小型PLC在水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

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　　水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是一種利用自然水源作為冷熱源的空調(diào)系統(tǒng)螟蒸，其核心技術(shù)是水源熱泵技術(shù)。所謂水源熱泵技術(shù)崩掘，是利用地球表面淺層水源所吸收的太陽能和地熱能而形成的低溫低位熱能資源七嫌，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入苞慢，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)诵原。將HOLLiAS-LECG3小型一體化PLC應(yīng)用于水源熱泵空調(diào)控制系統(tǒng)，給出了PLC的I/O點分配表挽放，介紹了控制系統(tǒng)組成和軟件設(shè)計思路狠寒，提出了一種隨機啟停的壓縮機控制方法。

1　引　言

　　水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是一種利用自然水源作為冷熱源的空調(diào)系統(tǒng)窟句，其核心技術(shù)是水源熱泵技術(shù)办樟。所謂水源熱泵技術(shù)优诵，是利用地球表面淺層水源所吸收的太陽能和地熱能而形成的低溫低位熱能資源吟筷，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入药阔，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)冲驶。河水、湖水译教、地下水等地球表面淺層水源吸收了太陽輻射的能量杖扫，水源的溫度十分穩(wěn)定。在夏季拖揩，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到水源中煎喘，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量丽示。在冬季卫漫，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)從水源中提取能量，根據(jù)熱泵原理，通過空氣或水作為載冷劑提升溫度后送到建筑物中列赎。通常宏悦，水源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量包吝。由于水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)具有高效饼煞、節(jié)能和環(huán)保等優(yōu)點，近年來得到了越來越多的應(yīng)用诗越。

　　空調(diào)系統(tǒng)的控制主要分為繼電器控制系統(tǒng)砖瞧、直接數(shù)字式控制器（DDC）系統(tǒng)和可編程序控制器（PLC）系統(tǒng)等級幾種。由于故障率高掺喻、系統(tǒng)復(fù)雜芭届、功耗高等明顯的缺點，繼電器控制系統(tǒng)已逐漸被淘汰感耙。DDC控制系統(tǒng)雖然在智能化方面有了很大的發(fā)展褂乍，但由于其本身抗干擾能力差、不易聯(lián)網(wǎng)即硼、信息集成度不高和分級分步式結(jié)構(gòu)的局限性粟五，從而限制了其應(yīng)用。相反圣谴，PLC控制系統(tǒng)以其運行可靠条焙、使用維護方便、抗干擾能力強母赶、適合新型高速網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等顯著的優(yōu)點漂熙，在智能建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。為了提高空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性万杉、可靠性和可維護性袖况，目前空調(diào)系統(tǒng)都傾向于采用先進、實用奸冶、可靠的PLC來進行控制抢驴。

本文介紹和利時公司HOLLiAS-LECG3小型一體化PLC在水源熱泵空調(diào)控制系統(tǒng)中的成功應(yīng)用，說明了HOLLiAS-LECG3小型一體化PLC可以很好地實現(xiàn)中央空調(diào)智能化控制卢历，達到減少無效能耗做身、提高能源利用效率和保護空調(diào)設(shè)備的目的。

2　空調(diào)系統(tǒng)介紹

　　北京市某單位的辦公樓采用水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)蜒秤，總建筑面積8550m2汁咏，建筑高度20.5m，其中空調(diào)面積約6840m2作媚。地下1層為各種設(shè)備房和操作間攘滩，地上1層為職工食堂伞访、大廳和會議室，地上2～6層為商業(yè)辦公用房轰驳。

　　室內(nèi)溫度和相對濕度等技術(shù)參數(shù)的設(shè)計要求如表1所示厚掷。水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計制冷量為860kW，制熱量為950kW级解∶昂冢空調(diào)的主機系統(tǒng)由四臺壓縮機組成，水源水系統(tǒng)由取水井勤哗、滲水井和水處理設(shè)備組成抡爹。

3　控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　該水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)主要是根據(jù)蒸發(fā)器和冷凝器進出水溫度的變化來控制4臺壓縮機的啟停，使水溫穩(wěn)定在設(shè)定的范圍內(nèi)芒划。4臺壓縮機分成A和B兩組冬竟，每組各有2臺壓縮機。系統(tǒng)的I/O點分配如表2所示鼻昼，其中開關(guān)量輸入點6個悟津，模擬量輸入點4個，開關(guān)量輸出點5個吸坐，模擬量輸出點1個宗瓢。

