PLC控制器在中央空調(diào)上的應(yīng)用設(shè)計

摘要： 可編程控制器由于其在工業(yè)控制方面的應(yīng)用意義日趨明顯，它具有編譯簡單、功能強大、使用可靠、維修簡單等許多優(yōu)點，并且在很多地方已逐步取代了繼電器電路的邏輯控制。與此同時,智能化中央空調(diào)也正被廣泛地應(yīng)用,在將其倆雙雙結(jié)合的情況下,不僅促進了科技的發(fā)展,也提高了人民生活水平。 關(guān)鍵詞： PLC 控制系統(tǒng) 智能化 編程 控制器 1 概述 1.1 引言 　　 隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會高度信息化，新的高科技技術(shù)不斷應(yīng)用到各個方面中，使得智能化已成為一種發(fā)展的必然趨勢。智能化也往往是從設(shè)備自動化系統(tǒng)開始。本文主要根據(jù)個人工作經(jīng)驗就一臺水冷螺桿機組來闡述PLC控制設(shè)計與智能化中央空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)系。 1.2 PLC原理及應(yīng)用 中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)的控制有3種控制方式：早期的繼電器控制系統(tǒng)、直接數(shù)字式控制器DDC以及PLC(可編程序控制器)控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高，系統(tǒng)復(fù)雜，功耗高等明顯的缺點已逐漸被人們所淘汰，直接數(shù)字式控制器DDC雖然在智能化方面有了很大的發(fā)展。但由于DDC其本身的抗干擾能力問題和分級分步式結(jié)構(gòu)的局限性而限制了其應(yīng)用范圍。相反，PLC控制系統(tǒng)以其運行可靠、使用與維護均很方便，抗干擾能力強，適合新型高速網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)這些顯著的優(yōu)點使其逐步得到廣泛的應(yīng)用。 可編程控制器是計算機家族中的一員。于上個世紀中后葉被發(fā)明后，在機床、各種流水線的輸送機械、發(fā)電、化工、電子等行業(yè)工藝設(shè)備的電氣控制方面得到了廣泛的應(yīng)用，早期的可編程控制器被稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）, 即簡稱為PLC。 PLC具有功能強大、使用可靠、維修簡便等許多優(yōu)點。對于傳統(tǒng)的繼電器電路來說，它難以實現(xiàn)復(fù)雜邏輯功能的和數(shù)字式控制，而且要實現(xiàn)一定規(guī)模的邏輯控制功能不僅設(shè)計繁瑣，難以實現(xiàn)升級，并易發(fā)故障，維修復(fù)雜，現(xiàn)在已被大中型設(shè)備的控制系統(tǒng)所拋棄。而PLC正被廣泛的應(yīng)用并且已逐步取代了繼電器電路的邏輯控制。隨著科學(xué)技術(shù)不斷的飛躍發(fā)展，PLC也不斷得到完善和強大，同時它的功能也大大超過了邏輯控制的范圍，如聯(lián)網(wǎng)通信功能和自診斷功能等。因此今天這種裝置被我們稱作可編程控制器，不過我們還是習(xí)慣簡稱這種裝置為PLC。 　　 2 PLC的體系結(jié)構(gòu) PLC結(jié)構(gòu)圖 PLC實質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)和微機是基本一致的。如圖2.1.1所示：

圖2.1.1 PLC硬件的基本結(jié)構(gòu)

