1 簡介
恒溫恒濕空調(diào)廣泛應(yīng)用于環(huán)境要求高的博物館、實(shí)驗(yàn)室、精密儀器生產(chǎn)線等。 本文討論的是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)就是將空調(diào)機(jī)組拆分成兩部分，一部分是室內(nèi)機(jī)，另一部分是室外機(jī)。 這樣既可以節(jié)省機(jī)組的安裝空間，又可以方便機(jī)組的運(yùn)輸和安裝。 本系統(tǒng)的另一個(gè)改進(jìn)是在室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)上分別使用一個(gè)控制器，兩個(gè)控制器通過通訊進(jìn)行信息交換，通訊只需要一根2芯屏蔽通訊電纜。 與單控制器系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)可以減少大量的遠(yuǎn)距離布線，不僅符合節(jié)能環(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，減少系統(tǒng)維護(hù)的工作量。
2 恒溫恒濕組合空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
恒溫恒濕組合空調(diào)系統(tǒng)分為室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)兩部分。 室外機(jī)的主要部件有壓縮機(jī)、冷凝器、冷凝風(fēng)機(jī)、四通閥、冷凝壓力開關(guān)等。 室內(nèi)機(jī)主要部件包括鼓風(fēng)機(jī)、表冷器、熱水盤管、電加熱器、加濕器和過濾段等。室外機(jī)包括4臺渦旋壓縮機(jī)、2臺冷凝風(fēng)機(jī)和4個(gè)四通閥。 每兩臺壓縮機(jī)對應(yīng)一個(gè)冷凝風(fēng)機(jī)，每臺壓縮機(jī)對應(yīng)一個(gè)四通閥。 切換四通閥可以完成空調(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)組的送風(fēng)和調(diào)濕過程。 為了減少室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)之間的連接電纜恒濕恒濕機(jī)，本系統(tǒng)在室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)上分別采用了LM控制器。 發(fā)送控制命令和狀態(tài)查詢命令。 主機(jī)上的RS232接口連接5.6寸彩色觸摸屏，用于監(jiān)控空調(diào)工作狀態(tài)，設(shè)置用戶參數(shù)和出廠參數(shù)。 組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
圖1 恒溫恒濕組合空調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
3 控制器的通訊處理
為了使用兩個(gè)控制器實(shí)現(xiàn)室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換，需要在控制器中進(jìn)行通信配置和編程。 控制器程序開發(fā)軟件具有通訊函數(shù)庫，全面支持-3六種語言，可以使較為復(fù)雜的通訊過程在控制器中方便的實(shí)現(xiàn)。 室外機(jī)通信程序流程圖如圖2所示，采用通信協(xié)議。 在室外機(jī)中，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)，然后初始化為從站，并設(shè)置從站地址。 調(diào)用圖3中的通訊初始化功能塊即可完成從站的初始化工作。 最后要做的就是定期將從機(jī)中的狀態(tài)信息放入控制器的可尋址區(qū)域M中，供主機(jī)讀取。 控制器的編程軟件支持ST語言，可以方便地處理需要交換的數(shù)據(jù)。 圖4用ST語言編寫的程序用于將壓縮機(jī)和四通閥的狀態(tài)信息賦值給數(shù)據(jù)位%.0~%.7，上位機(jī)通過讀取獲得室外機(jī)的狀態(tài)這些地址信息中的值 。 從圖4可以看出，數(shù)據(jù)處理非常方便，程序的可讀性也很高。 調(diào)試時(shí)每項(xiàng)數(shù)據(jù)的狀態(tài)一目了然。
圖2 室外機(jī)通信程序流程圖
圖3 控制器通信初始化功能塊
圖4 控制器通訊數(shù)據(jù)處理
圖5是室內(nèi)機(jī)通信程序的流程圖。 室內(nèi)機(jī)控制器為主站。 當(dāng)沒有控制命令時(shí)，室內(nèi)機(jī)向室外機(jī)發(fā)送查詢命令恒溫恒濕機(jī)組控制器，查詢室外機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。 當(dāng)有啟動(dòng)、停止或加卸載的需求時(shí)恒溫恒濕機(jī)/a>，室內(nèi)機(jī)向室外機(jī)發(fā)出控制指令。 室內(nèi)機(jī)還對室外機(jī)返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)成功后才發(fā)送下一條控制命令，避免了室外機(jī)因外界干擾而誤動(dòng)作，保證了系統(tǒng)的高可靠性。 CRC校驗(yàn)只需要調(diào)用一個(gè)功能塊，如圖6所示。
圖5 室內(nèi)機(jī)通信程序流程圖【頁碼】
圖 6 控制器 CRC 校驗(yàn)功能塊
4 壓縮機(jī)保護(hù)及故障排除
