時(shí)間:2012-09-11 15:15:28來源:劉雍
作者簡介 劉雍,東北大學(xué)碩士研究生,研究方向自動(dòng)控制,現(xiàn)任北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司行業(yè)技術(shù)支持。
摘 要 新風(fēng)處理機(jī)廣泛應(yīng)用在對(duì)環(huán)境要求較高的博物館、實(shí)驗(yàn)室以及精密儀器生產(chǎn)線等場合。本文討論的為組合式新風(fēng)處理空調(diào)控制系統(tǒng),所謂組合式新風(fēng)處理機(jī)組是將空調(diào)系統(tǒng)拆分成兩個(gè)部分,一部分為室內(nèi)機(jī)一部分為室外機(jī)。室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)分別配有一個(gè)控制器,控制器通過串口通訊的方式傳遞控制信息以及機(jī)組狀態(tài)信息。這樣做不僅能夠節(jié)省機(jī)組的安裝空間,而且可以使機(jī)組的運(yùn)輸、接線等工作更加方便。本系統(tǒng)采用和利時(shí)公司的LM系列PLC,利用CPU上自帶的串口組成通訊網(wǎng)絡(luò),并采用軟件自帶的功能庫完成了通訊程序的編寫,方便、可靠的實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能。
關(guān)鍵詞 LM PLC;新風(fēng)處理機(jī);組合式;室內(nèi)機(jī)室外機(jī)
1 引言
組合式新風(fēng)處理機(jī)是對(duì)一體式新風(fēng)處理機(jī)組的改進(jìn),主要體現(xiàn)在空調(diào)的結(jié)構(gòu)形式上。組合式空調(diào)機(jī)組分類兩個(gè)部分,一部分為室內(nèi)機(jī)、一部分為室外機(jī),這樣做不僅能夠節(jié)省空調(diào)機(jī)組的安裝空間,而且空調(diào)的運(yùn)輸、安裝也更加方便。本系統(tǒng)另一項(xiàng)改進(jìn)是在室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)上各采用一個(gè)控制器,兩個(gè)控制器通過通訊的方式交換信息,通訊只需要一根2芯的屏蔽通訊電纜。與單控制器系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)能夠?qū)p少大量遠(yuǎn)距離接線,不僅符合節(jié)約環(huán)保的設(shè)計(jì)思想,而且大大提高了系統(tǒng)的可靠性、節(jié)省安裝時(shí)間、減少系統(tǒng)維護(hù)的工作量。
2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
組合式新風(fēng)處理機(jī)分為室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)兩個(gè)部分。室外機(jī)的主要部件包括:壓縮機(jī),冷凝器,冷凝風(fēng)機(jī),液路電磁閥,冷凝壓力開關(guān)等;室內(nèi)機(jī)的主要部件包括:送風(fēng)機(jī),表冷器,熱水盤管,電加熱,加濕器,過濾段等。此系統(tǒng)共包括兩個(gè)室外機(jī),每個(gè)室外機(jī)帶有1個(gè)螺桿式壓縮機(jī),2個(gè)冷凝風(fēng)機(jī)、1個(gè)液路電磁閥。室內(nèi)機(jī)主要完成空調(diào)機(jī)組送風(fēng)調(diào)濕等過程。為了減少室內(nèi)外機(jī)之間的連接電纜,此系統(tǒng)在室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)上分別采用一個(gè)LM控制器LM3109,兩個(gè)控制器通過自帶的RS485接口連接,并把室內(nèi)機(jī)作為主機(jī)向從機(jī)發(fā)送控制指令以及狀態(tài)查詢指令。主機(jī)上的RS232接口連接一個(gè)5.6英寸的彩色觸摸屏HT6000,用于空調(diào)工況監(jiān)視、用戶參數(shù)以及廠家參數(shù)的設(shè)置。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示:
3 調(diào)通訊處理
采用兩個(gè)LM3109實(shí)現(xiàn)室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)的數(shù)據(jù)交換需要進(jìn)行通訊方面的配置以及程序編寫,PowerPro2.1.4帶有通訊功能庫,并且完全支持IEC61131-3的六種語言,使得這種比較復(fù)雜的通訊過程,能夠在PLC中方便的實(shí)現(xiàn)。通訊程序的流程圖如下所示,這里采用Modbus RTU通訊協(xié)議,在室外機(jī)首先初始化RS485接口的波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位等參數(shù),再初始化其為Modbus從站,并且設(shè)置Modbus從站地址。調(diào)用圖3-2中的通訊初始化功能塊即可完成Modbus從站的初始化工作。最后要做的就是把從機(jī)中的狀態(tài)信息有規(guī)律的放到LM的可尋址區(qū)M區(qū)中,以備主機(jī)讀取。LM的編程軟件PowerPro支持ST語言,可以方便的處理需要交換的數(shù)據(jù)。在圖3-3中程序采用ST語言編寫,作用是把壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)等的狀態(tài)信息賦值給了%MX1405.0~%MX1405.7這些數(shù)據(jù)位,主機(jī)通過讀取這些地址內(nèi)的數(shù)值就可以獲得室外機(jī)的狀態(tài)信息,可以看到數(shù)據(jù)處理很方便,程序的可讀性也很高,在調(diào)試的時(shí)候各個(gè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)一目了然。
