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案例頻道一、引言
在商業(yè)和工業(yè)的中央空調(diào)系統(tǒng)中,主要有風(fēng)冷和水冷兩大類組成，在這基礎(chǔ)上再延伸有風(fēng)-風(fēng)機(jī)組、風(fēng)-水機(jī)組、水-水機(jī)組、水-風(fēng)機(jī)組等等，而水冷螺桿機(jī)組在水冷中是最具代表性的；水冷螺桿機(jī)組一般放在地下室，屋頂或地面上，雖然在屋頂上或地面上有擋風(fēng)遮雨的棚或屋，但在夏天高溫高濕的惡劣天氣，對(duì)電器元件也是一種考驗(yàn)；選用Rcokwell Automation OEMax NX7系列小型可編程控制器(PLC)作為控制系統(tǒng)的核心，NX7 PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)算速度快、功能齊全、本體自帶四路模擬量等特點(diǎn)，此控制器系統(tǒng)不但能對(duì)每一個(gè)輸出實(shí)現(xiàn)精確控制，結(jié)合其它控制元件和軟件設(shè)計(jì)，還能實(shí)現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整和故障診斷，并能儲(chǔ)存歷史上發(fā)生的每一個(gè)故障信息。
二、水冷螺桿機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)的組成
圖1為水冷螺桿機(jī)組工作的原理圖。水冷螺桿機(jī)組通常在空調(diào)水泵和冷卻水泵正常工作、管道水系統(tǒng)正常的情況下，當(dāng)水溫滿足要求的時(shí)候才啟動(dòng)壓縮機(jī)，壓縮機(jī)工作后產(chǎn)生的高溫高壓的氟里昂經(jīng)過(guò)冷凝器的冷卻→干燥過(guò)濾器→系統(tǒng)電磁閥→節(jié)流裝置膨脹閥→蒸發(fā)器→返回到壓縮機(jī)形成一個(gè)循環(huán)制冷系統(tǒng)。
圖1水冷螺桿機(jī)組工作原理圖
因?yàn)榭照{(diào)機(jī)組的核心制冷部件就是壓縮機(jī)，所以針對(duì)壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)就需要更好的保護(hù)，如錯(cuò)相缺相保護(hù)器、過(guò)電流保護(hù)器、內(nèi)部線圈過(guò)高保護(hù)開關(guān)、防冰凍保護(hù)等；考慮到機(jī)組輸入與輸出的點(diǎn)數(shù)，又要選擇最優(yōu)方案，控制系統(tǒng)選用了一個(gè)具有8路繼電器輸出、12路數(shù)字量輸入和4路模擬量輸入的NX7-20ADR-4A模塊，此外，系統(tǒng)還選用羅克韋爾自動(dòng)化公司的PaneView C600系列的2711C-T6M觸摸屏作為顯示、交互設(shè)備，它通過(guò)專用電纜與PLC主機(jī)模塊相連，主要用于參數(shù)的設(shè)置、報(bào)警顯示、定時(shí)開關(guān)機(jī)組、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)指示、啟停按鈕、記錄壓縮機(jī)的一些運(yùn)行數(shù)據(jù)等等，觸摸屏的使用為系統(tǒng)創(chuàng)建了一個(gè)友好的交互環(huán)境。
圖2所示為系統(tǒng)的電氣原理圖。PLC的開關(guān)量輸入0.0~1.0均為數(shù)字量信號(hào)，作為壓縮機(jī)的保護(hù)點(diǎn)；PLC的輸出點(diǎn)通過(guò)內(nèi)部繼電器輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)的四個(gè)容量閥控制、壓縮機(jī)分線圈啟動(dòng)控制、兩個(gè)水泵的控制；PLC的模擬量輸入IV0~IV3為四個(gè)電壓型的信號(hào)，作為空調(diào)溫度保護(hù)和機(jī)組的四個(gè)溫度監(jiān)控及壓縮機(jī)工作的條件。