恒溫恒濕組合空調(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)、溫濕度控制、除霜、壓縮機(jī)保護(hù)、故障處理等。 其中，系統(tǒng)啟動(dòng)、能量調(diào)節(jié)、溫濕度控制、除霜等功能與其他空調(diào)系統(tǒng)基本相同，在此不再贅述。 由于該系統(tǒng)分為室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)兩部分，壓縮機(jī)保護(hù)和故障處理不同于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)。 在該系統(tǒng)中，室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)均具有保護(hù)功能。 例如，當(dāng)壓縮機(jī)未達(dá)到最短運(yùn)行時(shí)間時(shí)，室內(nèi)機(jī)不會向室外機(jī)發(fā)出停機(jī)命令。 并且當(dāng)壓縮機(jī)出現(xiàn)高壓或過載等故障時(shí)，室外機(jī)將自動(dòng)停機(jī)保護(hù)，無需等待室內(nèi)機(jī)的停機(jī)命令。 在故障處理方面，室外機(jī)也可以自行處理一些故障。 例如60分鐘內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)3次低壓故障才向室內(nèi)機(jī)報(bào)告，否則室外機(jī)自行處理。 當(dāng)通訊失敗時(shí)，室外機(jī)會自動(dòng)停止壓縮機(jī)并發(fā)出報(bào)警信號。 這樣室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)既獨(dú)立又統(tǒng)一，避免了因通訊延遲或通訊故障而損壞壓縮機(jī)。
5 系統(tǒng)操作界面
本系統(tǒng)的操作界面采用和利時(shí)系列觸摸屏。 這塊觸摸屏是一塊5.6英寸的彩色觸摸屏。 操作界面可以完成設(shè)置出廠參數(shù)和用戶參數(shù)、記錄系統(tǒng)報(bào)警信息、監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀況等功能。 設(shè)置出廠參數(shù)需要最高權(quán)限，設(shè)置用戶參數(shù)也需要操作員權(quán)限，以免其他人員誤操作。 圖7顯示了系統(tǒng)的主界面。 操作人員可以設(shè)定目標(biāo)溫度和濕度，選擇運(yùn)行條件，進(jìn)行啟動(dòng)和停止等操作。 操作員需要有操作員權(quán)限。 圖8為參數(shù)設(shè)置選擇界面。 制造商可以選擇相應(yīng)的選項(xiàng)來設(shè)置參數(shù)。 這些參數(shù)為廠家參數(shù)，不對空調(diào)用戶開放。 設(shè)置這些參數(shù)需要最高權(quán)限。 圖9為系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控界面，可以監(jiān)控系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。 當(dāng)系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)會自動(dòng)切換到報(bào)警界面。
圖 7 系統(tǒng)主界面
圖8 參數(shù)設(shè)置選擇界面
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的恒溫恒濕組合空調(diào)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
(1) 可靠性
和利時(shí)LM系列PLC的RS485串口抗干擾能力強(qiáng)。 本系統(tǒng)雖然有37KW變頻器，但系統(tǒng)通訊完全不受影響。 從現(xiàn)場使用情況來看，通過通信控制的設(shè)備，如壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等，可以快速響應(yīng)室內(nèi)機(jī)的指令。
(1) 易用性
和利時(shí)LM系列PLC功能庫中的通訊功能塊，使兩臺控制器之間的通訊更加方便。 編程軟件除支持梯形圖語言外，還支持ST語言恒濕恒濕機(jī)，適用于通訊程序的批量處理，使通訊程序的調(diào)試和監(jiān)控更加方便。
(1) 情報(bào)
和利時(shí)LM系列PLC中的溫度采集模塊均為智能化。 本系統(tǒng)采用4通道熱電阻采集模塊，每通道均可進(jìn)行短路和斷線檢測。 當(dāng)傳感器線路出現(xiàn)通道故障或短路、斷線時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)對機(jī)組進(jìn)行保護(hù)，避免機(jī)組損壞。
參考
[1]梁志國，基于PLC的中央空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]，承德石油學(xué)院學(xué)報(bào)
[2] 李元英恒溫恒濕機(jī)組控制器，中央空調(diào)運(yùn)行與維護(hù)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社
[3] 和利時(shí)，通信協(xié)議簡化，2008
[4] 馮玉琪、王強(qiáng)、劉旭等，《中央空調(diào)選型、調(diào)試、控制與維護(hù)》，人民郵電出版社
[5] 和利時(shí)，小型可編程控制器硬件手冊，2008
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恒溫恒濕機(jī)生產(chǎn)廠家：www.zswld.com