中央空调实现PLC自动化控制的设计要点

1、中国新技术新产品2010NO .16and Products高新技术中国新技术新产品中央空调实现PLC 自动化控制的设计要点陈雅林（珠海市安达空气净化工程技术有限公司，广东珠海519000）前言可编程控制器（简称PLC）。它是以微处理器为核心，综合了现代计算机技术、自动化控制技术、通信技术以及传统的继电器控制技术，是一种新型的工业自动化控制装置，并且具有结构简单、体积小、使用灵活、抗干扰能力强、可靠性高等优点，在许多工业生产领域中得到广泛的应用，已经成为了现代工业自动化的三大支柱之一。在以往的中央空调电气控制系统中，其控制方式大多以继电接触器控制，它所使用的继电器数量多，控制配电系统体积大，耗

2、电量大，且继电器的触点为机械触点，工作频率低，寿命短，可靠性差，容易造成系统故障，而且，它是采用固定接线的硬件实现控制逻辑，对某些工艺控制不能满足要求。1原理分析1.1可编程控制器的基本组成传统的继电器控制系统是由三个基本部分组成，即输入部分，逻辑部分和输出部分。和继电器控制相似，可编程控制器也是由输入部分、逻辑部分和输出部分组成。PLC 采用由大规模集成电路构成的微处理器和存储器来组成逻辑部分。为用户提供了很多适用于电气控制的逻辑部件，如继电器（与、或、非运算）、定时器、计数器、移位寄存器、触发器和数据寄存器等，同时也提供了描述这些逻辑部件的符号和语言，即编程语言。PLC 通过编程器，将PL

3、C 内部的各种逻辑部件按照工艺要求进行组合以达到一定的逻辑功能。PLC 将输入信息采入PLC 内部之后，执行逻辑部件组合后所达到的逻辑功能，最后输出达到控制要求。1.2可编程控制器的基本结构PLC 主要是模块式的，包含CPU 模块、I/O模块等，PLC 一端接传感器，另一端接执行器，从传感器得到的数据经PLC 读、运算等处理下达给执行器，执行器动作。PLC 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。1.3可编程控制器的编程语言PLC 提供了完整的编程语言，以适应PLC 在工业环境中的使用。利用编程语言，按照不同摘要：随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，中央

4、空调的需求量与日俱增，也为可编程序控制器的广泛应用提供了条件。本文结合可编程序控制器的结构特征，应用于中央空调控制系统设计中的稳定及可靠性作出阐述。关键词：可编程控制器；原理分析；中央空调；控制系统设计图1控制系统图利用MINITAB 软件分析ESS 梗颗粒添加比例与烟碱的回归曲线并进行方差分析如下：S=0.00874439R-Sq=86.7%R-Sq （调整）=82.2%方差分析：通过方差分析可以看出：在实验室环境下，烟碱量与ESS 颗粒梗丝添加比例呈一元线性关系，其函数关系式为：“y 0.00345x 0.962”，方差分析中P 值为0.022，小于0.05，相关关系成立，测试曲线见图3：

5、图32.3.3co 量利用MINITAB 软件分析ESS 梗颗粒添加比例与CO 量的回归曲线并进行方差分析如下：S=0.381296R-Sq=65.7%R-Sq （调整）=54.3%方差分析：通过方差分析可以看出：在实验室环境下，CO 量与ESS 颗粒梗丝添加比例呈一元线性关系，其函数关系式为：“y 0.00345x 0.962”，方差分析中P 值为0.096，大于0.05，相关关系不成立。2.4ESS 颗粒梗添加比例对内在质量的影响表5是ESS 颗粒梗添加比例与烟支感官质量评价表，从表中可以看出ESS 颗粒梗添加比例对烟支香气、杂气、刺激性方面有影响，对减少烟支木质气有益；通过不同添加比例实