圖2水冷螺桿機(jī)組電氣原理圖
通過(guò)對(duì)觸摸屏2711C-T6M的屏幕點(diǎn)擊，可以直接在屏幕上進(jìn)行過(guò)程控制，圖形按鈕及自解釋說(shuō)明等特點(diǎn)使操作更加簡(jiǎn)單、方便，同時(shí)觸摸屏采用目前最新Ethernet技術(shù)，利用寬帶網(wǎng)絡(luò)線實(shí)現(xiàn)觸摸屏與電腦的連接，只要設(shè)置準(zhǔn)確電腦與觸摸屏的IP地址一致，直接點(diǎn)擊電腦操作系統(tǒng)自帶的Internet Explorer V7.0版本或Firefox V2.0版本軟件，就可以打開觸摸屏設(shè)計(jì)軟件，而不需要在PC機(jī)上安裝專門的觸摸屏設(shè)計(jì)軟件。2711C-T6M觸摸屏還具有IP65保護(hù)等級(jí)，工作環(huán)境溫度為0~50℃，寬電源輸入18~30VDC等特點(diǎn)，并全面支持漢字顯示；通過(guò)通訊電纜與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，還可以實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
三、程序設(shè)計(jì)
羅克韋爾自動(dòng)化公司的OEMax NX7系列小型可編程序控制器(PLC)使用基于Windows平臺(tái)的編程軟件包WinGPC4.11，采用梯形圖方式編程，整套程序由1個(gè)主程序和11個(gè)子程序組成，11個(gè)子程序?yàn)椋撼跏蓟绦颉r(shí)鐘程序、溫度程序、狀態(tài)程序、設(shè)置程序、定時(shí)程序、工作模式程序、啟停程序、故障診斷程序、故障復(fù)位程序、限時(shí)運(yùn)行程序。
圖3所示為程序控制流程圖。PLC上電后，程序開始執(zhí)行，若為上電后的第一個(gè)周期，則調(diào)用初始化子程序，把PLC的各個(gè)繼電器輸出點(diǎn)、機(jī)組參數(shù)、功能按鈕等設(shè)置為初始值、默認(rèn)值；在以后的掃描周期內(nèi)不再執(zhí)行此段程序。然后檢查復(fù)位要求，若無(wú)這樣的請(qǐng)求將直接執(zhí)行下一步；接著系統(tǒng)檢測(cè)是否有報(bào)警，若有調(diào)用故障診斷子程序，機(jī)組也不工作，排除故障后程序從初始位置運(yùn)行。觸摸屏子程序主要處理與觸摸屏的顯示、設(shè)置有關(guān)的一些變量值、機(jī)組的功能選擇、設(shè)備的操作等等。時(shí)鐘、溫度、狀態(tài)、設(shè)置、工作模式等子程序主要是配合主程序工作和觸摸屏顯示之用。限時(shí)運(yùn)行子程序主要是為商業(yè)銷售而編制的一段限時(shí)運(yùn)行程序。當(dāng)通過(guò)觸摸屏啟停按鈕啟動(dòng)后，控制程序檢測(cè)空調(diào)側(cè)的水溫，若不滿足，則壓縮機(jī)開始工作，容量從百分之25%逐步加載到100%運(yùn)行；當(dāng)水溫滿足要求則從100%減載直到停機(jī)。
圖3 程序控制流程圖
四、結(jié)束語(yǔ)
羅克韋爾自動(dòng)化公司OEMax NX7系列小型可編程序控制器(PLC)產(chǎn)品良好的性能使得此控制系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性，這對(duì)適用于中央空調(diào)設(shè)備也是至關(guān)重要的；同時(shí)PLC的指令系統(tǒng)豐富，編程操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)也使開發(fā)周期變短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方便。
劉斌 花荷琴 江蘇中科能凱夫空調(diào)有限公司
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