　　根據(jù)輸入和輸出的要求，該水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的控制器選用和利時公司具有自主知識產(chǎn)權(quán)的HOLLiAS-LECG3小型一體化PLC痢抹】醭考慮到此系統(tǒng)需要一定的備用I/O點，CPU模塊選擇帶有24點開關(guān)量的LM3107院籍，其中開關(guān)量輸入14點腋意，開關(guān)量輸出10點。模擬量輸入模塊選用四通道熱電阻輸入模塊LM3312衡达，模擬量輸出模塊選用兩通道模擬量輸出模塊LM3320往软。PLC的人機界面選用EView觸摸屏。

4　控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　控制系統(tǒng)的主要功能是對熱泵進行自動啟停课娃，顯示溫度吴澜、壓力桃序、流量等運行參數(shù)杖虾，顯示壓縮機的工作狀態(tài)，記錄設(shè)備的運行時間和故障原因媒熊，實現(xiàn)對水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的智能控制奇适。從控制系統(tǒng)的主要功能出發(fā)，為了增加程序可讀性和減少程序代碼芦鳍，PLC程序采用了主程序調(diào)用功能塊嚷往、功能塊調(diào)用函數(shù)的程序結(jié)構(gòu)葛账。PLC程序由1個主程序、11個功能塊子程序和1個函數(shù)組成皮仁。程序編譯碼占用空間為30K籍琳。

　　程序設(shè)計的思路是，當PLC上電后贷祈，一直進行溫度趋急、壓力、流量等運行參數(shù)的檢測势誊，這些檢測主要在檢測程序呜达、故障程序和A/B組故障停機程序中完成。如果相關(guān)參數(shù)均無異常颊鳄，則開機功能塊子程序運行槽脑，啟動壓縮機。在開機過程中谤蚌，同時進行溫度判斷煌摊。如果溫度達到了設(shè)定值，則進入調(diào)節(jié)功能塊子程序檐鹤，停止開機功能塊子程序阀霸，完成開機。根據(jù)溫度的變化枣象，調(diào)節(jié)功能塊子程序控制壓縮機的啟停屠剥。變頻器的控制則是通過調(diào)用加載程序和降載程序來實現(xiàn)。

　　在這些程序中舶舅，為了滿足壓縮機的使用要求莫彩，調(diào)節(jié)功能塊子程序是最繁瑣的，例如壓縮機的啟動時間要小于30秒奸闽、壓縮機每小時的啟動次數(shù)不要超過5次等琼牧。為了平衡壓縮機的運行時間，增加空調(diào)的使用壽命哀卫，傳統(tǒng)的程序設(shè)計采用先啟先停巨坊、先停先啟、開機過程中啟動次序輪換等控制方法此改，來協(xié)調(diào)壓縮機的運行時間趾撵。但是，如果本系統(tǒng)采用這種方法共啃，則仍然存在某一臺壓縮機運行時間過長的問題占调。因此決定對傳統(tǒng)方法進行改進，采用隨機啟停的控制方法代替先啟先停移剪、先停先啟的控制方法究珊，解決了壓縮機的運行時間不平衡的問題薪者。

　　人機界面選用EView觸摸屏，首頁如圖3所示剿涮。輸入密碼后言津，點擊功能菜單取试，在彈出的快捷窗口中鲫础，可以選擇參數(shù)查詢、運行時間奥徒、故障查詢嫉卵、運行狀態(tài)、參數(shù)設(shè)定吐捞、調(diào)節(jié)顯示移卢、操作界面等子菜單，進行相關(guān)的操作和顯示吹蜡。

5　結(jié)論

　　采用傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)來實現(xiàn)熱泵的控制涩凑，由于機械接觸點很多，接線復(fù)雜锤衡，參數(shù)調(diào)整不方便宜掏，而且機械接觸點的工作頻率低，容易損壞试郎，可靠性差惹虏。采用直接數(shù)字式控制器（DDC）雖然可以減少接線，可靠性有所提高泻帮，但由于DDC其本身的抗干擾能力差精置、不易聯(lián)網(wǎng)、信息集成度不高和分級分步式結(jié)構(gòu)的局限性锣杂，因此脂倦，越來越不能滿足復(fù)雜多變的智能控制要求。

　　采用PLC來控制熱泵系統(tǒng)元莫，不僅可以通過編程實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制赖阻，而且可以在很大程度上簡化硬件接線，提高控制系統(tǒng)可靠性踱蠢，用戶操作界面友好火欧，信息集程度高，便于實現(xiàn)智能控制朽基。因此布隔，在熱泵空調(diào)領(lǐng)域离陶，PLC控制系統(tǒng)取代DDC控制系統(tǒng)是必然趨勢稼虎。

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