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1  引言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及環(huán)境和資源問(wèn)題的出現(xiàn),智能、節(jié)能和環(huán)保已經(jīng)成為中央空調(diào)控制系統(tǒng)的新要求。所以如何建立有效的自控系統(tǒng),優(yōu)化運(yùn)行效果,減少運(yùn)行費(fèi)用,具有很重要的意義。目前,變頻技術(shù)、新工質(zhì)的探索和智能化控制在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中取得了很大的進(jìn)步。隨著城市和工業(yè)的不斷發(fā)展,人們的生活水平不段的在大幅提高。但是面對(duì)自然環(huán)境的惡化,以及工業(yè)生產(chǎn)的需要,人們對(duì)于生存環(huán)境有了更高的要求?？照{(diào)[1-2]技術(shù)因此而發(fā)展起來(lái),為人們的生活和生產(chǎn)根據(jù)其需要打造恒溫恒壓等完美空間,同時(shí)中央空調(diào)技術(shù)[3-5]也將成為今后空調(diào)技術(shù)的主流而不斷被人們所研究。隨著世界性的能源危機(jī)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,空調(diào)技術(shù)也在不斷追求低能耗,快捷方便的控制技術(shù)。本論文就是針對(duì)這兩個(gè)方面展開(kāi)的研究與討論,可持續(xù)性發(fā)展道路任重道遠(yuǎn)。

2  溴化鋰中央空調(diào)控制系統(tǒng)概述
2.1  溴化鋰中央空調(diào)系統(tǒng)原理
溴化鋰吸收式制冷機(jī)組是由發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、溶液熱交換器以及屏蔽泵(溶液泵和發(fā)生泵)、閥門、管道等組成如圖1所示。

2.2  溴化鋰中央空調(diào)控制流程
(1)  手動(dòng)方式:可以分別控制發(fā)生泵,冷劑泵,真空泵啟停;控制發(fā)生泵頻率和蒸汽調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度;解除報(bào)警。
(2)  自動(dòng)方式
(a)  電動(dòng)閥控制
當(dāng)機(jī)組每天第一次啟動(dòng)按下啟動(dòng)按鈕,只要冷水出口溫度T1＞T1設(shè)定目標(biāo)溫度時(shí),溶液泵啟動(dòng),然后根據(jù)時(shí)間逐步開(kāi)啟到90度。若T1≥T1設(shè)定目標(biāo)溫度時(shí)＋4℃,且溶液溫度達(dá)到110℃以上時(shí)電動(dòng)閥直接開(kāi)啟到90度。如溶液溫度未達(dá)到110℃以上時(shí)電動(dòng)閥開(kāi)啟到50度,5分鐘后開(kāi)啟到90度。當(dāng)T1=T1目標(biāo)溫度時(shí),電動(dòng)閥關(guān)閉。
(b)  溶液泵自控
當(dāng)高發(fā)液位在低液位時(shí),變頻第七頻率50HZ信號(hào)給泵;當(dāng)高發(fā)液位在高液位時(shí),變頻第一頻率10HZ信號(hào)給泵;到正常液位后根據(jù)高壓發(fā)生器中溶液溫度進(jìn)行剩余5段固定頻率變頻控制(變頻過(guò)程加延時(shí))。
(c)  冷劑泵控制(溫度)
當(dāng)溶液溫度小于設(shè)定溫度時(shí)停泵,溶液溫度主要指高發(fā)溶液、冷水、冷劑水溫度,達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)延時(shí)120秒(可設(shè)定)開(kāi)泵。
(d)  冷卻塔風(fēng)機(jī)控制
當(dāng)冷卻水進(jìn)口溫度大于設(shè)定溫度(30℃)開(kāi)風(fēng)機(jī),低于設(shè)定溫度-4℃,關(guān)風(fēng)機(jī)。
(3)  故障診斷和處理
(a)  冷水出口溫度過(guò)低,冷劑水溫度過(guò)低和冷水?dāng)嗨收习l(fā)生時(shí),蜂鳴器響,關(guān)蒸汽電磁閥,機(jī)組進(jìn)入稀釋控制,故障解除后自動(dòng)恢復(fù)。
(b)  冷卻水進(jìn)口溫度過(guò)高,高發(fā)溶液溫度過(guò)高,冷卻水?dāng)嗨?發(fā)生泵(溶液泵)過(guò)流,冷劑泵過(guò)流,真空泵過(guò)流,溶晶管溫度過(guò)高故障發(fā)生時(shí),蜂鳴器響,關(guān)蒸汽電磁閥切斷蒸汽,機(jī)組進(jìn)入稀釋運(yùn)行一段時(shí)間后自動(dòng)停機(jī),故障解除后需人工復(fù)位開(kāi)機(jī)。
(c)  當(dāng)傳感器發(fā)生斷路故障時(shí),顯示“**傳感器故障”,但不關(guān)閉所有設(shè)備。
(4)  斷電保護(hù),機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中若出現(xiàn)停電情況,控制系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉蒸汽電磁閥,以防止機(jī)組結(jié)晶。再次供電時(shí),自動(dòng)處于稀釋狀態(tài),確保系統(tǒng)安全。

