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基于藍普鋒PLC的毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)
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摘要:根據(jù)毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用需求和電氣自動化控制技術(shù)的發(fā)展趨勢,本文構(gòu)建了基于藍普鋒公司RPC2000系列PLC的毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)方案設(shè)計的基礎(chǔ)上,描述了毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)的主要功能,闡述了該系統(tǒng)在穩(wěn)定性、先進性、經(jīng)濟性等方面的優(yōu)勢。

關(guān)鍵字:毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng),RPC2000系列PLC,數(shù)字量

資料提供:本文涉及方案已在用戶現(xiàn)場實施,技術(shù)方案先進,運行穩(wěn)定。歡迎聯(lián)系藍普鋒深入探討、交流。_________________________________________________________________________________

 

1 概述

毛細管網(wǎng)輻射空調(diào)系統(tǒng)是一組健康節(jié)能的新型空調(diào)、熱水、地暖、除塵等家裝電氣系統(tǒng)。更是高科技對于人類追求更健康、舒適的回報。從普通空調(diào)到變頻空調(diào)再到新風(fēng)機。普通空調(diào)的二十四小時制冷,機組無時無刻不在運作,電費昂貴,噪音大這些問題一直圍繞著生活。變頻空調(diào)這是從節(jié)能的方面改進了空調(diào)的現(xiàn)狀。但是無論是普通空調(diào)還是變頻空調(diào)他們無不是在一個密閉的空間內(nèi)不停地進行著壓縮制冷,空氣依舊是那污濁不堪的空氣。新風(fēng)機顧名思義它與傳統(tǒng)空調(diào)的最大區(qū)別在于新風(fēng)上,從室外引進新風(fēng)經(jīng)過過濾、殺菌輸送到室內(nèi),保持室內(nèi)一整天新鮮空氣不斷。而毛細管網(wǎng)輻射空調(diào)系統(tǒng)則是用毛細管網(wǎng)系統(tǒng)鋪設(shè)在房間頂棚,墻壁和和地板內(nèi),由于毛細管網(wǎng)間隔非常小,則能夠使得房間頂棚或地板的溫度基本均勻一致。在這種情況下,傳熱形式為輻射60%對流40%的形式使得此種制冷或供暖形式等同于自然界物體間的動態(tài)熱平衡規(guī)律,因此這一靜態(tài)制冷及自然溫暖的環(huán)境使人體感到非常舒適,不會產(chǎn)生常規(guī)空調(diào)由于需要滿足制冷量或制熱量而采用高風(fēng)速時帶來的不舒服的吹風(fēng)感和相應(yīng)的干燥感覺。相對低的空氣流速實現(xiàn)了完全的“安靜制冷”。相對于平均環(huán)境輻射溫度的室內(nèi)空氣溫度相對偏高,這對于人體的呼吸器官的健康有利。因此減少了風(fēng)濕病和呼吸道疾病患病的幾率。換熱面積最大+可鋪裝絕對面積最大+換熱均勻,這就是毛細管網(wǎng)不可替代的優(yōu)勢。

 

目前,大部分毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制采用單片機等專用控制器控制,但隨著項目施工現(xiàn)場的不同功能不斷增加,對控制器的性能、處理能力、穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性、開放性和通訊能力等提出了更高要求。從發(fā)展趨勢看,傳統(tǒng)的單片機控制器在實現(xiàn)毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制功能時其劣勢逐步顯現(xiàn)。首先,單片機控制器不提供用戶可編程的環(huán)境,所有控制程序需由單片機控制器廠商完成,既不利于提高工作效率,也不利于生產(chǎn)廠商的知識產(chǎn)權(quán)保護。其次,相比經(jīng)受各類惡劣環(huán)境考驗的PLC而言,單片機控制器的穩(wěn)定性及可靠性要差一些。單片機控制器的信號處理能力,特別是模擬量調(diào)節(jié)能力比PLC要差,最后一點,單片機控制器在開放接口和網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通上性能要差一些,不利于構(gòu)建智能家居物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。潮濕季節(jié)空調(diào)房間結(jié)露現(xiàn)象嚴(yán)重,為了解決這些問題,本文設(shè)計了基于RPC2000系列可編程控制器的毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng),并且取得了良好的效果。

 