圖3-4為室內(nèi)機(jī)通訊程序流程圖,在室內(nèi)機(jī)中的LM PLC作為Modbus主站,在沒有控制命令的時(shí)候室內(nèi)機(jī)向室外機(jī)發(fā)送Modbus查詢指令,查詢室外機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)有開機(jī)、停機(jī)以及加降載等需求的時(shí)候,室內(nèi)機(jī)向室外機(jī)發(fā)送控制指令,室內(nèi)機(jī)還會(huì)對(duì)室外機(jī)返回的數(shù)據(jù)做CRC校驗(yàn),校驗(yàn)成功后才會(huì)進(jìn)行下一次控制命令的發(fā)送。避免由于外界的干擾造成對(duì)室外機(jī)的誤操作,保證了系統(tǒng)看高可靠性。CRC校驗(yàn)只需要調(diào)用一個(gè)功能塊即可,如下圖所示。
4 壓縮機(jī)保護(hù)及故障處理
組合式空氣處理機(jī)組的控制主要包括以下幾個(gè)方面,系統(tǒng)啟動(dòng)、能量調(diào)節(jié)、溫度濕度控制、壓縮機(jī)保護(hù)以及故障處理等功能。其中系統(tǒng)啟動(dòng)、能量調(diào)節(jié)、溫度濕度控制等功能與其他的空調(diào)系統(tǒng)基本相同,這里不再贅述。由于此系統(tǒng)是分成室外機(jī)與室內(nèi)機(jī)兩個(gè)部分的,所以壓縮機(jī)保護(hù)及故障處理與常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)有所不同。在這個(gè)系統(tǒng)里,我們?cè)谑彝鈾C(jī)以及室內(nèi)機(jī)都做了保護(hù)功能,例如壓縮機(jī)不滿足最小運(yùn)行時(shí)間時(shí),室內(nèi)機(jī)不會(huì)向室外機(jī)發(fā)送停機(jī)指令,當(dāng)壓縮機(jī)出現(xiàn)高壓、過載等故障時(shí),室外機(jī)會(huì)自行停機(jī)保護(hù),而無需等待室內(nèi)機(jī)的停機(jī)指令。故障處理方面,室外機(jī)也可以對(duì)一些故障自行處理,例如低壓故障,在60分鐘連續(xù)出現(xiàn)3次才上報(bào)給室內(nèi)機(jī),否則室外機(jī)自行處理。當(dāng)通訊出現(xiàn)故障時(shí),室外機(jī)也會(huì)自動(dòng)停止壓縮機(jī)運(yùn)行,并且發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這樣使室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)既獨(dú)立又統(tǒng)一,避免因通訊延時(shí)或通訊故障對(duì)壓縮機(jī)造成損害。
5 系統(tǒng)操作界面
此系統(tǒng)的操作界面采用和利時(shí)HT6600系列觸摸屏制作,這款觸摸屏為5.6英寸彩色觸摸屏。操作界面可以完成廠家參數(shù)以及用戶參數(shù)的設(shè)置、記錄系統(tǒng)報(bào)警信息、監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行工況等功能。設(shè)置廠家參數(shù)需要擁有最高級(jí)得權(quán)限,設(shè)置用戶參數(shù)也需要具有操作員權(quán)限,避免其它人員的誤操作。系統(tǒng)操作畫面如下圖所示。圖5-1為系統(tǒng)主界面,操作員可以進(jìn)行目標(biāo)溫度、濕度設(shè)置,選擇運(yùn)行工況,進(jìn)行開機(jī)停機(jī)等操作,操作人員需要具有操作員權(quán)限。圖5-2為參數(shù)設(shè)定選擇界面,廠家可以選擇相應(yīng)的選項(xiàng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,這些參數(shù)都是廠家參數(shù),不開放給空調(diào)用戶,設(shè)置這些參數(shù)需要具有最高權(quán)限。圖5-3為系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控界面,這里可以監(jiān)視系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀況。當(dāng)系統(tǒng)報(bào)警時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到報(bào)警界面上。
6 應(yīng)用特點(diǎn)
基于LM系列PLC的空氣處理機(jī)空調(diào)控制系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):
(1) 可靠性
LM CPU自帶的RS485串口具有很強(qiáng)的抗干擾能力,雖然此系統(tǒng)中有一個(gè)37KW的變頻器,但是系統(tǒng)通訊完全不受影響,從現(xiàn)場的使用情況看,壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等通過通訊控制的設(shè)備均可以快速響應(yīng)室內(nèi)機(jī)的指令。
(2) 易用性
LM功能庫中的通訊功能塊讓實(shí)現(xiàn)三個(gè)PLC通訊更加方便,除了支持梯形圖語言外,編程軟件還支持ST語言,適于通訊程序的批量處理,也使通訊程序的調(diào)試、監(jiān)控更加方便。
(3) 智能性
LM PLC中的溫度采集模塊均為智能型,本系統(tǒng)采用的4通道熱電阻采集模塊每個(gè)通道均能進(jìn)行短路、斷線檢測,在通道故障或傳感器接線出現(xiàn)短路、斷線等問題的時(shí)候,系統(tǒng)能夠及時(shí)進(jìn)行機(jī)組保護(hù),避免機(jī)組收到損害。
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