3  控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)
3.1  PLC及其擴(kuò)展模塊的選型
此次設(shè)計(jì)選用的是西門子S7-200系列的PLC[6-7],CPU型號(hào)為224XP,外形的尺寸為190mm×80mm×62mm;一共有14個(gè)數(shù)字量輸入口,10個(gè)數(shù)字量輸出口,2個(gè)模擬量輸入點(diǎn),1個(gè)模擬量輸出點(diǎn);DC24V可以供電280mA;內(nèi)部DC5V可以供電660mA。由于在中央空調(diào)系統(tǒng)中,需要采集多個(gè)溫度以及閥門開(kāi)度等模擬量,所以在設(shè)計(jì)中選用了3塊模擬量擴(kuò)展模塊。
MM440是西門子公司開(kāi)發(fā)的一款用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器。本設(shè)計(jì)要求通過(guò)MM440實(shí)現(xiàn)七段固定頻率的控制,屬于數(shù)字量控制,所以需要三個(gè)數(shù)字輸入端口。數(shù)字輸入端口8設(shè)為電機(jī)運(yùn)行、停止控制端口,數(shù)字輸入端口5、6、7設(shè)為七段控制端口,由PLC的Q0.1、Q0.2、Q0.3輸出端口組成三位二進(jìn)制碼分別控制5、6、7端實(shí)現(xiàn)調(diào)速,另加上Q0.0作為電機(jī)運(yùn)行、停止控制端口。

S7-200PLC主要采用的是串行異步通信的方式,其串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)為目前計(jì)算機(jī)與PLC通行最常用的RS232,此接口只能進(jìn)行一對(duì)一的通行,而PLC所帶的串行通行接口為RS485。西門子S7-200PLC支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口PPI協(xié)議,它是西門子公司專為200系列開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議,內(nèi)置于CPU。PPI是一種主-從通信協(xié)議,從站不能主動(dòng)發(fā)出信息。在本控制系統(tǒng)中,PPI主要用于STEP7軟件編程時(shí)的下載和上載程序,使用RS232/PPI或者USB/PPI多主站電纜連接計(jì)算機(jī)的RS232接口和PLC的RS485接口。

6  結(jié)束語(yǔ)
系統(tǒng)采用西門子S7-200PLC作為溴化鋰中央空調(diào)控制系統(tǒng)的控制模塊,考慮到PLC硬件柔性化、抗干擾能力強(qiáng)、控制能力強(qiáng)、構(gòu)成控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)周期短以及可維護(hù)性好等特點(diǎn),使得中央空調(diào)控制系統(tǒng)功能強(qiáng)、可靠性高,和硬件結(jié)合即可應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。全文都始終貫穿建立PLC應(yīng)用系統(tǒng)的思想,主要分為硬件和軟件兩大部分,包括PLC原理概述、硬件選型、軟件編譯和設(shè)備通信等。同時(shí),本課題還選用組態(tài)王6.53做為人機(jī)界面,使用西門子的PPI通信協(xié)議通過(guò)RS232/PPI電纜與PLC進(jìn)行通信,將溴化鋰中央空調(diào)控制系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī),操作人員不需要深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),就可以獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),優(yōu)化控制現(xiàn)場(chǎng)作業(yè),提高生產(chǎn)效率。