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(yùn)算等處理下達(dá)給執(zhí)行器，執(zhí) 行器動(dòng)作。PLC相當(dāng)于 繼電器的作用，其好處是可靠性高，自動(dòng)化程度高、可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化等。
2.2 PLC的選型及設(shè)置
為了滿足以上所介紹的空調(diào)工藝要求，整個(gè)控制系統(tǒng)需要可編程序控制器的輸入、輸出點(diǎn)分別是112點(diǎn)和32點(diǎn)，其中模擬量輸入、輸出為6點(diǎn)和4點(diǎn)。根據(jù) PLC的I/O原理使用原則，即留出一定的I/O點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用，以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中實(shí)際所需的I/O點(diǎn)數(shù)。選用華光電子工業(yè)有限公司的SU－5/B型。主 機(jī)：SU－5/B；輸入模塊：U－25N、U－01AD；輸出模塊：U－05T、U－01DA。這種機(jī)型的I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)，有RS－422通訊端 口，其編程指令有143條，并配有相應(yīng)的編程軟件S－62P，不僅可以通過手持編程器對(duì)其編程。而且可以通過PC機(jī)對(duì)其進(jìn)行編程輸入。該軟件還能在PLC 運(yùn)行時(shí)監(jiān)控其運(yùn)行狀況。
2.3 軟件設(shè)計(jì)
制冷系統(tǒng)的啟動(dòng)/停止是用于制冷系統(tǒng)的手動(dòng)啟動(dòng)/停止控制。也可以通過溫度設(shè)定，依據(jù)冷負(fù)荷的需要自動(dòng)開啟制冷系統(tǒng)。每臺(tái)設(shè)備均設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)、備用三種 運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)用于聯(lián)鎖集中控制；手動(dòng)用于調(diào)試或檢修；備用狀態(tài)用于熱備用。三臺(tái)水泵二工一備。其中備用泵循環(huán)輪換，提高設(shè)備的保養(yǎng)率。各臺(tái)設(shè)備按工藝要 求順序自動(dòng)啟動(dòng)/停止時(shí)，采用每臺(tái)設(shè)備啟動(dòng)后經(jīng)15s左右延時(shí)，再啟動(dòng)下一臺(tái)設(shè)備。一是考慮水泵穩(wěn)定運(yùn)行有個(gè)過程，二是避免數(shù)臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，沖擊變壓 器，影響供電質(zhì)量。
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(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)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(jì)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(shí)用、 可靠的可編程控制器(PLC)來進(jìn)行控制。
3 、PLC控制系統(tǒng)主要功能與特點(diǎn)
3.1 PLC控制系統(tǒng)功能說明
如空氣處理機(jī)PLC控制原理簡圖所示：
1. 當(dāng)啟動(dòng)空氣處理機(jī)時(shí)，PLC發(fā)出控制指令。首先開戶回風(fēng)門和新風(fēng)門到設(shè)定位置，然后啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)，同時(shí)通過控制變頻器，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
2. 露點(diǎn)溫度與系統(tǒng)設(shè)定值相比較后,用PID方式調(diào)節(jié)冷水電動(dòng)閥,控制冷水流量, 使送風(fēng)溫度達(dá)到設(shè)定值。
3. 送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢是由回風(fēng)溫度與系統(tǒng)設(shè)定值相比較后，用PID方式控制變頻器，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)回風(fēng)溫度的目的。
4．當(dāng)過濾網(wǎng)前后壓差超出設(shè)定值時(shí)，PLC發(fā)出過濾堵塞報(bào)警信號(hào)。
5．當(dāng)空氣處理機(jī)停止運(yùn)行后，新風(fēng)門、回風(fēng)門和冷水電動(dòng)閥回復(fù)到全關(guān)位置，并關(guān)停冷水環(huán)泵。
上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要完成對(duì)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。除此以外，PLC系統(tǒng)還有如下功能：
◆ 數(shù)據(jù)顯示功能
顯示機(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(bào)警的詳細(xì)信息。
◆ 歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及檢索功能
對(duì)重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí)間最長為10年?？梢酝ㄟ^歷史報(bào)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(yàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，PLC應(yīng)用反饋數(shù)據(jù) (如室內(nèi)溫度等)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，以保證運(yùn)行參數(shù)滿足系統(tǒng)要求?？刂葡到y(tǒng)有三種運(yùn)行方式：就地手動(dòng)、軟手動(dòng)和自動(dòng)。就地手動(dòng)就是通過就地手動(dòng)操作設(shè)備對(duì)機(jī) 組進(jìn)行控制，軟手動(dòng)是通過PLC對(duì)機(jī)組進(jìn)行手動(dòng)控制，自動(dòng)則是根據(jù)編好的控制程序自動(dòng)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(shí)現(xiàn)冷水、冷卻水的變頻控制。通過有效合理地開、停控制，達(dá)到啟動(dòng)速度快、停機(jī)時(shí)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)功能