2 毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)的工作原理與方案設(shè)計

在設(shè)計毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)時,首先要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,其次要考慮系統(tǒng)的開放性和先進性。本文旨在設(shè)計一種基于PLC和觸摸屏的毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)。通過PLC和觸摸屏HMI,結(jié)合組態(tài)編程,構(gòu)建良好的人機界面,同時實現(xiàn)監(jiān)控、監(jiān)測、報警、參數(shù)設(shè)定、故障查詢、數(shù)據(jù)記錄等功能,使得控制過程簡化,改善工作條件,最大程度上改善設(shè)備投入,降低生產(chǎn)成本。

 

毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)中PLC負責(zé)數(shù)據(jù)采集和控制,觸摸屏HMI負責(zé)數(shù)據(jù)顯示、指令發(fā)送和參數(shù)設(shè)定。在本次設(shè)計的毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)中,PLC主要實現(xiàn)夏夏季制冷、冬季采暖、通風(fēng)、除濕和度假的5個模式,具有一鍵啟動/關(guān)閉系統(tǒng)功能,具有過濾網(wǎng)、交換芯提醒清洗更換功能,通風(fēng)模式具有純通風(fēng)、除濕和加濕的功能。

 

3毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)的硬件選型與配置

PLC或基于PLC技術(shù)的專用控制器是毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)部件,控制器的選擇決定了毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)的性能和檔次。從產(chǎn)品性能、穩(wěn)定性、開放性等方面考慮,本方案設(shè)計的毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)的硬件平臺選擇RPC2000系列PLC。

 

RPC2000系列PLC是北京藍普鋒科技有限公司開發(fā)的新一代PLC產(chǎn)品,該產(chǎn)品融先進、實用的信號處理技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)于一身,在性能、質(zhì)量、可靠性、穩(wěn)定性、開放性和易用性等方面達到了國際先進水平[3]。

 

RPC2000系列PLC為模塊式結(jié)構(gòu),模塊種類豐富,包括CPU、DI、DO、AI、AO、熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、交流信號采集等模塊,以及GPRS、Profibus等通訊模塊。RPC2000系列PLC具有如下優(yōu)點:

1)CPU性能優(yōu)越,單指令處理時間為10-7s,CPU本體自帶RS232和RS485串口各一個,單CPU可擴展10個模塊。

2)可直接采集交流信號,并實現(xiàn)電氣保護功能。

3)編程語言符合IEC61131-3國際標(biāo)準(zhǔn),具有ST、LD、IL、FBDSFC五種語言。

4)支持各類標(biāo)準(zhǔn)軟硬件接口,可與各類組態(tài)軟件和人機界面無縫集成。

5)支持Modbus、GPRS、Profibus等通訊協(xié)議,可與各類設(shè)備互聯(lián)互通。

6)接線端子可插拔,方便系統(tǒng)實施和售后維護。

7)具有良好的環(huán)境適應(yīng)性,電磁兼容性好,抗干擾能力強。

 

在控制邏輯的硬件配置部分,綜合了功能的實現(xiàn)及生產(chǎn)成本,采用的控制器為藍普鋒RPC2000系列PLC,CPU模塊選用具有14路開關(guān)量輸入和10路開關(guān)量輸出的RPC2107,擴展模塊選用4路熱電阻輸入的RPC2312,8路模擬量輸入的RPC2313,2路模擬量輸出的RPC2320,即可以實現(xiàn)毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)的基本功能。

 

4毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)的控制邏輯程序設(shè)計

毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)的程序采用了模塊化設(shè)計,程序結(jié)構(gòu)清楚,并且降低了程序的設(shè)計難度?刂葡到y(tǒng)要求用戶只需在觸摸屏上選擇“離家”或“回家”模式。系統(tǒng)根據(jù)選擇的模式自動控制地源熱泵、除濕新風(fēng)熱泵、新風(fēng)機風(fēng)機、除濕用比例積分三通水閥、熱換中心水泵和比例積分三通水閥、除濕后新風(fēng)回溫水泵和比例積分三通水閥等。

 

PLC控制5個模式:夏季制冷、冬季采暖、通風(fēng)、除濕、度假。

l 夏季制冷:

控制目標(biāo):1、地源熱泵、除濕新風(fēng)熱泵;2、新風(fēng)機風(fēng)機、除濕用比例積分三通水閥;3、換熱中心水泵、比例積分三通水閥;4、除濕后新風(fēng)回溫水泵和比例積分三通水閥。

