摘 要 將HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC應用于水源熱泵空調(diào)控制系統(tǒng)，給出了PLC的I/O點分配表源譬，介紹了控制系統(tǒng)組成和軟件設(shè)計思路集惋，提出了一種隨機啟停的壓縮機控制方法。
關(guān)鍵詞 PLC踩娘；水源熱泵刮刑；中央空調(diào)；控制系統(tǒng)养渴；壓縮機张重；
分類號 TP332；TP391

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)伍茎，其核心技術(shù)是水源熱泵技術(shù)斥稍。所謂水源熱泵技術(shù)，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已清，并采用熱泵原理态晤，通過少量的高位電能輸入，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)卷霜。河水及键、湖水、地下水等地球表面淺層水源吸收了太陽輻射的能量掺薪，水源的溫度十分穩(wěn)定胸胚。在夏季，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到水源中啤邑，由于水源溫度低垫嚣，所以可以高效地帶走熱量。在冬季津函，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)從水源中提取能量肖粮，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尔苦。通常涩馆，水源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量允坚。由于水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)具有高效魂那、節(jié)能和環(huán)保等優(yōu)點，近年來得到了越來越多的應用[1][2]。
空調(diào)系統(tǒng)的控制主要分為繼電器控制系統(tǒng)涯雅、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)等級幾種鲜结。由于故障率高、系統(tǒng)復雜活逆、功耗高等明顯的缺點精刷，繼電器控制系統(tǒng)已逐漸被淘汰。DDC控制系統(tǒng)雖然在智能化方面有了很大的發(fā)展蔗候，但由于其本身抗干擾能力差怒允、不易聯(lián)網(wǎng)、信息集成度不高和分級分步式結(jié)構(gòu)的局限性矫撤，從而限制了其應用郎博。相反，PLC控制系統(tǒng)以其運行可靠铺享、使用維護方便抱壶、抗干擾能力強、適合新型高速網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等顯著的優(yōu)點潘乖，在智能建筑中得到了廣泛的應用院颜。為了提高空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性、可靠性和可維護性毛龟，目前空調(diào)系統(tǒng)都傾向于采用先進驳墓、實用、可靠的PLC來進行控制[3]胡撩。
本文介紹和利時公司HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC在水源熱泵空調(diào)控制系統(tǒng)中的成功應用韭张，說明了HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC可以很好地實現(xiàn)中央空調(diào)智能化控制，達到減少無效能耗派交、提高能源利用效率和保護空調(diào)設(shè)備的目的策冕。

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)，總建筑面積8550m2效床，建筑高度20.5m睹酌，其中空調(diào)面積約6840m2。地下1層為各種設(shè)備房和操作間剩檀，地上1層為職工食堂憋沿、大廳和會議室，地上2～6層為商業(yè)辦公用房沪猴。

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所示辐啄。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运嗜『迹空調(diào)的主機系統(tǒng)由四臺壓縮機組成悯舟，水源水系統(tǒng)由取水井、滲水井和水處理設(shè)備組成士复。

表1 室內(nèi)技術(shù)參數(shù)的設(shè)計要求
 

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)翩活。4臺壓縮機分成A和B兩組阱洪，每組各有2臺壓縮機。系統(tǒng)的I/O點分配如表2所示倒恭，其中開關(guān)量輸入點6個弱豹，模擬量輸入點4個，開關(guān)量輸出點5個棠岭，模擬量輸出點1個履婆。

表2 系統(tǒng)的I/O點分配表


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-LEC G3小型一體化PLC滨锯「鞫冢考慮到此系統(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站么，其中開關(guān)量輸入14點芭患，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惨译，模擬量輸出模塊選用兩通道模擬量輸出模塊LM3320铡协。PLC的人機界面選用EView觸摸屏。PLC控制系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的組成如圖1所示一黄，這些配置完全能夠滿足系統(tǒng)的要求[4][5]芋滔。


