电子论文-PLC在中央空调控制系统中的应用.pdf

1 PLC 在中央空调控制系统中的应用 陈国明 1 夏冬2 辛俊3 1 广州航海高等专科学校 广州 510725 2 中国计量科学研究院 电离辐射与医学工程计量科学研究所 北京 100013 3 北京中水科水电科技开发有限公司 北京 100038 摘 要 摘 要 本文介绍了 PLC 在中央空调控制系统中的应用 同时 在介绍了中央空调控制系统总体结构的基 础上 本文以 Simens S7 200 为例说明了使用 PLC 实现控制的过程 结论表明 在控制系统中使用 PLC 大大提高了中央空调控制系统的数控化和机电一体化水平 关键词 关键词 PLC 中央空调 控制系统 The Application Of PLC in CentraI Air Conditioning Control System Chen Guo ming Xia dong Xin jun Guang zhou Maritime College Guang zhou 510725 Abstract This paper introduces the application of PLC in central air conditioning control system At the same time The paper illuminates the process of the PLC control taking Simens S7 200 as an example based on the introduction of the central air conditioning control system The concluding is using the PLC in the control system has greatly improved the NC level of mechanical and electrical integration of the central air conditioning control system Key words PLC CentraI Air Conditioning Control System 中图分类号 中图分类号 TN925 91 文献标识码文献标识码 A 1 引言 1 引言 中央空调控制系统是对楼宇及建筑内空气进行调节的系统 现代中央空调系统一般由制冷压缩机系 统 冷媒循环水系统 冷却循环水系统 盘管风机系统以及冷却踏风机系统组成 中央空调控制系统通过 对风机 阀门等设备的开通和关断来控制楼宇以及建筑内的环境参数 如温度 湿度 早期的中央空调系 统控制器采用专用控制器 使用继电器的接触式控制系统以及直接数字式控制器 DDC 控制功能简单 不 易联网 灵活性差 不能实时控制楼宇和建筑内的环境参数 随着计算机技术以及网络技术的发展 现代 中央空调控制系统倾向于采用先进 实用 可靠的可编程控制器 PLC 来进行控制 2 PLC 简介 2 PLC 简介 可编程控制器 PLC 是一种数字操作的电子系统 以微处理器为基础 综合了计算机技术 半导体 集成技术 自动控制技术 数字技术和通信网络技术 专为在工业环境下应用而设计的工业自动控制装置 PLC 采用一类可编程的存储器 用于其内部存储程序 执行逻辑运算 定时 计数和算术操作等面向用户 的指令 面向控制过程和用户 并通过数字式或模拟式输入 输出控制各种类型的机械或生产过程 实时 性好 信号处理时间短 速度快 可靠性高 编程方便 系统配置简单灵活 控制系统采用模块化结构 安装简单 维修方便 性价比高 可编程控制器主要由中央处理器 CPU 存储器 输入 输出 I O 接口 通信接口以及电源等部分组 成 可编程控制器的基本组成如图 1 所示 图 1 可编程控制器的基本组成 2 1 中央处理器 PLC 的核心部分 包括微处理器和控制接口电路 微处理器是 PLC 的运算和控制中 心 实现逻辑运算 数字运算 协调控制系统内部各部分工作 控制接口电路是微处理器与主机内部其他 单元进行联系的部件 主要有数据缓冲 单元选择 信号匹配以及中断管理等功能 2 存储器用来存储系统程序和用户程序 包括系统程序存储器和用户程序存储器 3 输入 输出单元是可编程控制器的 CPU 和现场输入 输出装置或其他外部设备之间的连接接口部 件 PLC 通过 I O 模块与工业现场相联系 通过 I O 接口可以检测被控对象或被控生产过程的各种参数 I O 单元主要类型有 数字量输入 数字量输出 模拟量输入以及模拟量输出等 4 通信接口用于 PLC 之间 PLC 与远程 I O 之间 PLC 与计算机和其他智能设备之间的通信 可以 将 PLC 接入以太网或用于点对点通信等 5 电源单元为 PLC 提供电源 