《電子技術(shù)應(yīng)用》
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和利時(shí)LM系列PLC在組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要: 本文介紹組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng),其室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)分別配有一個(gè)控制器,兩個(gè)控制器通過串口通訊的方式傳遞控制信息和機(jī)組狀態(tài)信息。
Abstract:
Key words :

  摘  要 本文介紹組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng),其室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)分別配有一個(gè)控制器,兩個(gè)控制器通過串口通訊的方式傳遞控制信息和機(jī)組狀態(tài)信息。本系統(tǒng)的控制器采用和利時(shí)LM系列PLC,利用CPU上自帶的串口組成通訊網(wǎng)絡(luò),并采用系統(tǒng)自帶的功能庫完成了通訊程序的編寫,方便和可靠地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的功能。
  1 引言
  恒溫恒濕空調(diào)廣泛應(yīng)用在對(duì)環(huán)境要求較高的博物館、實(shí)驗(yàn)室以及精密儀器生產(chǎn)線等場(chǎng)合。本文討論組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)。組合式恒溫恒濕空調(diào)是對(duì)一體式恒溫恒濕空調(diào)的改進(jìn)主要體現(xiàn)在空調(diào)的結(jié)構(gòu)形式上。所謂組合式空調(diào),是指將空調(diào)機(jī)組拆分成兩個(gè)部分,一部分為室內(nèi)機(jī),一部分為室外機(jī)。這樣,不僅能夠節(jié)省機(jī)組的安裝空間,而且還可以使機(jī)組的運(yùn)輸和安裝等工作更加方便。本系統(tǒng)的另一項(xiàng)改進(jìn)是在室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)上各采用一個(gè)控制器,兩個(gè)控制器通過通訊的方式交換信息,通訊只需要一根2芯的屏蔽通訊電纜。與單控制器系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)能夠?qū)p少大量的遠(yuǎn)距離接線,不僅符合節(jié)約環(huán)保的設(shè)計(jì)思想,而且大大提高了系統(tǒng)的可靠性,節(jié)省了安裝時(shí)間,減少了系統(tǒng)維護(hù)的工作量。
  2 組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
  組合式恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)分為室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)兩個(gè)部分。室外機(jī)的主要部件包括壓縮機(jī)、冷凝器、冷凝風(fēng)機(jī)、四通閥和冷凝壓力開關(guān)等。室內(nèi)機(jī)的主要部件包括送風(fēng)機(jī)、表冷器、熱水盤管、電加熱、加濕器和過濾段等。室外機(jī)包括4個(gè)渦旋式壓縮機(jī)、2個(gè)冷凝風(fēng)機(jī)和4個(gè)四通閥。每兩個(gè)壓縮機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)冷凝風(fēng)機(jī),每個(gè)壓縮機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)四通閥。切換四通閥能夠完成空調(diào)機(jī)組從制冷工況到制熱工況的切換。室內(nèi)機(jī)主要完成空調(diào)機(jī)組送風(fēng)和調(diào)濕過程。為了減少室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)之間的連接電纜,本系統(tǒng)在室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)上分別采用一個(gè)LM控制器LM3109,兩個(gè)控制器通過自帶的RS485接口連接,并把室內(nèi)機(jī)作為主機(jī),向從機(jī)發(fā)送控制指令和狀態(tài)查詢指令。主機(jī)上的RS232接口連接一個(gè)5.6英寸的彩色觸摸屏HT6000,用于空調(diào)工況監(jiān)視、用戶參數(shù)和廠家參數(shù)的設(shè)置。組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

  3 控制器的通訊處理
  為了采用兩個(gè)LM3109控制器實(shí)現(xiàn)室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)的數(shù)據(jù)交換,需要在控制器中進(jìn)行通訊配置和程序編寫??刂破鞯某绦蜷_發(fā)軟件帶有通訊功能庫,并且完全支持IEC61131-3的六種語言,可以使比較復(fù)雜的通訊過程能夠在控制器中方便地實(shí)現(xiàn)。室外機(jī)的通訊程序流程圖如圖2所示,采用Modbus RTU通訊協(xié)議。在室外機(jī),首先初始化RS485接口的波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位等參數(shù),再初始化其為Modbus從站,并且設(shè)置Modbus從站地址。調(diào)用圖3中的通訊初始化功能塊即可完成Modbus從站的初始化工作。最后要做的就是把從機(jī)中的狀態(tài)信息有規(guī)律的放到控制器的可尋址區(qū)M區(qū)中,以備主機(jī)讀取。控制器的編程軟件支持ST語言,可以方便的處理需要交換的數(shù)據(jù)。圖4位采用ST語言編寫的程序,作用是把壓縮機(jī)和四通閥的狀態(tài)信息賦值給數(shù)據(jù)位%MX1300.0~%MX1300.7,主機(jī)通過讀取這些地址內(nèi)的數(shù)值就可以獲得室外機(jī)的狀態(tài)信息。從圖4可見,數(shù)據(jù)處理很方便,程序的可讀性也很高,在調(diào)試時(shí)各個(gè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)一目了然。

圖2 室外機(jī)的通訊程序流程圖

圖3  控制器通訊初始化功能塊

圖4 控制器通訊數(shù)據(jù)處理

  圖5為室內(nèi)機(jī)通訊程序流程圖。室內(nèi)機(jī)控制器為Modbus主站。在沒有控制命令時(shí),室內(nèi)機(jī)向室外機(jī)發(fā)送Modbus查詢指令,查詢室外機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)有開機(jī)、停機(jī)或加降載等需求時(shí),室內(nèi)機(jī)向室外機(jī)發(fā)送控制指令。室內(nèi)機(jī)還對(duì)室外機(jī)返回的數(shù)據(jù)做CRC校驗(yàn),校驗(yàn)成功后才進(jìn)行下一次控制命令的發(fā)送,從而避免了外界干擾對(duì)室外機(jī)的誤操作,保證了系統(tǒng)具有較高的可靠性。CRC校驗(yàn)只需要調(diào)用一個(gè)功能塊即可,如圖6所示。