圖1 PLC控制系統(tǒng)的組成

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，顯示溫度矛渴、壓力椎扬、流量等運行參數(shù)，顯示壓縮機的工作狀態(tài)具温，記錄設(shè)備的運行時間和故障原因盗舰，實現(xiàn)對水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的智能控制。從控制系統(tǒng)的主要功能出發(fā)桂躏，為了增加程序可讀性和減少程序代碼钻趋，PLC程序采用了主程序調(diào)用功能塊、功能塊調(diào)用函數(shù)的程序結(jié)構(gòu)剂习。PLC程序由1個主程序蛮位、11個功能塊子程序和1個函數(shù)組成，其調(diào)用關(guān)系如圖2所示鳞绕。程序編譯碼占用空間為30K失仁。
程序設(shè)計的思路是尸曼，當PLC上電后，一直進行溫度萄焦、壓力犁谓、流量等運行參數(shù)的檢測，這些檢測主要在檢測程序淋塌、故障程序和A/B組故障停機程序中完成叫逸。如果相關(guān)參數(shù)均無異常，則開機功能塊子程序運行乾乘，啟動壓縮機俄耸。在開機過程中，同時進行溫度判斷牺独。如果溫度達到了設(shè)定值惊钮，則進入調(diào)節(jié)功能塊子程序，停止開機功能塊子程序谬堕，完成開機计员。根據(jù)溫度的變化，調(diào)節(jié)功能塊子程序控制壓縮機的啟停沈论。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)汪仰。
在這些程序中，為了滿足壓縮機的使用要求吆视，調(diào)節(jié)功能塊子程序是最繁瑣的典挑，例如壓縮機的啟動時間要小于30秒、壓縮機每小時的啟動次數(shù)不要超過5次等啦吧。為了平衡壓縮機的運行時間您觉，增加空調(diào)的使用壽命，傳統(tǒng)的程序設(shè)計采用先啟先停授滓、先停先啟琳水、開機過程中啟動次序輪換等控制方法，來協(xié)調(diào)壓縮機的運行時間般堆。但是在孝，如果本系統(tǒng)采用這種方法，則仍然存在某一臺壓縮機運行時間過長的問題淮摔。因此決定對傳統(tǒng)方法進行改進私沮，采用隨機啟停的控制方法代替先啟先停、先停先啟的控制方法和橙，解決了壓縮機的運行時間不平衡的問題仔燕。

圖2 程序調(diào)用關(guān)系圖

人機界面選用EView觸摸屏，首頁如圖3所示魔招。輸入密碼后低腕，點擊功能菜單杰泡，在彈出的快捷窗口中，可以選擇參數(shù)查詢颖怕、運行時間朋丢、故障查詢、運行狀態(tài)剔撮、參數(shù)設(shè)定请癣、調(diào)節(jié)顯示、操作界面等子菜單秦砌，進行相關(guān)的操作和顯示埃账。


圖3 人機界面首頁

5 結(jié)論

采用傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)來實現(xiàn)熱泵的控制窑岖，由于機械接觸點很多经聊，接線復雜，參數(shù)調(diào)整不方便匹惊，而且機械接觸點的工作頻率低守譬，容易損壞，可靠性差凛忿。采用直接數(shù)字式控制器（DDC）雖然可以減少接線澈灼，可靠性有所提高，但由于DDC其本身的抗干擾能力差店溢、不易聯(lián)網(wǎng)叁熔、信息集成度不高和分級分步式結(jié)構(gòu)的局限性，因此床牧，越來越不能滿足復雜多變的智能控制要求荣回。
采用PLC來控制熱泵系統(tǒng)，不僅可以通過編程實現(xiàn)復雜的邏輯控制戈咳，而且可以在很大程度上簡化硬件接線心软，提高控制系統(tǒng)可靠性，用戶操作界面友好著蛙，信息集程度高删铃，便于實現(xiàn)智能控制。因此踏堡，在熱泵空調(diào)領(lǐng)域猎唁，PLC控制系統(tǒng)取代DDC控制系統(tǒng)是必然趨勢。

參考文獻
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(暫不可見)/protech/1/2005/12/12/0177820051212.htm
[4] 杭州和利時自動化有限公司. HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC硬件手冊鹅棺，2006
[5] 杭州和利時自動化有限公司. HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC軟件手冊兜充，2006

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