Question

基于plc的中央空调的温度控制设计

Answer 1

中央空调系统的组成

中央空调系统主要由冷热源、冷冻水系统、冷却水系统、冷却塔和空调末端等组成。与一般中央空调系统不同的地方是该系统的冷源是靠水冷机组提供的，热源是使用市政蒸汽通过热板换进行热量交换增加循环水水温来实现的。采用两台130KW的压缩式冷水机组提供冷源，用于制冷；采用两套热板换进行热交换增加循环水水温，用于制热。这种冷热源的配置方式达到了较好的节能效果。空调末端采用的是新风空调机组和风机盘管两种类型，新风机组主要用于保证室内新鲜空气的质量，控制送风温湿度；风机盘管通过热交换为室内提供冷量和热量。

1.2控制系统的组成

目前，中央空调的控制方法主要有：继电器控制、可编程逻辑控制（PLC控制）、直接数字控制器（DDC控制），更先进的则是采用建筑设备自动化系统（BAS）对中央空调等建筑设备进行监控和系统集成。继电器控制系统由于故障率高、系统复杂、功耗高等缺点已逐渐被淘汰。传统的中央空调控制方法是采用DDC控制方式，将各个温度、湿度检测点和控制点连接到多台DDC上，进行多点监控。但是由于现代智能建筑楼层较多，多组中央空调设备位于不同楼层，温湿度检测点分布于各个房间，采用DDC方式进行控制有着线路复杂、施工不便、资源浪费、系统的实时性和可靠性不高等缺点。PLC控制集成度低于DDC，可以自由编写，价格低，且运行可靠，抗干扰能力强，使用与维护均很方便，这些优点使其得到广泛的应用。

中央空调系统的现场设备有一台西门子的S7-200CPU226PLC作为主控制器；两个EM223数字量输入输出模块，分别为32DI/32DO和8DI/8DO；一个EM2318AI模拟量输入模块；一个EM2324AQ模拟量输出模块；一个EM321RTD热电阻输入模块，提供两路模拟量输入；一个MP277触摸屏最为上位机。上位机负责对整个系统的运行情况进行监测和控制，对各参数进行实时记录，并保存入实时数据库，系统的结构如图1所示：

图1中央空调系统结构图

2系统应用及功能

2.1冷水机组的应用及功能

冷水机组为整个系统提供冷源。冷冻水循环系统通过冷水机组后，将循环水水温降低。然后通过冷冻水泵、集水器供给空调末端。由于冷水机组的发展已经趋于成熟，本文不介绍其内部工作原理。为了满足不同冷量的需求，在冷水机组较为成熟的基础上，对冷水机组的投入数量以及冷量进行精确群控，以达到控制房间温度恒定，且处于功耗平衡的目的。相对于单冷水机组的中央空调系统，群控拥有更多的冷量冗余和更节能的运行策略，可以满足建筑群的不同时段对冷量的不同需求。

2.2控制系统的选型特点与功能

控制系统由S7-200系列PLC及HMI设备组成。在选型方面，由于西门子PLC的稳定性较强，而对于中央空调群控来说，无需大量冗余。所以可以选择西门子S7-200系列PLC来担当控制部分。由西门子EM231模块对现场温度和流量进行采集，以便于运算出当前系统冷量是否充足。通过调节冷冻水泵的转速来调节冷量的输送能力。由于中央空调的冷水机组可以通过出水水温和回水水温自动调节自身工作负荷。所以此类控制由冷水机组自行处理，不在群控PLC中予以干涉。