浙大中自SunyPCC500E集成控制器在中央空調(diào)中的應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)高度信息化，高新技術(shù)不斷應(yīng)用到建筑中，中央空調(diào)應(yīng)用的不斷推廣就是一個(gè)有力的佐證。 早期的中央空調(diào)控制系統(tǒng)是由繼電器或DDC控制器完成的。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、系統(tǒng)復(fù)雜、功耗高等缺點(diǎn)已逐漸被淘汰，而DDC控制器雖然在智能化方面有了很大的發(fā)展，但由于其本身的抗干擾能力問(wèn)題和分級(jí)分步式結(jié)構(gòu)的局限性而限制了其應(yīng)用范圍。目前，PLC控制系統(tǒng)以其運(yùn)行可靠、使用與維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)、適合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，在智能建筑中得到廣泛的應(yīng)用。 1.概述 建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備由冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、制冷機(jī)等組成。其中制冷機(jī)是中央空調(diào)的核心設(shè)備，一般由設(shè)備生產(chǎn)廠成套供應(yīng)。該設(shè)備的控制一般由隨機(jī)的微處理器或PLC完成。由于各設(shè)備相互獨(dú)立，特別是除制冷機(jī)組之外的設(shè)備自動(dòng)化成都較低，使整個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)不能很好地協(xié)調(diào)工作。 浙江正泰中自控制工程有限公司的技術(shù)人員在認(rèn)真分析、領(lǐng)會(huì)中央空調(diào)工藝、設(shè)備及控制的基礎(chǔ)上，成功地將SunyPCC500E集成控制器應(yīng)用于西北某超市的中央空調(diào)系統(tǒng)。 2.硬件配置 SunyPCC500E集成控制器很好地吸收了DCS的部分特點(diǎn)，硬件模塊化、智能化，支持電源、通訊冗余，萬(wàn)能輸入、光電隔離，自定義按鍵。單機(jī)配置規(guī)模為AIO：64或DIO：128/32個(gè)調(diào)節(jié)回路，擴(kuò)展的情況下規(guī)?？蛇_(dá)AO：208或DIO：416/104個(gè)調(diào)節(jié)回路，系統(tǒng)具有較好的開(kāi)放性和伸縮性。系統(tǒng)集成了連續(xù)控制、邏輯控制和順序控制等多種功能，是真正的新一代開(kāi)放型模塊化混合控制器。 在前述超市中央空調(diào)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)為，AI：12，AO：5，DI：38，DO：18（以上I/O點(diǎn)不包括與PLC通訊點(diǎn)）。據(jù)此，對(duì)SunyPCC500E配置如下：

制冷機(jī)組為廣東某廠生產(chǎn)的LCU-L42FJ型，控制器為SLC5可編程邏輯控制器。通過(guò)ModbusRTU協(xié)議，SunyPCC500E可以與SLC5進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

3. 控制方案 SunyPCC500E控制組態(tài)軟件提供了符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的五種控制語(yǔ)言，包括FBD、SFC、LD、ST和IL，可根據(jù)組態(tài)需要和個(gè)人習(xí)慣選擇適合自己的編程手段。中央空調(diào)的監(jiān)控方案主要包括以下子系統(tǒng)： ? 順序控制（SCS） 用SFC語(yǔ)言設(shè)計(jì)，用于規(guī)定整個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)正常啟動(dòng)、正?；虍惓ＭＶ沟脑O(shè)備啟停順序。啟動(dòng)順序：冷卻塔風(fēng)機(jī)→冷卻水泵→冷凍水泵→制冷機(jī)。停止順序：制冷機(jī)→冷凍水泵→冷卻水泵→冷卻塔風(fēng)機(jī)。在異常停止時(shí)，無(wú)論哪臺(tái)設(shè)備因故障停機(jī)，都要從停止順序的第一步開(kāi)始執(zhí)行。下圖為啟動(dòng)程序編輯界面：

? 邏輯控制（LCS） 本子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)鎖保護(hù)和兩臺(tái)設(shè)備之間的互為備用聯(lián)鎖，可用LD語(yǔ)言編寫(xiě)。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)鎖控制，手動(dòng)用于調(diào)試或檢修，備用狀態(tài)用于熱備用。下圖示出了互為備用的兩臺(tái)設(shè)備之間的邏輯關(guān)系（B為默認(rèn)主機(jī)）。

? 模擬控制（MCS） 模擬控制主要包括冷氣溫濕度控制、冷凍水差壓控制、節(jié)能控制。 中央空調(diào)的能耗一般占整個(gè)建筑能耗的30～50％，因此，如果將中央空調(diào)的節(jié)能控制設(shè)計(jì)得合理，無(wú)疑將大大降低建筑消耗。正泰中自控制工程有限公司對(duì)此有獨(dú)到的見(jiàn)解，他們采用變頻（VRV）、 變水量（VWV）、變風(fēng)量（VAV）技術(shù)，根據(jù)中央空調(diào)主機(jī)和輔機(jī)運(yùn)行工況和末端負(fù)荷的變化，由多種變化參數(shù)（如溫度、流量、壓力等）計(jì)算負(fù)荷隨動(dòng)，自動(dòng)對(duì)水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化控制，并使中央空調(diào)主機(jī)運(yùn)行環(huán)境得以優(yōu)化，使得主機(jī)工質(zhì)和輔機(jī)系統(tǒng)各種流體流量跟隨末端負(fù)荷變化而同步變化，確保中央空調(diào)系統(tǒng)在滿足舒適的前提下大幅度的降低系統(tǒng)能源消耗。下表列出了傳統(tǒng)機(jī)電控制與SunyPCC500E控制兩者之間的區(qū)別。

? 數(shù)據(jù)采集（DAS） 數(shù)據(jù)采集是用于將中央空調(diào)系統(tǒng)的一些測(cè)量點(diǎn)信息采集到SunyPCC500E系統(tǒng)中（包括通過(guò)ModbusRTU從PLC采集的部分制冷機(jī)參數(shù)）實(shí)時(shí)地顯示在屏幕上，供操作員參考、監(jiān)視和管理。 4.人機(jī)界面 SunyPCC500E控制組態(tài)軟件完全按照中國(guó)國(guó)情設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單、功能豐富，用戶可以根據(jù)需要制作漂亮的操作畫(huà)面。下圖為系統(tǒng)總貌流程圖。

5.結(jié)束語(yǔ) 中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先是根據(jù)室外氣象參數(shù)和室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算冷負(fù)荷，按分區(qū)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇相應(yīng)的設(shè)備，組合成一個(gè)系統(tǒng)。但空調(diào)系統(tǒng)絕大部分時(shí)間是在部分負(fù)荷的情況下工作，如果部分負(fù)荷工作的控制方式不合理，系統(tǒng)能效比會(huì)大大降低。 制冷機(jī)PLC在運(yùn)行調(diào)節(jié)方式上是利用卸荷方式完成的，而這種方式是犧牲了阻力能耗來(lái)適應(yīng)末端負(fù)荷要求，造成運(yùn)行成本居高不下。因此，有必要對(duì)PLC控制方案進(jìn)行改進(jìn)。