一般采用开关电源 输入电压范围宽 体积小 抗干扰性能好 PLC 以循环扫描方式工作 按顺序对内部的各种任务进行查询 判断和执行 工作过程如图 2 所示 图 2 PLC 工作过程 3 中央空调控制系统 3 中央空调控制系统 中央空调控制系统包括上位机集中监控系统和各空调机组本地 PLC 控制两部分 上位机集中监控系统 由一台 PC 机和相应的的监控软件 组态王软件 组成 用于监控空调机组的运行参数和状态 保存相关 历史数据 并控制 PLC 的运行 组态王软件是通过控制 PLC 的中间继电器来实现对中央空调各设备的控 制 这样一方面可以减少硬件电路的元件数量 另一方面也可以方便地实现计算机的远距离控制 PC 机通 过 RS 485 接口与控制各空调机组的 PLC 联网 以实现一对多的站点式管理模式 本地 PLC 控制以 PLC 及 接口模块为核心 配以传感器电路 信号调理电路和空调机组检测 控制电路 用来控制空调机组使其按 照设定值开通及关断机组 保证楼宇及建筑内部环境满足设定值的要求 控制系统构成如图 3 所示 图 3 控制系统构成 3 1 空调机组检测 控制电路可检测空调机组的状态 开通及关断空调机组 2 传感器信号调理电路实现对传感器检测信号的分析和处理 3 PLC 是本控制系统的核心 它对各种检测信号进行处理并实施相应的控制 当有异常现象时 可 做出相应的控制处理并告警 可以控制空调机组开机或停机来调节楼宇及建筑内部的温度和湿度 4 PC 机运行监控软件 一般为组态软件 以实现监测和控制空调机组的运行参数和状态 保存相关 历史数据及告警信息 通过 RS 485 接口与 PLC 通信 控制 PLC 的运行 系统功能实现可由监控系统的运行方式和对 PLC 的控制实现 监控系统的运行方式依据楼宇或建筑环 境要求和专用空调机的运行要求进行设计 监控系统具备检测和控制功能 当检测信号正常时 监控系统 对楼宇或建筑内外环境的温度 湿度采样值进行处理 并结合预先设定的楼宇或建筑内温度 湿度的值的 要求 控制 PLC 的运行以控制中央空调机组的运行 使楼宇或建筑内部环境满足设定值的要求 当检测信 号有异常时 监控系统对异常信号进行分析 并做出相应的报警及存储历史信息和告警日志 若检测到空 调机组有故障时 监控系统会自动控制其停机 并起动空调机组的备用机投入运行 系统功能软件实现流程如图 4 所示 图 4 系统功能软件实现流程 4 PLC 控制实现 4 PLC 控制实现 Simens S7 200 以及其他产品已经成功应用于中央空调控制系统中 本文以 Simens S7 200 为例 说 明 PLC 控制实现过程 中央空调控制系统的工作过程为 制冷时 冷却水通过冷凝器将由压缩机输送过来 的高压 高温的气态制冷剂冷凝 并将其析出的热量带回地下 冷媒水通过蒸发器将由冷凝器冷凝并经节 流阀节流后过来的低温 低压液态制冷剂蒸发为低压气态 该过程为制冷剂吸热 冷媒水温度降低 低温 水流经室内散热装置吸收室内温度进而实现连续制冷目的 制热时 冷却水通过冷凝器吸热后向室内供热 并将蕴藏于大地的能量通过蒸发器源源不断地传给制冷剂进而通过冷却水实现连续供热的目的 控制系统 实现过程如图 5 所示 4 图 5 控制系统实现过程 Simens S7 200 PLC 作为核心控制器 有 24 个数字量 I O 点 其中 14 输入 10 输出 有 8 通道模拟 量输入点 8 通道直流输出 4 通道继电器输出 而控制系统需要总计 20 个 I O 点 Simens S7 200 满足 控制系统要求 以制冷为例说明 PLC 控制系统实现流程 程序流程如图 6 所示 图 6 程序流程图 5 结论 5 结论 经实践验证 PLC 应用于中央空调控制系统中能够充分发挥逻辑运算 定时等功能 同时配套的电子 传感器能将系统的压力 温度等转化成数据 以加热为例 过去的加热装置是由感温式流量控制阀来控制 5 加热蒸气的流量 从而达到控制出风温度的目的 这种阀门在使用过程中 因其使用感温方式来传递温度 传递温度缓慢 机械动作不灵敏 调整数据不可靠 它调整的过程缓慢而波动幅度较大 PLC 在空气调节 加热加湿的过程中 用数据的传递代替了温度的传递 控制更加灵敏 可靠性更高 极大地提高了中央空 调控制系统的数控化和机电一体化水平 参考文献 参考文献 1 于燕等 PLC 技术在制冷 空调中的应用及前景 J 郑州铁路职业技术学院学报 2007 19 2 31 32 2 闫军等 Siemens S7 200 在中央空调控制系统中的应用 J 电子机械工程 2007 23 1 63 64 3 韩宝琦 李树林 制冷空调原理及应用 M 北京 机械工业出版社 2002 8 4 缪孟良等 西门子 PLC 在空气调节系统中的应用 J 工业控制计算机 2006 19 10 79 81