第卷 !!第年 期月制冷与空调∀#∃∀%&#∀∋(%)∗∋∗+∋%∀一−〔∗/0,)∗+%(%)∗%∗&∃2341536 !!87一! !可编程控制器在精密恒温恒湿空调机组上的应用黄延明9速能冷暖设备有限公司:摘要本文介绍了西门子78一 !系列可编程控制器在我公司精密恒温恒湿空调机组系统上的具体应用着重讨论其控制系统的设计数据采集监测及其控制功能的实现以及78一 !在精密恒温恒湿空调机组分布式监控系统中的设计关键词可编程控制器精密恒温恒湿空调一模数转换%+;自由口网络通信∋;;<%,∋(%)∗)∃=8 !!;<,%∗∋%∀,)∗+%(%)∗%∗&7>7(#≅Α∋∗&>5ΒΧΔΒΕ八∗了#∀∗9Α<(%7(月,人了∋Η7(∀∋1(/ΒΦΔ=%()∗∋<<ΓΦ:Χϑ5Β61515ΦΔ/(Ι1ϑ351ΦΔ05ϑϑ0ΔΒ/Κ=8一 !!;<,ΔΒ/431/=ΛΔ/ϑ311ΔΒ5Δ3Λ6ΛΦ11/ΒΓΔΓ1ΔΒΕΛ6ΛΦ1ΧΒΦ=Δ3Γ4/11ΒΓΔ3ΦΙΔΛϑ5ϑ135Β/31ΓΔΛ14ΛΛΔ/ΒΙ5Λ211Β3151/ΒΝ1ΕΔΒ/ΒΦΙ1Λ6ΛΦ1ΧΔΕΒΓ5ΒΦ5/1/0011ΦΔ/一ΒΧ/ΒΔΦ/ΓΙ/ΟΒΦ/0ΔΠ1ΦΙ11/ΒΦ3/Β/0Κ4Β1ΦΔΒ/ΚΦΙΔΛΔΦ/3ΧΦΙ15ϑ15ΦΔ/ϑ0ΔΚ=8 !!;<,ΔΒ5Δ3/ϑ311ΔΛΔ/ΓΔΦΔΔΒΕΓΔΛΦ3Δ24ΦΔ/ΒΧ/ΒΛ6ΛΦ1Χ=ΕΔΝ1Β5ΛΟ100Θ#>Ρ)∀+73;3/ΕΦ35ΧΧ/35/ΕΔ120101/ΒΦ3/0013ΛΔ/Β;311Δ5Δ31/ΒΔΓ/ΒΦΔΒΕΔ∋刃1/ΒΝ13ΛΔ/Β;%+∃311ϑ/∗1ΦΟΣ1/ΧΧ15ΦΔ/Β/ΒΔ前言当今时代随着社会经济的发展城市计算机季也不间断现场经常无人值班具体有如下控制要求Τ网络通信网络等更是迅猛发展精密恒温恒湿空调的需求量与日剧增它不仅适用于计算机房和程9:能够有效地控制环境温度与湿度在一定9例如温度Τ要求的精度范围内Υ士℃控交换机房其广泛地适用于任何对环境有控制要相对湿度士ςΩ∀≅:求的地方如资料中心电力控制中心ΤΑ;7室9 :能够实时监测现场的各种状态显示当前被控环境的温度湿度9制冷加热加湿除湿:等状态Υ9ς:能够现场设定温湿度设定点及各种控制档案室洁净室测试及试验室电子元件生产线<∋∗环境等而采用何种产品作为精密恒温恒湿空调的电脑控制器关键是考虑该种处理控制器的编程能力抗干扰能力负载能力结构及其使用灵活性而西门子可编程控制器87一 !正是给了我们一个很好的选择它具有高性价比运行速度快参数包括启动延时转换延时温度湿度控制精度压缩机的轮换压缩机的最短开9停:机时间压缩机停机前的收液功能传感器校准等Υ系统组装灵活维护方便检试容易等特点在我公司的新产品上应用效果十分显著在可靠性经济性实用性上收到了很好的效果 9:能够声光指示发生的各种报警且有公共报警端子提供并记录报警发生的时间以备查阅报警包括气流不足过滤器堵塞排气压力过高Τ恒温恒湿空调的控制要求恒温恒湿空调要求常年运行即使是严寒的冬吸气压力过低水流量不足烟雾报警火警凝结水报警温度过高温度过低湿度过大湿度过小第期黄延明78Τ一 !!可编程控制器在精密恒温恒湿空调机组上的应用设备零部件保养维护时间报警以及用户特殊定制的报警等Υ9=:能够监测机组上的主要部件9马达加湿98:能够与中央控制中心计算机联网通信实现遥控监测及控制Υ9Ψ:能够为用户提供遥控开关机端子实现远器压缩机等:的累计运行时间方便用户作好预防维护工作Υ9Ξ:能够加密保护以防止非专业人员随意改动系统的重要控制参数Υ过程开关变量距离开关机组Υ9Ζ:能够停电后来电自启动ς系统配置及控制原理本机组系统的硬件结构如图过程模拟变量0所示控制参量变送器(+一 !!显示器=8一 !!!