基于PLC的中央空调控制系统设计_梁志国

　I S S N 1008-9446C N 13-1265/T E 承德石油高等专科学校学报J o u r n a lo fC h e n g d e P e t r o l e u m C o l l e g e 第11卷第4期,2009年12月

V o l .11,N o .4,D e c .2009

基于P L C 的中央空调控制系统设计

梁志国

(承德附属医院后勤保障处,河北承德　067000)

摘要:介绍了P L C 控制器的结构、在中央空调系统上具有的功能以及采用P L C 控制设计的中央空调系统。该

控制系统保证了中央空调运行稳定、可靠,便于维护。

关键词:P L C ;中央空调;控制系统

中图分类号:T U 831.3 文献标识码:B 文章编号:1008-9446(2009)04-0038-03

P L C -B a s e dC e n t r a l A i r -C o n d i t i o n i n g C o n t r o l S y s t e m D e s i g n

L I A N GZ h i -g u o

(L o g i s t i c s a n d S a f e g u a r d O f f i c e ,T h e A f f i l i a t e d H o s p i t a l o f C h e n g d e M e d i c a l C o l l e g e )

A b s t r a c t :T h e p a p e r d e s c r i b e s t h e s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n s o f P L Cc o n t r o l l e r a n d t h e P L C -c o n t r o l l e d

c e n t r a l a i r -c o n

d i t i o n i n g s y s t

e m .T h e c o n t r o l s y s t e m e n s u r e s t h e s t a b l e a n dr e l i a b l e o p e r a t i o no

f t h e

c e n t r a l a i r -c o n

d i t i o n i n g ,w h i c h i s

e a s y t o m a i n t a i n .

K e y w o r d s :P L C ;c e n t r a l a i r -c o n d i t i o n i n g ;c o n t r o l s y s t e m

收稿日期:2009-09-29

作者简介:梁志国(1975-),男,河北承德人,承德医学院附属医院后勤保障处技术人员,主要从事自动化和电气工程方面工作。

中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一,本文介绍的中央空调控制系统主控制器采用P L C 控制,由于P L C 编程简单,扩展能力强,并且程序容易修改,所以越来越多地被应用在中央空调系统中,取代原来的D D C 控制器,并且可通过P L C 的通讯接口接入上位监控系统,便于在主控室查看各节点运行状态,并且很容易进行电能消耗、运行时间统计以及故障监视及分析。

1　P L C 硬件的基本结构

P L C 主要是模块式的,包含C P U 模块、I /O 模块等,P L C 一端接传感器,另一端接执行器,从传感器得到的数据经P L C 读、运算等处理下达给执行器,执行器动作。P L C 相当于继电器的作用,其好处是可靠性高,自动化程度高、可进行网络化等。

2　在中央空调系统上P L C 的功能

1)数据显示功能。显示机组的运行参数,包括冷水出口温度、冷水入口温度、冷却水出口温度、冷却水入口温度、蒸汽压力、蒸汽阀门开度,以及溶液泵、冷剂泵等所有屏蔽泵的运行状态和各种故障报警的详细信息。

2)控制功能。根据设定的参数,并考虑经验运行数据,P L C 应用反馈数据(如室内温度等)进行P I D 调节,以保证运行参数满足系统要求。

3)连锁与保护功能。各机组相关设备的启、停具有一定的连锁关系和时间顺序,该功能由P L C 的连锁程序完成。

3　基于P L C 控制的中央空调系统

该中央空调系统主要由制冷主机、冷冻水系统、冷却水系统、冷却塔和风机盘管等几部分组成。下

　梁志国:基于P L C 的中央空调控制系统设计面分别介绍这几个系统的控制。此系统制冷主机配备100k W 制冷主机2台,型号为三氧溴化锂机组,平时一备一用,高峰时两台并联运行;冷冻水循环系统冷冻水泵2台,,扬程28m ,配用功率45k W ;冷却水系统冷却水泵2台,配用功率15k W ;冷却塔4台,冷却塔电机5.5k W,每两台并联运行。控制系统如图1所示

。

3.1　冷冻水系统控制

冷冻水系统是中央空调控制中最为关键的一环,我们使用中央空调的原因就是为了调节室内空气温度,所以一定要保证冷冻水系统供应合适的冷(热)量。根据空调专业人士多年的研究,冷冻水出水温度保持在7℃,冷冻水回水温度保持在12℃时,处于最节能状态,所以首先我们通过触摸屏将出水温度和回水温度设置好,并且设置好回水和出水温差为5℃,P L C 主机通过F R O M 指令实时读取模拟量输入模块的温度,并将实际回水温度减去实际出水温度,并与实际温差做比较进行P I D 控制。

