LM在中央空调中的应用

摘要：本文介绍了HOLLIAS-LEC G3 PLC在中央空调控制系统中的应用。
关键词： PLC，中央空调
Abstract：The application of HOLLiAS-LEC G3 PLC in Control System of Central Air Conditioning is presented in this paper.
Keyword：PLC，central air conditioning

1 引言
中央空调是对建筑物内空气进行调节的专用系统，它通过对风机、阀门、泵等设备的开、关及连续调节来控制室内温度、湿度，使之满足一定要求，从而提高人体的舒适度。随着人们生活水平的不断提高，越来越多的大、中型建筑采用中央空调系统，以达到夏季致冷、冬季取暖的目的。
为提高中央空调系统的经济性、可靠性及可维护性，需采用控制产品对中央空调系统的各个设备进行控制。早期的中央空调控制器多为就地式专用控制器和DDC控制器，它们具有控制功能简单、不易联网及信息集成度不高等缺点。随着计算机技术、控制技术和网络技术的发展，现在的中央空调系统都倾向于采用先进、实用、可靠的可编程控制器(PLC)来进行控制。本文介绍用和利时公司小型一体化PLC产品HOLLiAS-LEC G3控制中央空调的实例。

2 系统介绍
国内某主要空调设备制造商为一建筑面积2.5万平方米的办公楼提供了一套中央空调系统，该中央空调系统包括1250000kcal/h蒸汽型溴化锂吸收式制冷机3台、吊顶式新风空调器11台、立式空气处理机组18台、风机盘管327台、管道式通风扇180台、消声型管道斜流风机2台、吊顶式空气处理机组32台。该中央空调系统的全套控制产品采用和利时公司生产的G3系列小型一体化PLC，采用40点的晶体管输出型CPU模块LM3108和其它扩展模块。
3 系统组成
控制系统包括上位机集中监控和各机组本地PLC控制两部分，结构框图如图1所示。


图1 控制系统结构图

上位监控系统由一台计算机和相应的监控软件组成，用于监控各机组的运行参数，并对PLC发出各种控制指令，以控制三台机组的协调运行。上位组态软件选用和利时公司的组态软件Focsoft3.1，上位机通过RS-485串口与各机组的PLC进行联网。上位机不仅显示各机组的运行参数及状态，还保存相关历史数据。
各机组PLC的I/O点数均为DI 20点、DO 20点、AI 14点、AO 1点，PLC在数据采集的基础上对相关设备发出控制指令，控制各机组的安全、经济运行。同时，PLC将机组运行数据实时送往与之连接的人机界面(HMI)和上位监控计算机。另外，PLC需接收上位计算机的协调控制命令。
为了满足以上控制要求，每套PLC包括一个40点CPU模块LM3108、一个8点DO模块LM3220、4个4点AI模块LM3310和1个2点AO模块LM3320。CPU模块自带2个串行通讯口，一个串口(RS-232)用于连接人机界面，采用标准的Modbus从站协议。另一个串口(RS-485)组成网络，与上位监控机进行通讯。
4 控制系统主要功能与特点
上位机监控系统主要完成对工艺参数的检测、各机组的协调控制以及数据的处理、分析等任务，下位PLC主要完成数据采集、现场设备的控制及连锁等功能。
4.1 系统主要功能
◆ 数据显示
显示3台机组的运行参数，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。
◆ 历史数据的存储及检索
对重要的数据进行在线存储，数据的存储时间最长为10年。可以通过历史报表或者历史趋势曲线的方式检索历史数据。
◆ 控制
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)进行PID调节，以保证运行参数满足系统要求。控制系统有三种运行方式：就地手动、软手动和自动。就地手动就是通过就地手动操作设备对机组进行控制，软手动是通过PLC对机组进行手动控制，自动则是根据编好的控制程序自动控制相关设备的启、停及调节量。采用程序控制方式，杜绝冷剂污染，有效便捷地实现冷水、冷却水的变频控制。通过有效合理地开、停控制，达到启动速度快、停机时间短的目的，即能节省能耗，还能避免结晶，从而提高中央空调系统的安全性和经济性。
◆ 连锁与保护
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。同时，为保证机组的可靠运行，对相关参数的越限采取保护措施，如冷水、冷却水与机组的连锁控制、冷却水系统与冷却塔的连锁控制等。
4.2 系统特点
◆ 灵活性
本控制系统选用和利时公司的小型一体化PLC代替传统空调主机控制系统中的单片机，较大程度地提高了系统配置及控制的灵活性，能更好地满足不同用户的不同需求。同时，明显缩短了程序开发周期。
◆ 高可靠性
控制核心HOLLiAS-LEC G3 PLC能够在恶劣的环境中长期可靠、无故障运行，并且易接线、易维护、隔离性好、抗腐蚀能力强，能适应较宽的温度变化范围，平均无故障时间间隔（MTBF）大于15年。
◆ 强大的功能
HOLLiAS-LEC G3 PLC的编程语言遵从IEC61131-3标准，易学、易懂、易用。除了具备传统PLC的助记符和梯形图编程功能外，还具有结构化语言和顺序功能图编程功能。PLC提供各种功能模块，包括各种通讯功能选择、通讯参数设置，以及可以具体到某年、某月、某日、某个时刻的多种定时器和超长定时器等，方便了各种功能的实现，有利于缩短开发周期和节省程序容量。
◆ 优良的开放性
上位软件Focsoft3.1支持DDE、OPC、ODBC、SQL，并提供丰富的API编程接口，方便接入其它系统。
5 结束语
该方案已经成功应用于中央空调的控制系统中，运行效果良好。实现了对空调主机的控制及三台主机之间的协调控制，具有先进、可靠、经济、灵活的显著特色。监控人员可以对中央空调进行远程监控，提高了中央空调的可靠性。

参考文献
[2] HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC硬件手册. 杭州和利时自动化有限公司
[3] HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC软件手册. 杭州和利时自动化有限公司