#? ς执行机构图硬件构成框图根据系统的控制要求;<,的数字%)[点数模数转换选用# 模拟扩展模块它为ς应在 =点以上且至少有 路模拟输入择=8我们选;<,路模拟量扩展模块直接和各控制参数变送器相连具有 −+,一 !!系列中的,;Α Ξ[继电器型%它位的分辨率电源取自;<,的] 带有!个)[点其中 个输人点Ξ个输出Θ输出可分别选择!一=−+,!一!−+,点电源为 =!−∋,Ψ=一 Ξ−∋,输出为=∴∋一ς!−+,巧一一 !Χ∋等标准信号作为输人信号一负载电流最大Θ口程序有储器为7+人机界面选用(+具有Ψ !!9也可选择触摸屏:字节数据存储器为7个∀7=通讯端Ψ字节具有;%一控制器 个可编程的功能键我们分别定义为机组开即可通过(+ !!来实时监9关:特殊功能状态报警复位部件运行时间报测机组的实际运行情况进行参数设定也可通过屏蔽双绞电缆与其他的;<,或上位机连接起来警记录温湿度设定参数配置用户通过它可方便的观察机组的运行情况及操作机组系统的运行联网通讯系统采用内部提供的] Ν+,电源为Ν外界被控环境的温度参数与湿度参数通过温湿度变送器变成标准的电信号9!一7参数传感器变送器传感器开关以及操作开关等提供使用的直流电源−!一!或一 !Χ∋:输入#? ς进行∋刃转换9内迄乡 −+!!!!!!!!!!!!口⊥【_0:⊥:__9:::Τ__口!!!!!!⎯一.口口_!!!!口口!!# !∀#< ς=一Ξ8ς一一一一一一一一∃∃∃∃∋()∗∗+继电器输出端子图∗控制原理图一一一%&制;<,冷与空调第卷部含有数字滤波:根据当前参数值与设定值将其接与 !Ν∋,见图度完成 比较根据内部的软件算法控制执行机构是否工大量的显示界面及控制功能全部由;<,的程作包括风机液路9除湿:电磁阀压缩机电加热器电极加湿器电动调节阀等系统联网工作过程中外界的各种报警经各种报警敏感开关输人;<,的数字输人9+0:端子;<,的软件由于=8一 !!具有灵活的联网方式供选择用户可根据需要选择经济可靠实用的联网形式在广大用户中出于监控方便成本经济上位机自由编程9用−Η程序根据这些信号的变化判断当前的报警并采取相应不同的措施分别处理,;Α ΞΝ,等:等方面的考虑我们选择自由有ς组输出端子可分别接不同的电口通信方式这需要双方编制共识的通信协议源为了绿灯指示机组的运行红灯指标机组有报如图信ς所示,;Α选用 Ξ其中!口用于通警并使峰鸣器发出蜂鸣声我们将其输出接与Ν+,] 口用于显示如若不需要显示可采用而对于那些执行机构的控制接触器线圈则,;Α =8一 !!=8一 !:9∀7 ς [Ψ==图ς==系统联网示意图程序设计数点模拟信号以温度9!位:模拟参数的计算9:!9 :一 !Χ∋模拟信号以温度9!一=!℃:一=!℃一7−:比例β比例函数为例见图92:函数为例见图95:温度αΦαβ!又9ς =−+,α一 =:ας =又温度ΞΦα!β!−+,!!β7[ς ∋0〕[ !ς [〕一 =∋』∋!∋%:[= 一 =ς !!!9∋0〕表示9∋0:表示∋刃转换值满量程以计小刃转换值满量程以ς 计小数点位:0Ξ0 寒χΨ =℃=!℃)℃ =℃=!℃图= 模拟参数计算图控制算法Βα?;Β]?0Βαα]?+。βΒ= 制冷和除湿比例项?;Β?0Β?+ΘΘ97;Β(Λ一δ;−Β:一在制冷系统的控制程序中对于制冷与除湿一般根据测点温度9湿度:与设定温度9湿度:之差积分项δ,火汀Δ(Γ97;Β7;−Β:]0采用;%+算法一微分项ΒαΘ,δ([火9;−Μ我们采用,;Α内部的%;+指令使用十分方便在=8 !!;−Β:采用改进的;%+算式Τ其中第期黄延明78Τ一 !可编程控制器在精密恒温恒湿空调机组上的应用7;Β;−Θ1(7第第ΒΒ采样时刻的给定值采样时刻的过程变量值δ;Ν第Β一一采样时刻的积分项Β第Β采样时刻的过程变量值回路指令有两个操作数;%+回路增益=8一 !!