1)冷冻水系统逻辑控制。首先选择自动模式控制,并设定好温差,启动冷冻水自动控制,P L C 主机首先控制冷冻水出水和回水阀门,延时5s 启动冷冻水循环泵,两台冷冻水泵由变频器控制并联运行(主电路分开,变频器频率信号一样),变频器频率由模拟量D A 模块输出电流信号控制。在P L C 程序中设定最小输出频率,最小输出频率由空调房间末端压力传感器控制,使用此压力传感器的目的是为了保证最高层末端的房间有足够的冷冻水供给,以使末端空调房间和其它空调房间一样,能够合适地控制舒适的温度。为了提供人性化的控制方案,可以通过触摸屏选择自动启动冷冻循环泵,比如某办公楼周一到周五有人上班,可以设置空调系统在办公人员上班以前半小时启动,当办公人员来上班时,房间内的温度已经自动调节到了设定的舒适温度,为办公人员提供舒适的工作环境,确保他们高效率的工作;还可以设置自动关闭空调系统,在办公人员下班以后自动关闭空调系统;这样人性化的控制方式会让人心情愉悦;周六周日不上班,那么可以设置周六周日不启动空调系统,所有的事情都交给了P L C 主机,不需要办公人员花很多时间来管理。P L C 会自动检测温度传感器和压力传感器状态,当传感器异常时会发出报警;当有变频器发生故障时,P L C 主机检测到变频器的故障信号,会发出报警信号,提醒维修保养人员去排除故障。

2)冷冻水系统P I D 控制。当设定温差大于实际温差时,表明实际供冷量不足以满足空调房间需要,需要增加冷量,P L C 通过T O 指令控制D A 模块输出电流增加,从而提高冷冻泵转速以使实际供冷量增加,则实际温差会逐渐减小直至接近设定温差;当设定温差小于实际温差时,表明实际供冷量有富余超过了空调房间的需要,需要减小冷量,P L C 通过T O 指令控制D A 模块输出电流减小,从而降低冷冻泵转·39·

承德石油高等专科学校学报2009年第11卷　第4期　速以使实际供冷量减小,则实际温差会逐渐减小直至接近设定温差。之所以出水和回水用2个温度传感器检测,是为了保证冷冻水系统的安全,不会因为某一个传感器有故障而致使整个冷冻水系统不能正常运行。

3.2　冷却水系统控制

冷却水系统也是中央空调控制中比较关键的一环,要保证制冷主机正常工作,则必须要保证冷却循环水系统正常工作,否则制冷主机会因为在制冷过程中产生的废热无法散去,而导致热保护动作执行,从而制冷主机会停机。根据空调专业人士多年的研究,冷却水出水温度保持在37℃,冷冻水回水温度保持在32℃时,处于最节能状态,所以首先我们通过触摸屏将出水温度和回水温度设置好,并且设置好回水和出水温差为5℃,P L C 主机通过F R O M 指令实时读取模拟量输入模块A D 2C H 0,A D 2C H 1的温度,并将实际回水温度减去实际出水温度,并与实际温差做比较进行P I D 控制。

1)冷却水系统逻辑控制。首先选择自动模式控制,并设定好温差,启动冷却水自动控制,P L C 主机首先控制冷却水出水和回水阀门打开,延时5s 启动冷却水循环泵,两台15k W 冷却水泵由变频器控制并联运行(主电路分开,变频器频率信号一样),变频器频率由模拟量D A 模块输出电流信号控制。和冷冻水系统控制一样,冷却水系统会根据设定自动启动的时间,跟随制冷主机和冷冻水系统启动而启动。P L C 会自动检测温度冷却水出水和回水传感器的状态,当传感器异常时会发出报警;当有变频器发生故障时,P L C 主机检测到变频器的故障信号,会发出报警信号,提醒维修保养人员去排除故障。

2)冷却水系统P I D 控制。当冷却水系统设定温差大于实际温差时,表明实际散热量不足,无法即时散出制冷主机所产生的废热,需要增加冷却水泵循环速度以达到加快散发制冷主机所产生的废热,P L C 通过T O 指令控制D A 模块输出电流增加,从而提高冷却泵转速以使水循环能力增加,则实际温差会逐渐减小直至接近设定温差;当设定温差小于实际温差时,表明实际冷却水循环有富余,超过需要散发制冷主机所产废热的需要,需要减小冷却循环水流量。P L C 通过T O 指令控制D A 模块输出电流减小,从而降低冷却泵转速以使实际散热量减小,则实际温差会逐渐减小直至接近设定温差。

3.3　冷却塔系统控制

冷冻水系统是将冷却水泵抽出来的水,通过室外空气冷却,为了达到水温快速冷却的目的,使用了冷却塔系统。冷却塔的工作原理是利用室外空气比冷却泵抽出冷却水温度低,通过空气流动并通过热传递迅速将水中的热量交换到大气中,同时通过冷却塔风机加速水蒸发,因为蒸发要吸热,通过蒸发吸热来达到降低冷却水温的目的。同样地,冷却水出水温度保持在37℃,冷冻水回水温度保持在32℃时,处于最节能状态,所以首先我们通过触摸屏将出水温度和回水温度设置好,并且设置好回水和出水温差为5℃,P L C 主机通过F R O M 指令实时读取模拟量输入模块A D 2C H 2,A D 2C H 3的温度,并将实际回水温度减去实际出水温度,并与实际温差做比较进行P I D 控制,根据温差变化实时改变冷却塔风机的频率。