PLC主要是模塊式的，包含CPU模塊、I/O模塊等，PLC一端接傳感器，另一端接執(zhí)行器，從傳感器得到的數(shù)據(jù)經(jīng)PLC讀、運算等處理下達給執(zhí)行器，執(zhí)行器動作。PLC相當于繼電器的作用，其好處是可靠性高，自動化程度高、可進行網(wǎng)絡(luò)化等。 3 PLC控制系統(tǒng)主要功能與特點 3.1 PLC控制系統(tǒng)功能說明 在中央空調(diào)系統(tǒng)上PLC系統(tǒng)有如下功能： ◆ 數(shù)據(jù)顯示功能 顯示機組的運行參數(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行狀態(tài)和各種故障報警的詳細信息。 歷史數(shù)據(jù)的存儲及檢索功能 對重要的數(shù)據(jù)進行在線存儲，數(shù)據(jù)的存儲時間最長為10年?？梢酝ㄟ^歷史報表或者歷史趨勢曲線的方式檢索歷史數(shù)據(jù)。 ◆ 控制功能 根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，并考慮經(jīng)驗運行數(shù)據(jù)，PLC應(yīng)用反饋數(shù)據(jù) (如室內(nèi)溫度等)進行PID調(diào)節(jié)，以保證運行參數(shù)滿足系統(tǒng)要求。控制系統(tǒng)有三種運行方式：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)備對機組進行控制，軟手動是通過PLC對機組進行手動控制，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?，達到啟動速度快、停機時間短的目的，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)濟性。 ◆ 連鎖與保護功能 各機組相關(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，為保證機組的可靠運行，對相關(guān)參數(shù)采取了一定的保護措施，如冷水、冷卻水與機組的連鎖控制、冷卻水系統(tǒng)與冷卻塔的連鎖控制等。 3.2 系統(tǒng)特點 ◆ 靈活性 本控制系統(tǒng)選用可利用公司的小型一體化PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)空調(diào)主機控制系統(tǒng)中的單片機，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 PLC控制核心能夠在惡劣的環(huán)境中長期可靠、無故障運行，并且易接線、易維護、隔離性好、抗腐蝕能力強，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。 ◆ 強大的功能 現(xiàn)代的PLC的編程語言遵從易學(xué)、易懂、易用的標準。除了具備傳統(tǒng)PLC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。 4 控制方法 4.1 對于冷凍水系統(tǒng)，其出水溫度取決于蒸發(fā)器的設(shè)定值，而回水溫度取決于蒸發(fā)器接收的熱量，中央空調(diào)冷凍水出水溫度與冷凍水的回水溫度設(shè)計最大溫差為：5℃（比如：出水7℃，回水12℃），現(xiàn)采用在蒸發(fā)器出水管和回水管上裝有檢測其溫度的變送器、PID溫差調(diào)節(jié)器和變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過冷凍水溫差（如：△T=5℃）控制，即可使冷凍水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于熱負載的變化而變化。 4.2 對于冷凍水系統(tǒng)，由于低溫冷凍水的溫度取決于冷卻塔的工作情況，我們只需控制高溫冷凍水（ 冷凝器出水）的溫度，即可控制溫差?，F(xiàn)采用溫差變送器、 PID 調(diào)節(jié)器和變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，冷凝器出水的溫度控制在 T2 （ 如： 37℃），使冷卻水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于熱負載的變化而變化。 5 系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用總結(jié) 由于整個實驗室正在逐步籌劃和建設(shè)的過程中，許多設(shè)計還處于探討之中，眾多功能還未付諸實施。 現(xiàn)在本文就系統(tǒng)改造實現(xiàn)情況作簡單介紹：本文的系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)分為兩步，設(shè)備電氣控制系統(tǒng)調(diào)試和中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試。我們就已完成的設(shè)備電氣控制系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試及使用情況作一下說明：針對實驗室的要求：要求電氣系統(tǒng)運行穩(wěn)定，感溫精確度高，維護方便壽命長，并能聯(lián)網(wǎng)進行管理。除此之外在實際使用中由于壓縮機的啟動方式采用星三角方式啟動，屬于硬啟動，這種啟動方式對接觸器的質(zhì)量要求比較嚴格，特別是對接觸器的滅弧處理等要求很嚴格。通過我的使用經(jīng)驗，在這些方面ABB做的很好，而且ABB的接觸器在更換時比較方便，它的頂蓋可以拆卸，更換時不需要拆下接觸器底座，直接卸下頂蓋更換線圈即可。 當然此系統(tǒng)設(shè)計達到了使用要求，它不僅具備基本邏輯控制功能，還具有聯(lián)網(wǎng)通信功能和管理功能等。另外相對與老的控制系統(tǒng)，它工作穩(wěn)定、故障率低，并能進行系統(tǒng)自動報警，操作及維護十分簡便，維修綜合成本（待機時間等）大大降低。 6 結(jié)束語 　　 在智能化中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)中，采用PLC控制系統(tǒng)是切實可行的，中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)用PLC控制可以有效地保證其工作穩(wěn)定、可靠，便于維護，且性能價格比高。 同時以PLC為核心的高可靠的監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對空調(diào)主機的控制及兩臺主機之間的協(xié)調(diào)控制，具有先進、可靠、經(jīng)濟、靈活等顯著特點。