PLC在中央空调控制系统中的应用

发表时间:2020/9/8   来源:《中国电气工程学报》2020年4期   作者:蔡万禄 孙晓明
[导读] 当前建筑设施中,中央空调是其中必不可少的重要设施之一
        摘要:当前建筑设施中,中央空调是其中必不可少的重要设施之一。通过对中央空调系统的应用,大大增加了人们生活的便利。而PLC在中央空调控制系统中的应用,更是进一步提升了中央空调使用的便利性。本文就PLC在中央空调控制系统中的具体应用进行了分析,以供参考。
        关键词:PLC;中央空调;控制系统
        中央空调控制系统主要是对建筑物中空气进行调节的系统。当前建筑物中央空调系统的组成中,一般有冷压缩机系统、冷却循环水系统、冷冻水系统、冷却塔系统等。中央空调控制系统主要就是通过对空调各个系统中风机、阀门等设备的启动和关闭控制,来实现对建筑物中温度、湿度等环境参数的自动调整[1]。传统的中央空调控制系统,更多的采用接触式控制系统、直接数字式控制器DDC来实现对建筑物环境参数的自动调节控制,这些控制的功能比较简单,但无法联网,控制灵活性比较差,不能做到实时控制,还需要人工花费大量的时间进行手动操作控制。而当前建筑物中央空调控制系统中,更多的采用先进、可靠的编程控制器(PLC)来控制中央空调中的各个系统。
一、PLC的控制原理
1、PLC的基本构成
        PLC与传统继电器控制系统一样,其组成部分主要有输入、逻辑以及输出三个部分。其中逻辑部分还要被细分为微处理器和存储器两个部分,同时PLC要求其微处理器要由大规模的集成电路来构成,否则微处理器难以保证其性能,PLC也就无法正常稳定的运行[2]。PLC中存在逻辑部件还有继电器、定时器以及移位寄存器等,通过这些逻辑部件,PLC能够实现更多的功能,满足不同用户的多种需求。通过PLC对这些部件的不断优化,可以将相应的部件设定为专门的编程语言,在PLC中通过编程器可以对多种逻辑部件按照相应的工艺要求进行组合之后,能够充分的发挥出逻辑部件的相关作用,从而实现PLC不同的逻辑功能。PLC中输入相关信息,然后通过所组合的相关逻辑发挥功能作用,最后通过输出部分,将相应的作用转化为实际的控制行为,以实现对中央空调的相关控制。
2、PLC的编程语言
        编程语言中有着多种特性,其中最重要的一个基本特性是完整性,而PLC可以充分满足编程语言完整性的要求,因此PLC的应用才会变得越来越广泛。对编程语言应用方式的不同,所产生的控制程序也有所不同,因此为确保控制的可行性,编制工作一定要严格遵照相关控制要求来进行。程序编制过程与继电器设计及改造工作中接线线路控制工作有着一定的相似性。编制完成的程序要在特定的存储环境中进行存世,通常是在PLC的内部,通过编程器进行传输,同时编程器还要能够读出程序,以及能够实现对程序的修改和检查等。PLC的应用过程中,对计算机语言的依靠很少,甚至完全不必依靠,同时也不需要去考虑微处理器内部的结构情况,完全可以将PLC视为多种类“软继电器”逻辑部件的组合,这样在进行程序编制时能够省去很多麻烦。
二、中央空调控制系统的主要工艺
        随着科技的不断发展,中央空调控制系统逐渐成熟,在建筑行业领域正被广泛的应用。相关数据中显示,当前建筑行业或只能怪一般都会采用两套活两套以上的中央空调控制系统。而在一些高层的大型建筑物中,所使用的空调系统往往更多,也更加的复杂。一般空调系统的组成包括冷却泵、冷水机组等设备。通常冷水机组由相应的设备生产厂家提供成套的机组,且冷水机组基本都能够实现自动控制。自动控制的主要目的是实现对空气的自动调节,可以结合微处理器,来实现对空调系统的精准控制。压缩机完成制冷剂压缩之后,将其放入冷凝器中,等冷却水发挥作用后,在变成液体的过程中,热量逐渐消减,从而实现降温的需要。


三、PLC在中央空调控制系统中的具体应用
1、PLC在中央空调冷冻水系统中的应用