圖5 室內(nèi)機(jī)通訊程序流程圖

圖6 控制器CRC校驗(yàn)功能塊

  4 壓縮機(jī)保護(hù)及故障處理
  組合式恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組的控制功能主要包括系統(tǒng)啟動(dòng)、能量調(diào)節(jié)、溫度濕度控制、除霜、壓縮機(jī)保護(hù)以及故障處理等。其中系統(tǒng)啟動(dòng)、能量調(diào)節(jié)、溫度濕度控制除霜等功能與其他的空調(diào)系統(tǒng)基本相同,這里不再贅述。由于此系統(tǒng)是分成室外機(jī)與室內(nèi)機(jī)兩個(gè)部分的,所以壓縮機(jī)保護(hù)及故障處理與常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)有所不同。在本系統(tǒng)中,室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)都具有保護(hù)功能。例如,壓縮機(jī)不滿足最小運(yùn)行時(shí)間時(shí),室內(nèi)機(jī)不會(huì)向室外機(jī)發(fā)送停機(jī)指令。而當(dāng)壓縮機(jī)出現(xiàn)高壓、過載等故障時(shí),室外機(jī)會(huì)自行停機(jī)保護(hù),而無需等待室內(nèi)機(jī)的停機(jī)指令。在故障處理方面,室外機(jī)也可以對(duì)一些故障自行處理,例如低壓故障,在60分鐘連續(xù)出現(xiàn)3次才上報(bào)給室內(nèi)機(jī),否則室外機(jī)自行處理。當(dāng)通訊出現(xiàn)故障時(shí),室外機(jī)也會(huì)自動(dòng)停止壓縮機(jī)運(yùn)行,并且發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這樣使室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)既獨(dú)立又統(tǒng)一,避免因通訊延時(shí)或通訊故障對(duì)壓縮機(jī)造成損害。
  5 系統(tǒng)操作界面
  本系統(tǒng)的操作界面采用和利時(shí)HT6600系列觸摸屏制作。這款觸摸屏為5.6英寸彩色觸摸屏。操作界面可以完成廠家參數(shù)以及用戶參數(shù)的設(shè)置、記錄系統(tǒng)報(bào)警信息、監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行工況等功能。設(shè)置廠家參數(shù)需要擁有最高級(jí)得權(quán)限,設(shè)置用戶參數(shù)也需要具有操作員權(quán)限,避免其它人員的誤操作。圖7為系統(tǒng)主界面,操作員可以進(jìn)行目標(biāo)溫度、濕度設(shè)置,選擇運(yùn)行工況,進(jìn)行開機(jī)停機(jī)等操作,操作人員需要具有操作員權(quán)限。圖8為參數(shù)設(shè)定選擇界面,廠家可以選擇相應(yīng)的選項(xiàng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,這些參數(shù)都是廠家參數(shù),不開放給空調(diào)用戶,設(shè)置這些參數(shù)需要具有最高權(quán)限。圖9為系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控界面,這里可以監(jiān)視系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀況。當(dāng)系統(tǒng)報(bào)警時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到報(bào)警界面上。

圖7 系統(tǒng)主界面

圖8 參數(shù)設(shè)定選擇界面

圖9 系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控界面

  6 應(yīng)用特點(diǎn)
  基于和利時(shí)LM系列PLC的組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):
  (1)可靠性
  和利時(shí)LM系列PLC自帶的RS485串口具有很強(qiáng)的抗干擾能力。雖然此系統(tǒng)中有一個(gè)37KW的變頻器,但是系統(tǒng)通訊完全不受影響。從現(xiàn)場(chǎng)的使用情況看,壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等通過通訊控制的設(shè)備均可以快速響應(yīng)室內(nèi)機(jī)的指令。
 ?。?)易用性
  和利時(shí)LM系列PLC功能庫中的通訊功能塊使得兩個(gè)控制器通訊更加方便。除了支持梯形圖語言外,編程軟件還支持ST語言,適于通訊程序的批量處理,也使通訊程序的調(diào)試和監(jiān)控更加方便。
 ?。?)智能性
  和利時(shí)LM系列PLC中的溫度采集模塊均為智能型。本系統(tǒng)采用4通道熱電阻采集模塊,每個(gè)通道均能進(jìn)行短路和斷線檢測(cè)。當(dāng)通道故障或傳感器接線出現(xiàn)短路或斷線等問題時(shí),系統(tǒng)能夠及時(shí)進(jìn)行機(jī)組保護(hù),避免機(jī)組收到損害。
  參考文獻(xiàn)
  [ 1 ]  梁志國,基于PLC的中央空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J],承德石油高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)
  [ 2 ]  李援英,中央空調(diào)操作與維護(hù)[M],機(jī)械工業(yè)出版社
  [ 3 ]  和利時(shí)公司,Modbus通訊協(xié)議簡(jiǎn)化,2008
  [ 4 ]  馮玉琪、王強(qiáng)、劉旭等,《中央空調(diào)選型、調(diào)試、控制和維修》,人民郵電出版社
  [ 5 ]  和利時(shí)公司,HOLLiAS LM小型可編程控制器硬件手冊(cè),2008
  作者簡(jiǎn)介:劉雍,東北大學(xué)碩士研究生畢業(yè),研究方向自動(dòng)控制,現(xiàn)任北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司行業(yè)技術(shù)支持。

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