的;%+Τ采样时间间隔各分时间微分时间表(∋Η<#和<));其中(∋Η<#是回路表的起始(Δ(Γ地址<));是回路号Τ个字节:格式见表回路表包含Ζ个参数9ςΞ回路表参数描述类型输人输人人输人[输出输人人偏移地址址!域过程变量设定值Θ格式式;−描述述过程变量必须在给定值必须在Β实数数实数数实数数实数!!一!之间间7;。!一!之间间之间间Ψ Ξ输出值?增益输出值必须在!!一!增益是比例常数可正可负采样时间微分时间(实数实数数实数数输人输人输人输人[输出输人[输出出单位为秒必须是正数单位为分钟必须是正数 ! Ψ积分时间(Δ(Γ单位为分钟必须是正数积分项前项?δ过程变量前值实数数必须在必须在!!!一!之间间之间间ς ;Ν实数数!一!由表中可见在实际的应用中应进行输入转换和标准化即将给定值97;:和过程变量9;Ν:标过载定制风机延时及启动延时Υ9ς:在制冷与加热之间设立转换延时以防止准化成!!一!之间的实数同时还应确保输出频繁转换间延时9=:ΥΒ也为!!一!之间的实数:多级加热级间与多级制冷级间的加有级9在回路输出驱动输出之前正好相反将输出转换成相应的Ξ位整数在我们的控制回路中仅取;0比例积分控制同时增益取为负数呈反作用回路微分时间为!Υ必要的报警延时以防止误报警本程序充分利用了西门子=8一 !!内丰富的定时器代替常规的时间继电器用户不用再外接这样根据算法计算的输出控制压缩机的开启9制动:或电动调节阀的开启9关闭:调节实际制冷量输出时间继电器一般情况延时时间提供给用户可调=显示本系统有很多显示画面9近Ψ!条信息:要与用各比例系数可根据实际工况现场调节以保持系统的最佳性能= 户交流出于成本与性能的考虑选用组态全在;<,(+ !!其程序内(+ !!编程十分方便中英 加热和加湿文均可显示为了给用户提供一个友好的界面我采用一般的比例算法根据设定的比例控制带决定加热9湿:的执行们编制了状态显示报警显示设定参数部件运右时间等诸多显示画面9菜单:但在实际使用中发当控制的温度低于控制温度的比例控制带时启动加热具体可分成多级加热现(+ !!有一不足之处就是当编辑或确认后该条信息会立刻消失然后从开始第一条信息开始显示给用户的操作造成了很大的不方便因此为了解决这个问题本人编制了专门的显示程序利对于湿度当控制的湿度低于控制湿度的比例控制带时启动加湿=ς延时用上下键的标志位进行翻页显示并且实现循环本系统需要不少延时过程具体表现在如下几个方面Τ显示具体程序举例如下<+ΗαΤ以一状态显示界面为例假设有 页画面9:压缩机不能频繁启停定制ς一=分钟压状态显示计数%ς缩机最短运行时间及最短停机时间以保护压缩机Υ)−Η<+%∗,Η状态显示计数−ς [[利用向下的箭头翻页9 :为便于多组机组的逐台启动和防止电源状态显示计数制冷与空调第卷<+∋Ηχ+#,Η<+Η∋αα−ςς[[利用向上的箭头翻页包括设置开9关:机报警巡查等 ==本程序使用口可状态显示计数状态显示计数状态显示计数−ςς个字节作为缓冲区,;Α Ξ两口自由定义作为通讯根据表!一ςΨ 设置好通讯控制字口选用口!!在我们的机组中通讯由用户选择9ς!位通讯速率!一波特:数据无奇偶校验 !!)−Η<+Η∀=<+Η∀αα∴状态显示计数Ψ位数据位利用=8提供的接收发送中状态显示计数−断的功能随时接收来自上位机发送的控制信号!Ψ!根据信号的性质9读[写指令:执行相应的功能或者将现场参数发送给上位机或者按照上位机的命 − !状态显示计数−!令修改现场控制参数本系统使用控制字符=代Ψ!表读操作Ξ代表写操作在实际运用中可定期=<+∀∀∀=− ς8也可随时扫描实现实时监控7)!这里通讯双方应具有共识的通讯协议协议!8格式如下Τ−ς −ςς=联网通讯前面已提到本系统采用自由口通讯通讯双在传输过程中指令有可能受到任何的干扰而使原来的数据信号发生扭曲此时的指令当然是错误的为了侦测指令在传输过程中发生的错误接收方必须对指令作进一步的确认工作以防止被执行因此需使用校验码校验码的方式多种多样方一应一答为了提高效率设计将所有参数全部发给上位机由上位机程序进行筛选出合适有用的信息进行远程监控表 可以实时控制现场的;<,通讯控制字设置描述述在这里采用异或和的方法即是将要传送的数据以字节为单位作异或和并将此异或和也作为指令的一部分传送出去Υ同样地接收方在接到指令后以端口)端口7Ης!!7?