浙大中自SunyPCC500E集成控制器在中央空調中的應用

隨著我國經濟的不斷發展，社會高度信息化，高新技術不斷應用到建筑中，中央空調應用的不斷推廣就是一個有力的佐證。 早期的中央空調控制系統是由繼電器或DDC控制器完成的。繼電器控制系統由于故障率高、系統復雜、功耗高等缺點已逐漸被淘汰，而DDC控制器雖然在智能化方面有了很大的發展，但由于其本身的抗干擾能力問題和分級分步式結構的局限性而限制了其應用范圍。目前，PLC控制系統以其運行可靠、使用與維護方便、抗干擾能力強、適合網絡結構等特點，在智能建筑中得到廣泛的應用。 1.概述 建筑的中央空調系統設備由冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔風機、制冷機等組成。其中制冷機是中央空調的核心設備，一般由設備生產廠成套供應。該設備的控制一般由隨機的微處理器或PLC完成。由于各設備相互獨立，特別是除制冷機組之外的設備自動化成都較低，使整個中央空調系統不能很好地協調工作。 浙江正泰中自控制工程有限公司的技術人員在認真分析、領會中央空調工藝、設備及控制的基礎上，成功地將SunyPCC500E集成控制器應用于西北某超市的中央空調系統。 2.硬件配置 SunyPCC500E集成控制器很好地吸收了DCS的部分特點，硬件模塊化、智能化，支持電源、通訊冗余，萬能輸入、光電隔離，自定義按鍵。單機配置規模為AIO：64或DIO：128/32個調節回路，擴展的情況下規模可達AO：208或DIO：416/104個調節回路，系統具有較好的開放性和伸縮性。系統集成了連續控制、邏輯控制和順序控制等多種功能，是真正的新一代開放型模塊化混合控制器。 在前述超市中央空調系統中，設計I/O點數為，AI：12，AO：5，DI：38，DO：18（以上I/O點不包括與PLC通訊點）。據此，對SunyPCC500E配置如下：

制冷機組為廣東某廠生產的LCU-L42FJ型，控制器為SLC5可編程邏輯控制器。通過ModbusRTU協議，SunyPCC500E可以與SLC5進行數據交互。系統結構如下圖所示：

3. 控制方案 SunyPCC500E控制組態軟件提供了符合IEC61131-3標準的五種控制語言，包括FBD、SFC、LD、ST和IL，可根據組態需要和個人習慣選擇適合自己的編程手段。中央空調的監控方案主要包括以下子系統： ? 順序控制（SCS） 用SFC語言設計，用于規定整個中央空調系統正常啟動、正常或異常停止的設備啟停順序。啟動順序：冷卻塔風機→冷卻水泵→冷凍水泵→制冷機。停止順序：制冷機→冷凍水泵→冷卻水泵→冷卻塔風機。在異常停止時，無論哪臺設備因故障停機，都要從停止順序的第一步開始執行。下圖為啟動程序編輯界面：

? 邏輯控制（LCS） 本子系統主要實現設備聯鎖保護和兩臺設備之間的互為備用聯鎖，可用LD語言編寫。每臺設備均設有自動、手動、備用三種運行狀態，自動用于聯鎖控制，手動用于調試或檢修，備用狀態用于熱備用。下圖示出了互為備用的兩臺設備之間的邏輯關系（B為默認主機）。

? 模擬控制（MCS） 模擬控制主要包括冷氣溫濕度控制、冷凍水差壓控制、節能控制。 中央空調的能耗一般占整個建筑能耗的30～50％，因此，如果將中央空調的節能控制設計得合理，無疑將大大降低建筑消耗。正泰中自控制工程有限公司對此有獨到的見解，他們采用變頻（VRV）、 變水量（VWV）、變風量（VAV）技術，根據中央空調主機和輔機運行工況和末端負荷的變化，由多種變化參數（如溫度、流量、壓力等）計算負荷隨動，自動對水泵、風機等設備進行實時優化控制，并使中央空調主機運行環境得以優化，使得主機工質和輔機系統各種流體流量跟隨末端負荷變化而同步變化，確保中央空調系統在滿足舒適的前提下大幅度的降低系統能源消耗。下表列出了傳統機電控制與SunyPCC500E控制兩者之間的區別。

? 數據采集（DAS） 數據采集是用于將中央空調系統的一些測量點信息采集到SunyPCC500E系統中（包括通過ModbusRTU從PLC采集的部分制冷機參數）實時地顯示在屏幕上，供操作員參考、監視和管理。 4.人機界面 SunyPCC500E控制組態軟件完全按照中國國情設計，操作簡單、功能豐富，用戶可以根據需要制作漂亮的操作畫面。下圖為系統總貌流程圖。

5.結束語 中央空調系統設計首先是根據室外氣象參數和室內空調設計參數計算冷負荷，按分區結構特點選擇相應的設備，組合成一個系統。但空調系統絕大部分時間是在部分負荷的情況下工作，如果部分負荷工作的控制方式不合理，系統能效比會大大降低。 制冷機PLC在運行調節方式上是利用卸荷方式完成的，而這種方式是犧牲了阻力能耗來適應末端負荷要求，造成運行成本居高不下。因此，有必要對PLC控制方案進行改進。