1、通過RS485通訊啟動熱泵1和熱泵2,并將模式設(shè)定為制冷,水溫根據(jù)設(shè)置中的設(shè)置參數(shù)運行;并啟動回溫用水泵。

2、啟動新風(fēng)機風(fēng)機,并采用除濕用比例積分三通水閥來控制新風(fēng)機除濕后的風(fēng)溫,控制比例積分三通水閥來控制除濕后風(fēng)溫,風(fēng)溫8-14℃可設(shè)置,默認(rèn)為10℃;控制回溫用比例積分三通閥來控制送風(fēng)風(fēng)溫,風(fēng)溫10-24℃可設(shè)置,默認(rèn)為18℃。

3、當(dāng)回風(fēng)濕度低于70%后,如換熱中心1設(shè)置為啟用,方可啟動換熱中心1的水泵,同時采用比例積分三通水閥來控制送水水溫。

4、當(dāng)回風(fēng)濕度低于70%后,如換熱中心2設(shè)置為啟用,方可啟動換熱中心2的水泵,同時采用比例積分三通水閥來控制送水水溫。

5、啟動防結(jié)露控制。

 

防結(jié)露控制:

當(dāng)某房間的濕度傳感器的濕度>露點設(shè)定值(默認(rèn)為95%,從90-100%可設(shè)),打開補充送風(fēng)風(fēng)閥,同時通過RS485通知該房間的溫控器關(guān)閉電熱執(zhí)行器。新風(fēng)機打開混風(fēng)風(fēng)閥進入混和回風(fēng)狀態(tài)加速除濕。

 

當(dāng)該房間的濕度傳感器的濕度<露點設(shè)定值時,通過RS485通知該房間的溫控器打開電熱執(zhí)行器,新風(fēng)機關(guān)閉混風(fēng)風(fēng)閥。

 

6、VOC空氣質(zhì)量控制

當(dāng)回風(fēng)VOC<設(shè)定值時,打開混風(fēng)風(fēng)閥進入節(jié)能新風(fēng)狀態(tài);當(dāng)回風(fēng)>設(shè)定值+回差,且濕度<露點設(shè)定值時;關(guān)閉混風(fēng)風(fēng)閥進入全新風(fēng)狀態(tài)。

l 冬季采暖

控制目標(biāo):

1、地源熱泵、除濕新風(fēng)熱泵;2、新風(fēng)機風(fēng)機、除濕用比例積分三通水閥;3、換熱中心水泵、換熱中心比例積分三通水閥。

1、通過RS485通訊啟動熱泵1和熱泵2,并將模式設(shè)定為制熱,回水溫度設(shè)定為40℃;

2、啟動新風(fēng)機風(fēng)機,并采用除濕用比例積分三通水閥來控制新風(fēng)機送風(fēng)風(fēng)溫,風(fēng)溫16-25℃可設(shè)置,默認(rèn)為20℃;

3、并通過控制加濕電磁閥來控制回風(fēng)濕度。

當(dāng)檢測到回風(fēng)濕度≤加濕濕度設(shè)定,打開加濕電磁閥;

當(dāng)檢測到回風(fēng)濕度≥加濕濕度設(shè)定+加濕回差,關(guān)閉加濕電磁閥。

4、如果混水中心1被設(shè)定為啟用,采用比例積分三通水閥來控制混水中心1的送水水溫,水溫24-45℃可設(shè)置,默認(rèn)為35℃。

5、如果混水中心2被設(shè)定為啟用,采用比例積分三通水閥來控制混水中心2的送水水溫,如果是設(shè)定為定水溫,水溫24-65℃可設(shè)置,默認(rèn)為35℃。若被設(shè)定為氣候補償?shù)脑,則采用氣候補償采暖功能自動設(shè)置出水水溫:

 l 通風(fēng)

控制對象:風(fēng)機,新風(fēng)閥,混風(fēng)閥,熱泵,比例積分三通閥,回溫水泵,加濕電磁閥

1、剛開啟初始狀態(tài):風(fēng)機保持低速運轉(zhuǎn)、新風(fēng)閥打開,混風(fēng)閥關(guān)閉,熱泵、三通閥、回溫水泵、加濕電磁閥均關(guān)閉。