6、验样品对比评吸一致认为添加比例为7%取代膨胀梗丝样品效果好。3结论ESS 颗粒梗填充性能较高达到9.4cm 3/g，和膨胀梗丝的填充值相比，填充能力提高了约56.67。和膨胀梗丝比较，总糖含量相比降低了3.4，总植物碱含量相比降低0.53，总氮含量相比持平。ESS 颗粒梗丝添加比例增加，烟丝的填充性能能力增加，一元线性正相关关系成立。ESS 颗粒梗丝添加比例增加，焦油量、烟碱量降低，一元线性负相关关系成立。ESS 梗丝添加比例对烟支香气、杂气、刺激性方面有影响，对减少烟支木质气有益，添加比例为7%取代膨胀梗丝样品效果较好。参考文献1蒋凯二. 利用引进消化吸收不断再创新制丝工艺C.中国烟草学会2

7、006年学术年会论文集，2007.2YC/T159-2002，烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动法S.3YC/T160-2002，烟草及烟草制品总植物碱的测定连续流动法S.4YC/T161-2002，烟草及烟草制品总氮的测定连续流动法S.5上海质量管理科学研究院. 六西格玛实施技巧M.北京：中国标准出版社，2008作者简介：张文（1967），女，学士，郑州轻工业学院食品与生物工程学院在读硕士研究生，贵州中烟工业有限责任公司技术中心工程师，主要从事工艺研究和技术管理，表5ESS 颗粒梗试验烟支感官质量评价18-中国新技术新产品2010NO .16China New 中国新技术新产品高新技术的控

8、制要求编制不同的控制程序，这相当于设计和改造继电器控制的接线线路，这就是所谓的“可编程序”。程序由编程器送入PLC 内部的存储器中，同时它也能方便地读出、检查和修改。由于PLC 是专门为工业控制的需要而设计生产的，因而编程时可以完全不考虑微处理器的内部结构，也不必使用各种计算机语言，把PLC 内部看作是由许多“软继电器”等逻辑部件组成，利用PLC 所提供的编程语言来编制程序。因此PLC 既突出了计算机可编程的特点，同时又使具有一定电气技术的人员也能使用PLC 。PLC 提供的编程语言通常有三种：梯形图、功能图和布尔逻辑编程。2中央空调系统上PLC 的功能2. 1数据显示功能显示机组的运行参数，

9、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. 2控制功能根据设定的参数，并考虑经验运行数据，PLC 应用反馈数据(如室内温度等 进行PID 调节，以保证运行参数满足系统要求。2. 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PLC 的连锁程序完成。3中央空调系统的PLC 控制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。下面分别介绍这几个系统的控制。此系统制冷主机配备100kW 制冷主机2台，型号为三氧溴化锂机组

10、，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45kW ；冷却水系统冷却水泵2台，配用功率15kW ；冷却塔4台，冷却塔电机5.5kW ，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，PLC 主机通过FROM 指令实时读取模拟量输入模块的

11、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PID 控制。3.1.1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，PLC 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DA 模块输出电流信号控制。在PLC 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

12、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PLC 主机，不需要办公人员花很多时间来管理。PLC 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，PLC 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。3

13、.1.2冷冻水系统PID 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，PLC 通过TO 指令控制DA 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，PLC 通过TO 指令控制DA 模块输出电流减小，从而降低冷冻泵转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

14、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，PLC 主机通过FROM 指令实时读取模拟量输入模块AD2CH0，AD2CH1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PID 控制。3.2.1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

15、，PLC 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15kW 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DA 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。PLC 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，PLC 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。3.2.2冷却水系统PID 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

16、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，PLC 通过TO 指令控制DA 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。PLC 通过TO 指令控制DA 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

17、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，PLC 主机通过FROM 指令实时读取模拟量输入模块AD2CH2，AD2CH3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 ID 控制，根据温差变化实时改变冷却塔风机的频率。3.3.1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15kW 冷却水泵由变频器

18、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DA 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。PLC 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，PLC 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。3.3.2冷却塔系统PID 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，PLC 通过TO 指令控制DA 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。PLC 主机通过TO 指令控制DA 模块输出电流减小，