        中央空调控制系统中最为关键的一个环节就是对冷冻水系统的控制。冷冻水系统能够稳定的供应冷(热)量,才能让室内温度更加舒适。一般而言,冷冻水的出水温度在7℃,冷冻水的回水温度一般在12℃,保持这两种温度,可以有效提升中央空调的节能效果。选择PLC来控制冷冻水系统,首先要设定相应的温差,启动自动控制系统之后,PLC主机首先控制冷冻水系统中冷冻水的出水和回水的阀门,经过5秒左右的时间,冷冻水循环泵启动,两台冷冻水泵在变频器的控制下并联运行,而变频器的频率则通过模拟量DA模块输出的电流信号来进行控制。在PLC程序中所设定的最小输出频率由空调房间中的末端压力传感器来控制。末端压力传感器可以有效确保高层末端房间的冷冻水供给,以确保高层建筑各房间温度的舒适。通过对PLC在中央空调控制系统中的应用,可以让空调控制系统更加的人性化。比如在办公室中,在触摸屏中选择自动启动冷冻循环泵,可以将空调系统设置为上班前半小时启动,这样工作人员上班时,就能马上感受到舒适的温度[3]。还可以设置自动关闭空调系统,这样在工作人员下班后,空调系统就能直接关闭。将空调系统控制交给PLC主机,可以减少人员管理实践,同时PLC主机在运行中会自动检测空调系统中的温度传感器和压力传感器的工作状态,当传感器出现异常时,会发出相应的警报。对于变频器故障问题,PLC主机能够及时检测到故障信号,提醒维修保养人员进行故障排除工作,能够有效保证空调系统的正常运行。
2、PLC在中央空调冷却水系统中的应用
        为保证空调制冷主机的正常工作,首先要确保空调中冷却循环水系统的正常运行。如果冷却循环水系统无法正常运行,那么制冷主机在运行过程中就很难散去工作所产生的废热,进而导致热保护动作的执行,造成制冷主机的停机。选择空调自动控制模式,设定相应温差后,冷却水自动控制启动,在PLC主机的控制下,冷却水出水与回水阀门发开,经过5秒左右冷却水循环泵启动,变频器控制两台15KW的冷却水泵并联运行,与冷冻水一样变频器的频率由模拟量DA模块输出的电流信号来进行控制。在PLC主机的控制下,冷却水系统在空调制冷主机以及冷冻水系统启动后也跟着自动启动。PLC主机能够自动检测冷却水系统运行状态,并能够在运行中实时检测冷却水系统故障问题,发出相应的警报,提醒维修人员进行维修。
3、PLC在中央空调冷却塔系统中的应用
        冷冻水系统的主要运行方式是将冷却水泵中所抽出的水,通过冷却塔系统利用室外空气实现水温的快速冷却。冷却塔系统的运行是充分利用了室外空气温度较低的优势,通过室外空气的流动实现对冷却泵所抽出冷却水的有效降温。同时,冷却塔还可以利用风机来加速水的蒸发,利用蒸发吸热的方式来实现对冷却水的降温。通常,冷却水的出水温度要保持在37℃,冷冻水的回水温度则要保持32℃,在这个范围内,空调节能效果才最好。PLC主机自动控制冷冻水系统和冷却水系统,可以实时检测两种系统中存在的故障问题,保障系统的正常运行。对于冷却塔而言,PLC可以通过TO指令来控制DA模块输出的电流增加,提升或减小冷却塔风机的转速,调整空气流通量,控制水分蒸发速度,进而实现对冷却水系统温差的有效控制。
结束语
        在中央空调控制系统中应用PLC可以有效保证空调系统运行的稳定、可靠。同时,PLC还能有效提升空调系统的运行效率,实现对空调系统中冷冻水系统、冷却水系统以及冷却塔系统的协调控制,大大提升了中央空调的节能效果,对中央空调控制系统的不断发展有着重要的意义。
参考文献
[1]刘杰.PLC在中央空调控制系统中应用及常见故障检修[J].数字技术与应用,2015(7):9.
[2]赵林燕.PLC在中央空调控制系统中应用及故障检修[J].中国设备工程,2017(7):58-59.
[3]林大权.PLC在中央空调控制系统改造中的应用[J].装备制造技术,2017(6):197-198+213.
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