摘要： 可編程控制器由于其在工業(yè)控制方面的應用意義日趨明顯，它具有編譯簡(jiǎn)單、功能強大、使用可靠、維修簡(jiǎn)單等許多優(yōu)點(diǎn)，并且在很多地方已逐步取代了繼電器電路的邏輯控制。與此同時(shí),智能化中央空調也正被廣泛地應用,在將其倆雙雙結合的情況下,不僅促進(jìn)了科技的發(fā)展,也提高了人民生活水平。 

　　關(guān)鍵詞： PLC 控制系統 智能化 編程 控制器

　　1 概述

　　1.1 引言 　　 

    隨著(zhù)我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會(huì )高度信息化，新的高科技技術(shù)不斷應用到各個(gè)方面中，使得智能化已成為一種發(fā)展的必然趨勢。智能化也往往是從設備自動(dòng)化系統開(kāi)始。本文主要根據個(gè)人工作經(jīng)驗就一臺水冷螺桿機組來(lái)闡述PLC控制設計與智能化中央空調系統的關(guān)系。 

　　1.2 PLC原理及應用 

    中央空調冷凍系統的控制有3種控制方式：早期的繼電器控制系統、直接數字式控制器DDC以及PLC(可編程序控制器)控制系統。繼電器控制系統由于故障率高，系統復雜，功耗高等明顯的缺點(diǎn)已逐漸被人們所淘汰，直接數字式控制器DDC雖然在智能化方面有了很大的發(fā)展。但由于DDC其本身的抗干擾能力問(wèn)題和分級分步式結構的局限性而限制了其應用范圍。相反，PLC控制系統以其運行可靠、使用與維護均很方便，抗干擾能力強，適合新型高速網(wǎng)絡(luò )結構這些顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)使其逐步得到廣泛的應用。 

    可編程控制器是計算機家族中的一員。于上個(gè)世紀中后葉被發(fā)明后，在機床、各種流水線(xiàn)的輸送機械、發(fā)電、化工、電子等行業(yè)工藝設備的電氣控制方面得到了廣泛的應用，早期的可編程控制器被稱(chēng)作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）, 即簡(jiǎn)稱(chēng)為PLC。 

    PLC具有功能強大、使用可靠、維修簡(jiǎn)便等許多優(yōu)點(diǎn)。對于傳統的繼電器電路來(lái)說(shuō)，它難以實(shí)現復雜邏輯功能的和數字式控制，而且要實(shí)現一定規模的邏輯控制功能不僅設計繁瑣，難以實(shí)現升級，并易發(fā)故障，維修復雜，現在已被大中型設備的控制系統所拋棄。而PLC正被廣泛的應用并且已逐步取代了繼電器電路的邏輯控制。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)不斷的飛躍發(fā)展，PLC也不斷得到完善和強大，同時(shí)它的功能也大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，如聯(lián)網(wǎng)通信功能和自診斷功能等。因此今天這種裝置被我們稱(chēng)作可編程控制器，不過(guò)我們還是習慣簡(jiǎn)稱(chēng)這種裝置為PLC。
 　　
　　2 PLC的體系結構

　　PLC結構圖 

    PLC實(shí)質(zhì)上是一種被專(zhuān)用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構和微機是基本一致的。如圖2.1.1所示：

圖2.1.1 PLC硬件的基本結構 

    PLC主要是模塊式的，包含CPU模塊、I/O模塊等，PLC一端接傳感器，另一端接執行器，從傳感器得到的數據經(jīng)PLC讀、運算等處理下達給執行器，執行器動(dòng)作。PLC相當于繼電器的作用，其好處是可靠性高，自動(dòng)化程度高、可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )化等。

　　3 PLC控制系統主要功能與特點(diǎn) 

　　3.1 PLC控制系統功能說(shuō)明

　　在中央空調系統上PLC系統有如下功能： 

　　◆ 數據顯示功能  

    顯示機組的運行參數，包括冷水出口溫度、冷水入口溫度、冷卻水出口溫度、冷卻水入口溫度、蒸汽壓力、蒸汽閥門(mén)開(kāi)度，以及溶液泵、冷劑泵等所有屏蔽泵的運行狀態(tài)和各種故障報警的詳細信息。 歷史數據的存儲及檢索功能 對重要的數據進(jìn)行在線(xiàn)存儲，數據的存儲時(shí)間最長(cháng)為10年?？梢酝ㄟ^(guò)歷史報表或者歷史趨勢曲線(xiàn)的方式檢索歷史數據。 

　　◆ 控制功能  

    根據設定的參數，并考慮經(jīng)驗運行數據，PLC應用反饋數據 (如室內溫度等)進(jìn)行PID調節，以保證運行參數滿(mǎn)足系統要求?？刂葡到y有三種運行方式：就地手動(dòng)、軟手動(dòng)和自動(dòng)。就地手動(dòng)就是通過(guò)就地手動(dòng)操作設備對機組進(jìn)行控制，軟手動(dòng)是通過(guò)PLC對機組進(jìn)行手動(dòng)控制，自動(dòng)則是根據編好的控制程序自動(dòng)控制相關(guān)設備的啟、停及調節量。采用程序控制方式，杜絕冷劑污染，有效便捷地實(shí)現冷水、冷卻水的變頻控制。通過(guò)有效合理地開(kāi)、?？刂?，達到啟動(dòng)速度快、停機時(shí)間短的目的，即能節省能耗，還能避免結晶，從而提高中央空調系統的安全性和經(jīng)濟性。 

