU模塊LM3108和其它擴(kuò)展模塊。
2.1系統(tǒng)組成
控制系統(tǒng)包括上位機(jī)集中監(jiān)控和各機(jī)組本地PLC控制兩部分，結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

上位監(jiān)控系統(tǒng)由一臺計算機(jī)和相應(yīng)的監(jiān)控軟件組成，用于監(jiān)控各機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)，并對PLC發(fā)出各種控制指令，以控制三臺機(jī)組的協(xié)調(diào)運(yùn)行。上位組態(tài)軟件選用和利時公司的組態(tài)軟件Focsoft3.1，上位機(jī)通過RS-485串口與各機(jī)組的PLC進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。上位機(jī)不僅顯示各機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)，還保存相關(guān)歷史數(shù)據(jù)。
各機(jī)組PLC的I/O點(diǎn)數(shù)均為DI 20點(diǎn)、DO 20點(diǎn)、AI 14點(diǎn)、AO 1點(diǎn)，PLC在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上對相關(guān)設(shè)備發(fā)出控制指令，控制各機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。同時，PLC將機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)實時送往與之連接的人機(jī)界面(HMI)和上位監(jiān)控計算機(jī)。另外，PLC需接收上位計算機(jī)的協(xié)調(diào)控制命令。
為了滿足以上控制要求，每套PLC包括一個40點(diǎn)CPU模塊LM3108、一個8點(diǎn)DO模塊LM3220、4個4點(diǎn)AI模塊LM3310和1個2點(diǎn)AO模塊LM3320。CPU模塊自帶2個串行通訊口，一個串口(RS-232)用于連接人機(jī)界面，采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus從站協(xié)議。另一個串口(RS-485)組成網(wǎng)絡(luò)，與上位監(jiān)控機(jī)進(jìn)行通訊。
3、 控制系統(tǒng)主要功能與特點(diǎn)
3.1 系統(tǒng)功能
上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要完成對工藝參數(shù)的檢測、各機(jī)組的協(xié)調(diào)控制以及數(shù)據(jù)的處理、分析等任務(wù)，下位PLC主要完成數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場設(shè)備的控制及連鎖等功能。
◆ 數(shù)據(jù)顯示
顯示3臺機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)，包括冷水出口溫度、冷水入口溫度、冷卻水出口溫度、冷卻水入口溫度、蒸汽壓力、蒸汽閥門開度，以及溶液泵、冷劑泵等所有屏蔽泵的運(yùn)行狀態(tài)和各種故障報警的詳細(xì)信息。
◆ 歷史數(shù)據(jù)的存儲及檢索
對重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線存儲，數(shù)據(jù)的存儲時間最長為10年。可以通過歷史報表或者歷史趨勢曲線的方式檢索歷史數(shù)據(jù)。
◆ 控制
根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，并考慮經(jīng)驗運(yùn)行數(shù)據(jù)，PLC應(yīng)用反饋數(shù)據(jù) (如室內(nèi)溫度)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，以保證運(yùn)行參數(shù)滿足系統(tǒng)要求。控制系統(tǒng)有三種運(yùn)行方式：就地手動、軟手動和自動。就地手動就是通過就地手動操作設(shè)備對機(jī)組進(jìn)行控制，軟手動是通過PLC對機(jī)組進(jìn)行手動控制，自動則是根據(jù)編好的控制程序自動控制相關(guān)設(shè)備的啟、停及調(diào)節(jié)量。采用程序控制方式，杜絕冷劑污染，有效便捷地實現(xiàn)冷水、冷卻水的變頻控制。通過有效合理地開、?？刂疲_(dá)到啟動速度快、停機(jī)時間短的目的，即能節(jié)省能耗，還能避免結(jié)晶，從而提高中央空調(diào)系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
◆ 連鎖與保護(hù)
各機(jī)組相關(guān)設(shè)備的啟、停具有一定的連鎖關(guān)系和時間順序，該功能由PLC的連鎖程序完成。同時，為保證機(jī)組的可靠運(yùn)行，對相關(guān)參數(shù)的越限采取保護(hù)措施，如冷水、冷卻水與機(jī)組的連鎖控制、冷卻水系統(tǒng)與冷卻塔的連鎖控制等。
3.2 系統(tǒng)特點(diǎn)
◆ 靈活性
本控制系統(tǒng)選用和利時公司的小型一體化PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)空調(diào)主機(jī)控制系統(tǒng)中的單片機(jī)，較大程度地提高了系統(tǒng)配置及控制的靈活性，能更好地滿足不同用戶的不同需求。同時，明顯縮短了程序開發(fā)周期。
◆ 高可靠性
控制核心HOLLiAS-LEC G3 PLC能夠在惡劣的環(huán)境中長期可靠、無故障運(yùn)行，并且易接線、易維護(hù)、隔離性好、抗腐蝕能力強(qiáng)，能適應(yīng)較寬的溫度變化范圍，平均無故障時間間隔(MTBF)大于15年。
◆ 強(qiáng)大的功能
HOLLiAS-LEC G3 PLC的編程語言遵從IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，易學(xué)、易懂、易用。除了具備傳統(tǒng)PLC的助記符和梯形圖編程功能外，還具有結(jié)構(gòu)化語言和順序功能圖編程功能。PLC提供各種功能模塊，包括各種通訊功能選擇、通訊參數(shù)設(shè)置，以及可以具體到某年、某月、某日、某個時刻的多種定時器和超長定時器等，方便了各種功能的實現(xiàn)，有利于縮短開發(fā)周期和節(jié)省程序容量。
◆ 優(yōu)良的開放性
上位軟件Focsoft3.1支持DDE、OPC、ODBC、SQL，并提供豐富的API編程接口，方便接入其它系統(tǒng)。
4、 結(jié)束語
以PLC為核心的高可靠的監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對空調(diào)主機(jī)的控制及三臺主機(jī)之間的協(xié)調(diào)控制，具有先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)、靈活的顯著特色。

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