2、關(guān)閉狀態(tài):關(guān)機或切換模式

3、當(dāng)如果回風(fēng)濕度>除濕濕度(70-100%可設(shè),默認(rèn)為70%),進入以下除濕運行。

? 除濕運行

1)通過RS485通訊啟動熱泵1和熱泵2,并將模式設(shè)定為制冷,水溫根據(jù)“高級設(shè)置”中的設(shè)置參數(shù)運行;并啟動回溫用水泵。

2)并采用除濕用比例積分三通水閥來控制新風(fēng)機除濕后的風(fēng)溫,控制比例積分三通水閥來控制除濕后風(fēng)溫,風(fēng)溫10-18℃可設(shè)置,默認(rèn)為14℃;控制回溫用比例積分三通閥來控制送風(fēng)風(fēng)溫,風(fēng)溫10-24℃可設(shè)置,默認(rèn)為20℃。

(3)退出除濕運行:當(dāng)回風(fēng)濕度<65%,退出除濕運行,回到剛開啟初始狀態(tài)。

4)當(dāng)如果回風(fēng)濕度<加濕濕度設(shè)定(此值可設(shè)10-60%,默認(rèn)為40%),進入以下加濕運行。

? 加濕運行

1)開啟狀態(tài):當(dāng)檢測到回風(fēng)濕度≤加濕濕度設(shè)定,打開加濕電磁閥;

2)關(guān)閉狀態(tài):當(dāng)檢測到回風(fēng)濕度>加濕濕度設(shè)定+加濕回差(默認(rèn)為10%,1-20%可設(shè)),關(guān)閉加濕電磁閥,回到剛開啟初始狀態(tài)。

? VOC空氣質(zhì)量控制

當(dāng)回風(fēng)VOC<設(shè)定值時,打開混風(fēng)風(fēng)閥進入節(jié)能新風(fēng)狀態(tài),當(dāng)回風(fēng)VOC>設(shè)定值+回差時,關(guān)閉混風(fēng)風(fēng)閥進入全新風(fēng)狀態(tài)。

      l 度假模式

l 過濾網(wǎng)清洗提醒功能

l 過濾網(wǎng)更換提醒功能

l 熱交換芯清洗提醒功能

l 熱交換芯更換提醒功能

 

5 毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)的觸摸屏程序設(shè)計

觸摸屏主要實現(xiàn)房間氣候數(shù)據(jù)查閱、報警指示、故障查詢、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)記錄等功能。為了使用戶更方便地使用觸摸屏進行控制,在主控界面只設(shè)計一個按鈕,用戶選擇“回家”或是“離家”模式,方便簡潔。在參數(shù)設(shè)定界面上可以設(shè)定眾多參數(shù),用戶可以根據(jù)自己的需求來進行設(shè)定。數(shù)據(jù)記錄和故障查詢畫面可以供用戶查詢歷史數(shù)據(jù)和故障信息。另外,觸摸屏中還設(shè)置了諸多提示功能,方便用戶操作。觸摸屏的主控畫面如圖1所示,參數(shù)畫面如圖2所示。

7 論文-基于藍普鋒PLC的毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)6554.png 

圖1 觸摸屏的主控畫面

 

7 論文-基于藍普鋒PLC的毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)6567.png 

 圖2 觸摸屏的參數(shù)畫面

 6 系統(tǒng)特點

本文設(shè)計的毛細管網(wǎng)敷設(shè)空調(diào)控制系統(tǒng)使用簡單,操作方便,和自動防結(jié)露的保護能夠很好地滿足控制需求,而且可靠性高,設(shè)備投入少,維護方便,成本低,能夠達到最初的設(shè)計目的。

 

參考文獻

[1]邵宗義.毛細管網(wǎng)供熱供冷特性分析與工程應(yīng)用研討.供熱制冷

[2]任杰,蘭海,周井明.毛細管網(wǎng)平面輻射系統(tǒng)應(yīng)用與推廣.供熱制冷

[3]北京藍普鋒科技有限公司網(wǎng)站www.runpower.cn,2014年


 

狀 態(tài): 離線

公司簡介
產(chǎn)品目錄
供應(yīng)信息

公司名稱: 北京藍普鋒科技有限公司
聯(lián) 系 人: 王貴超
電  話: 010-62740825
傳  真:
地  址: 北京市昌平區(qū)東小口鄉(xiāng)都市芳園嘉湖園22號樓
郵  編: 100192
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