PLC在中央空调控制系统改造中的应用

周敏

南京京东方显示技术有限公司 江苏南京 210000

【摘要】随着工业技术的发展，以前只有在工业生产领域或要求较高的场所才会普遍的使用PLC（可编程逻辑控制器）的，但现在很多的许多小型设备和普通场所的控制系统中都可以看到它的身影。PLC有着很多老式控制器不具备的有点，就比如说它的可靠性是十分高的、功能也足够得强大、安装方便，最关键的是体积小、程序转换快捷方便且使用寿命长，这些特点都为行业内的现代化发展提供了样例。目前，新安装的中央空调控制系统的控制和操作基本上是PLC，但仍有一些集中空调系统已经使用了很长时间，它们的运行管理都是进行手动操作，在一定程度上增加了操作员的工作量。

【关键词】中央空调系统；自动化控制；PLC

中央空调控制系统调控建筑物内环境参数的方式是通过控制风扇、阀门的闭合和其他设备来实现的。首先，中央空调系统控制器采用的由继电器和直接DDC数字控制器组成的接触式控制系统，是专门用来对其进行控制的控制器。这种控制系统的控制功能简单，而且不容易连接，灵活性差，不能有效地达到对室内环境参数的有效管控。伴随着新时代的到来，科学技术得到了大力的发展，可编程控制器（PLC）相较于其他控制器更加适用于现代化的中央空调控制系统。

一、PLC控制特点

中央空调在工作中需要不断地交换能量。冷冻水在吸收热量和冷却后，它到达盘管或空调风扇，并将空气的热量吸收到表面冷却中，形成闭合循环。在循环过程中，冷却水由风扇和冷却泵协作送到冷冻机。用冷凝器进行吸热升温后，从冷却塔到风扇再次形成了闭路循环系统。在大型建筑中，中央空调的控制和结构更为复杂，但基本原理相似。通常，在空调原理和规律的作用下，采用制造商直接提供的微处理器对冷水机组进行自动控制。该系统的主要目的是将制冷剂在运行过程中产生的余热辐射出去，从而使热保护不起作用，并确保制冷剂的正常运行。PLC对计算机技术、网络通信技术和自动控制技术进行集成，以接触器继电器控制理念为核心。PLC在原有继电器接触器控制基本功能的基础上开发了一些新功能。适用于各种工业控制系统，整体性能良好；PLC可以通过编程实现逻辑控制、高速计数和顺序控制的功能；由于没有机械接触，消除了接触不良等问题，设备使用寿命长，系统可靠性高；定时范围宽、准确，优势明显；设备体积小，功耗低；该设备操作灵活，维护方便。所以，相较于继电器接触控制电路来说，PIC具有很明显的优点。

二、PLC控制中央空调节能原理

中央空调控制系统的多种控制模式中，控制效果最好的是PLC系统。该系统在抗干扰性、自动化、智能化程度上与其他的控制系统相比，都是具有很强的优势的。结合水泵、风机的运用原理，同步旋转频率与电源频率之间的相互联系的关系，可以得出使用变频器控制电源频率，控制水泵和风机的旋转数可以降低耗电，且节省电力。众所周知，中央空调系统在满负荷运转的情况下，占运转时间的90%以上。因此，通过在增加PLC与变频器组合的控制方式，可以实现有效节约电能、回收成本，使系统的状态更加稳定，延长使用寿命。PLC在自动控制系统的运行过程中，可以消除人为存在的误差，根据系统所承载负荷，合理有效地调整泵的工作频率。采用PLC自动控制系统的首次投资虽然很大，但在中央空调的长期运行中可以节省大量的能源消耗。

三、PLC概述

该技术是一种基于处理器的数字操作系统，集成了计算机技术、一些集成技术和其他相关技术。该系统可进行内部存储的同时执行一些逻辑操作等其他指令。在操作过程中，具有数字或模拟输入输出模式的有效性实时控制各种设备的生产过程，信号处理时间短，同时可靠性高，操作也非常方便等特征。系统设计采用模块化结构，不仅安装方便，而且便于后续维护，成本相对较低。