1)冷却塔系统逻辑控制。首先选择自动模式控制,并设定好温差,启动冷却水自动控制,两台15k W 冷却水泵由变频器控制并联运行(主电路分开,变频器频率信号一样),变频器频率由模拟量D A 模块输出电流信号控制。和冷冻水系统控制一样,冷却水系统会根据设定自动启动的时间,跟随制冷主机和冷冻水系统启动而启动。P L C 会自动检测温度冷却水出水和回水传感器的状态,当传感器异常时会发出报警;当有变频器发生故障时,P L C 主机检测到变频器的故障信号,会发出报警信号,提醒维修保养人员去排除故障。

2)冷却塔系统P I D 控制。当冷却水系统设定温差大于实际温差时,表明实际散热量不足,无法即时散出制冷主机所产生的废热,需要增加冷却塔风机循环速度以达到加快散发制冷主机所产生的废热,P L C 通过T O 指令控制D A 模块输出电流增加,从而提高冷却塔风机转速以使风速增加,空气流通量同时变大,水蒸发能力增加,则实际温差会逐渐减小直至接近设定温差;当设定温差小于实际温差时,表明(下转第53页)

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　宋玉坤,等:灰色拓扑模型在短期股票预测中的应用盘价格是无法预报的,但用于分析序列的发展趋势,即股票的涨跌趋势,具有较强的可靠性。同时模型推广2)也说明了这种预测反映了一种“理想的”、趋势外推的波动,实际的经济波动则需要在它的基础上,充分考虑经济系统外部环境等因素的影响。

参考文献:

[1]　陈庆吉,王殿选.G M (1,1)模型的动态特性分析[J ].系统理论与实践,1997,17(12):129-133.

[2]　李攀峰.股票价格的灰色预测[J ].华东经济管理,1997,52(4):60-61.

[3]　丛春霞,季秀芳.灰色预测在股票价格指数预测中的应用[J ].中国统计,2000(5):15-17.

[4]　岳朝龙,王琳.股票价格的灰色马尔柯夫预测[J ].系统工程,1999,17(6):54-59.

[5]　李东,苏小红.基于新维灰色马尔科夫模型的股价预测算法[J ].哈尔滨工业大学学报,2003,35(2):244-248.

[6]　杨思全,陈亚宁.新亚欧大陆桥新疆段环境灾害的灰色拓扑预测[J ].环境科学,2000,21(4):1-24.

[7]　邓聚龙等.灰色控制系统(修订版)[M ].华中理工大学出版社,1993.

[8]　证券之星网址,w w w .s t o c k s t a r .c o m .

(上接第37页)

业流程,结合本电网实际对调度工作的每一环节、每一工作步骤进行危险点确认、控制,从而达到全过程预控。发挥安全网络作用,建立安全管理监督常态机制,认真开展安全运行分析,对于出现的异常和未遂认真按照“四不放过”的原则进行处理,使调度安全工作全方位的处于多层次的安全网络的管理和监督之下。

4　结束语

城区电网调度危险点的控制并不难,只要运用技术和管理手段得当,采用组织措施、技术措施、教育措施相互结合、相互补充的办法,建立防人为失误事故的多层次、立体交叉的预控系统,就一定能达到最优的调度安全运行水平。

参考文献:

[1]　电力调度风险防范与规范化管理考评技术标准及调度事故典型案例分析实用手册[M].北京:中国电力科学出版

社,2009.

[2]　电网调度系统事故隐患防范措施与安全作业评价标准[M ].北京:中国电力科学出版社,2006.

(上接第40页)

实际冷却水循环有富余,超过需要散发制冷主机所产废热的需要,需要减小冷却塔风机转速,减小水蒸发。P L C 主机通过T O 指令控制D A 模块输出电流减小,从而降低冷却塔风机转速以使实际散热量减小,则实际温差会逐渐减小直至接近设定温差。

4　结束语

在智能化中央空调冷冻系统中,采用P L C 控制系统是切实可行的,中央空调冷冻系统用P L C 控制可以有效地保证其工作稳定、可靠,便于维护,且性能价格比高。同时以P L C 为核心的高可靠的监控系统实现了对空调主机的控制及两台主机之间的协调控制,具有先进、可靠、经济、灵活等显著特点。参考文献:

[1]　郭琼.P L C 应用技术[M ].北京:机械工业出版社,2009.

[2]　李援瑛.中央空调操作与维护[M].北京:机械工业出版社,2008.·53·