　　◆ 連鎖與保護功能  

    各機組相關(guān)設備的啟、停具有一定的連鎖關(guān)系和時(shí)間順序，該功能由PLC的連鎖程序完成。同時(shí)，為保證機組的可靠運行，對相關(guān)參數采取了一定的保護措施，如冷水、冷卻水與機組的連鎖控制、冷卻水系統與冷卻塔的連鎖控制等。 

　　3.2 系統特點(diǎn) 

　　◆ 靈活性  

    本控制系統選用可利用公司的小型一體化PLC代替傳統空調主機控制系統中的單片機，較大程度地提高了系統配置及控制的靈活性，能更好地滿(mǎn)足不同用戶(hù)的不同需求。同時(shí)，明顯縮短了程序開(kāi)發(fā)周期。 

　　◆ 高可靠性  

    PLC控制核心能夠在惡劣的環(huán)境中長(cháng)期可靠、無(wú)故障運行，并且易接線(xiàn)、易維護、隔離性好、抗腐蝕能力強，能適應較寬的溫度變化范圍，平均無(wú)故障時(shí)間間隔(MTBF)大于15年。 

　　◆ 強大的功能  

    現代的PLC的編程語(yǔ)言遵從易學(xué)、易懂、易用的標準。除了具備傳統PLC助記符和梯形圖編程功能外，還具有結構化語(yǔ)言和順序功能圖編程功能。PLC提供各種功能模塊，包括各種通訊功能選擇、通訊參數設置，以及可以具體到某年、某月、某日、某個(gè)時(shí)刻的多種定時(shí)器和超長(cháng)定時(shí)器等，方便了各種功能的實(shí)現，有利于縮短開(kāi)發(fā)周期和節省程序容量。 

　　4 控制方法

　　4.1 對于冷凍水系統，其出水溫度取決于蒸發(fā)器的設定值，而回水溫度取決于蒸發(fā)器接收的熱量，中央空調冷凍水出水溫度與冷凍水的回水溫度設計最大溫差為：5℃（比如：出水7℃，回水12℃），現采用在蒸發(fā)器出水管和回水管上裝有檢測其溫度的變送器、PID溫差調節器和變頻器組成閉環(huán)控制系統，通過(guò)冷凍水溫差（如：△T=5℃）控制，即可使冷凍水泵的轉速相應于熱負載的變化而變化。

　　4.2 對于冷凍水系統，由于低溫冷凍水的溫度取決于冷卻塔的工作情況，我們只需控制高溫冷凍水（ 冷凝器出水）的溫度，即可控制溫差?，F采用溫差變送器、 PID 調節器和變頻器組成閉環(huán)控制系統，冷凝器出水的溫度控制在 T2 （ 如： 37℃），使冷卻水泵的轉速相應于熱負載的變化而變化。

　　5 系統的設計和應用總結 

    由于整個(gè)實(shí)驗室正在逐步籌劃和建設的過(guò)程中，許多設計還處于探討之中，眾多功能還未付諸實(shí)施。 

    現在本文就系統改造實(shí)現情況作簡(jiǎn)單介紹：本文的系統調試應分為兩步，設備電氣控制系統調試和中心網(wǎng)絡(luò )系統調試。我們就已完成的設備電氣控制系統設計、調試及使用情況作一下說(shuō)明：針對實(shí)驗室的要求：要求電氣系統運行穩定，感溫精確度高，維護方便壽命長(cháng)，并能聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行管理。除此之外在實(shí)際使用中由于壓縮機的啟動(dòng)方式采用星三角方式啟動(dòng)，屬于硬啟動(dòng)，這種啟動(dòng)方式對接觸器的質(zhì)量要求比較嚴格，特別是對接觸器的滅弧處理等要求很?chē)栏?。通過(guò)我的使用經(jīng)驗，在這些方面ABB做的很好，而且ABB的接觸器在更換時(shí)比較方便，它的頂蓋可以拆卸，更換時(shí)不需要拆下接觸器底座，直接卸下頂蓋更換線(xiàn)圈即可。 

    當然此系統設計達到了使用要求，它不僅具備基本邏輯控制功能，還具有聯(lián)網(wǎng)通信功能和管理功能等。另外相對與老的控制系統，它工作穩定、故障率低，并能進(jìn)行系統自動(dòng)報警，操作及維護十分簡(jiǎn)便，維修綜合成本（待機時(shí)間等）大大降低。

　　6 結束語(yǔ) 　　 

    在智能化中央空調冷凍系統中，采用PLC控制系統是切實(shí)可行的，中央空調冷凍系統用PLC控制可以有效地保證其工作穩定、可靠，便于維護，且性能價(jià)格比高。 同時(shí)以PLC為核心的高可靠的監控系統實(shí)現了對空調主機的控制及兩臺主機之間的協(xié)調控制，具有先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟、靈活等顯著(zhù)特點(diǎn)。