中央处理器、信息存储器、接口等组成组成的处理器是整个系统的核心。其中的微处理器通过操作，协调控制系统各部分的工作实行对系统的控制和预算。控制电路在微处理器和系统内部也扮演着重要的角色。它主要具有数据信息缓冲、信号匹配和管理功能。信息存储器包括系统信息存储器和用户信息存储器，主要用于对信息的储存。

输入和输出接口通过现场的输入和输出设备对一些外部设备进行连接，进行设备生产过程中的各种参数的标准化检测。通信接口通过系统将计算机和其他智能设备进行连接，主要实现系统接入网络后的通信功能。控制系统通常以扫描模式执行控制工作，并以固定顺序执行各种内部任务的状态查询、准确判断和具体执行。

四、中央空调控制系统的概述

中央空调控制系统主要是由监视系统和每个空调单元的PLC两部分构成。

（1）打开和关闭空调是由检测和控制电路对空调机组的状态进行数据分析来进行判断和控制的。

（2）传感器的信号调试电路可以实现检测到的信号信息的记录和处理分析。

（3）PLC是控制系统的核心。处理各种检测信号并实施相应的控制。如果出现异常现象，可以执行相应的控制和警报过程。可控制空调机组的启动或停止，以调节建筑物内的温度和湿度。

（4）监控软件程序的运作。空调控制系统设计中最广泛使用的一种操作和监控设备称为组态软件。在PC机中，用来实时把控中央空调运行状态，监测运行过程中参数的正常值。由于它的普遍应用性和其优势，本项目在触摸屏上也采用了WinCC flexible组态软件。同时还开发了一套适用于该系统的组态工程软件。首先是项目的规划和建立，对数据进行采集和记录，建立起一个专门的数据库，然后就是用户的使用界面和相关设备的运行监控窗口的建立。通过组态工程项目，可以实现对空调系统运行的实时监控，包括设备运行、运行中的主要参数、故障警报和记录等功能。

如果想要充分的实现中央空调系统所有的功能，就必须要对监控系统的运行模式和PLC控制模式进行适配设计。监控系统的设计要从实际环境中出发，根据建筑物的环境特征和空调系统的实际需求进行合理的规范化设计，检测和控制的功能是必不可少的。如果在对系统的检测过程中，显示正常，我们可以对室内环境参数进行处理，同时根据预设的定值对系统和PLC的运行状态进行检查，以确保建筑物内的环境参数符合定植设置的标准。如果出现异常，我们可以对信号数据进行及时分析，以最快速度发出警报，同时依照历史存储信息将控制系统备用的单元投入运行对空调的运行故障进行合理处理。

五、PLC的实际应用

在中央空调控制系统运行期间，每个机组都可以通过PLC控制系统进行控制，并且可以连续进行加热和冷却。该系统通过将制冷过程中的冷却水和一些输送过来的高压、高温气体制冷剂经由处理器处理，所产生的能量将会被排除返回地面。冷却水可以对由低压气体，通过蒸发器输送的低温低压液体制冷剂进行蒸发。这个过程通过处理剂吸收热量，并通过水降低温度。当低温水流经建筑物内的一些散热设备时，可以吸收建筑物内的温度，从而达到降温和连续制冷的目的。

若想提升建筑物内的温度时，冷却水通过冷凝器吸收热量，从而对建筑物进行持续加热，并通过蒸发器将地下储存的部分能量传递给冷却剂，从而在冷却水的作用下实现建筑物内持续加热的目的。

六、结论

上述实践表明，在中央空调控制系统中加入PLC，可以有效地将系统功能发挥极致，与其相配套的电子传感设备可以将系统的压力和温度等一系列因素，有效地转换成数据并记录下来，这在很大程度上提高了数控机体的一体化水平。

参考文献

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