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(shí)間順序，該功能由PLC的連鎖程序完成。同時(shí)，為保證機(jī)組的可靠運(yùn)行，對(duì)相關(guān)參數(shù)采取了一定的保護(hù)措施，如冷水、冷卻水與機(jī)組的控制、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)選用可利用公司的小型一體化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(shí)，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(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(shí)間間隔(MTBF)大于15年。
◆ 強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)。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(gè)時(shí)刻的多種定時(shí)器和超長定時(shí)器等，方便了各種功能的實(shí)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 、控制方法
4.1
對(duì)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(jì)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(fù)載的變化而變化。
冷水機(jī)組系統(tǒng)PLC電路控制簡圖
4.2
對(duì)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(fù)載的變化而變化。
4.3
在管道中取壓力信號(hào)采樣和溫差變送器，通過PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，通過PLC控制變頻器，以此控制3臺(tái)水泵電機(jī)的運(yùn)行，系統(tǒng)啟動(dòng)開始工作，當(dāng)?shù)?臺(tái)電 機(jī)運(yùn)行至工頻狀態(tài)時(shí)，如管網(wǎng)壓力不夠，變頻器控制第2臺(tái)電機(jī)開始工作，若工作到工頻狀態(tài)時(shí)管網(wǎng)管壓仍不夠時(shí)，變頻器自動(dòng)切換至第3泵使其變頻運(yùn)行，第1、 2臺(tái)電機(jī)工頻運(yùn)行，直至管網(wǎng)所需管壓。當(dāng)外部需求降低，管網(wǎng)管壓提高時(shí)，第3臺(tái)運(yùn)行停止，變頻器自動(dòng)切換至第2泵，使其工作在變頻狀態(tài)下若還達(dá)不到要求， 再切換至第1電機(jī)，如此周而復(fù)始，始終讓系統(tǒng)工作在最優(yōu)、最佳、最省的工作狀態(tài)。
5、 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用總結(jié)
由于整個(gè)實(shí)驗(yàn)室正在逐步籌劃和建設(shè)的過程中，許多設(shè)計(jì)還處于探討之中，眾多功能還未付諸實(shí)施。
現(xiàn)在本文就系統(tǒng)改造實(shí)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(jì)、調(diào)試 及使用情況作一下說明：針對(duì)實(shí)驗(yàn)室的要求：要求電氣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，感溫精確度高，維護(hù)方便壽命長，并能聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行管理。除此之外在實(shí)際使用中系統(tǒng)的故障報(bào)警 部分設(shè)計(jì)還不夠完善，許多功能還未開發(fā)。本文經(jīng)過對(duì)設(shè)備狀況和同學(xué)們對(duì)中央空調(diào)學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)的調(diào)研，本文認(rèn)為可采用三菱公司的A系列PLC作為設(shè)備的控制系統(tǒng) 核心。它不僅具備普通PLC可編程控制器的各種優(yōu)點(diǎn)，而且能夠利用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模塊（B2/B5）組建MELSECNET網(wǎng)絡(luò)，最終達(dá)到建成先進(jìn)的分布式控 制系統(tǒng)，既實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備之間的聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和管理。
當(dāng)然系統(tǒng)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，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(duì)與老的控制系統(tǒng)，它工作穩(wěn)定、故障率低，并能進(jìn)行系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，操作及維護(hù)十分簡便，維修綜合成本（待機(jī)時(shí)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(shí)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(hù)，且性能價(jià)格比 高。 同時(shí)以PLC為核心的高可靠的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)空調(diào)主機(jī)的控制及兩臺(tái)主機(jī)之間的協(xié)調(diào)控制，具有先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)、靈活等顯著特點(diǎn)。