Ης!!Η?7Η;ϑϑ<7Η!2自由口模式控制字节Γ222ΧΧ_000…00_7ς!Ξ7?ς!Ξ相同的方式对接收到的数据作异或和并与传送的值作对比若其值相等则代表接收到的数据是正确的ϑϑ奇偶选择!!αααα和和无奇偶校验7ς!87?ς!8在程序编制多个子程序及中断程序初始化程序用于初始化通讯!!偶校验无奇偶校验验奇校验验口读子程序是将发送数据写7ς!=7?ς!人发送缓冲区发送写子程序是将接收的数据译码并正确写人相应存储器校验子程序用于产生校验码接收中断程序用于接收数据发送中断程=Γ位每个字符的数据位!二二每个字符Ψ位每个字符8位波特波特波特特波特特7ς! 7?ς! 222自由口波特率!!!αςΨ!!!!αΖ !!序用于发送数据(ΔΧ到到上位机的程序可采用−13Η−,等编制由7ς!7?ς!!!!!!!αααααΖΞ!!Ψ!!!!Ξ!!ς!!控件完成在(ΔΧ;<,13事件中定时发送读取指令使得Ζ !!接收命令立即发送数据给上位机上 波特特波特波特特位机根据双方协定的波特率进行通讯以波特率无校验Ψ位数据位Τ7ς!!7?ς!!位停止位为例初始ΧΧ!!二协议选择化程序如下口和7ς!和7?ς!点到点接自由;;%[协议9;;%[从站模式:(ΔΧ(ΔΧ13130#Β5120Γα∃50Λ10!二口协议一一!二α主站模式式保留9缺省设置为9;;%[从站模式:::0%ΒΦ13Ν50α3Φ〕〕?7,εΧΧ0,9ΧΧ;/α0注每个配置都有一个停止位1ΒΛ7,/ΧΧ07ΦΦΔΕαΖ !!ΒΨ第期黄延明78一! !可编程控制器在精密恒温恒湿空调机组上的应用Β7,/ΧΧ0%ϑ4Φ?/Γ1α!Φα#!ΒΓ%Κ7,/ΧΧ0%ΒΗ4ΚΚ13,/4Β〕7,9ΧΧ0)这样在程序中根据传来的数据按约定顺!4ΦΗ4ΚΚ13,/4ΒΦα序地将数据中的信息分解出来根据要求显示修改远程开9关:机等实现实时远程监控具体上位Β7,/ΧΧ0%ϑ4Φ<1Βα!7,/ΧΧ0∀(Ι31ΛΙ/0Γα〕7,9ΧΧ07(Ι31ΛΙ/0Γ机程序本文不作论述=αα!∃50Λ1(Ι1341Ξ程序流程根据设计要求本系统的程序流程见图%Κ/7,/ΧΧ0;3Φ/ϑ1ΒΒ=7,/ΧΧ0;/3Φ/ϑ1Βα(上电初始化化通讯程序环境温度湿度计算算分别执行相应功能包括开[关机显示设定报警查阅等算法计算算根据计算结果分别执行除湿加热加湿等过程的程序序制冷报警判断图=Ξ程序流程图设计过程的几个不容忽视的问题;<,要求宜选用Ξ !−∋,控制电路较好.Ξ的输出;<,系统接地系统一定要保证良好的接地以最大的抑制干一工业产品选用一般选择继电器输出的 !!要考虑其输出容量=8一输出的最大值为−∋∴∋扰将=8 !!的所有地线端子同最近的接地点相表示的是最大负载即负载的冲击电流不能χ∴∋!作为接触器的控制线圈以Ψ功率计则在二连同时把;<,的?端也接到地上如果接地不作为线圈的冲击好就会引进部分干扰产生不可预见的结果Ξς !−∋,叭 下冲击电流%αΨ!、[ !−系统自启动此作用在恒温恒湿空调系统中十分重要因为!ςΞ∋满足φ∴∋的要求可以直接使用如使用的控制电源则冲击电流∴∋在 α−∋,%α!Ψ、叭[ −意外停电会造成机组停机机房一般无人在现场来电后机组应能保证立刻启动为了实现这一功9下转第Ψςς∋不满足φ的要求因此不能直接使用需接中间继电器因此为了使电路简捷除非特别页:制冷与空调第卷细小的露珠而且长期运行中可能出现一两滴水滴下Υ送风偶尔有水珠带出即轻微的针状物飞浅9轻根据上述凝露性能的等级划分运用上述检验方法在新产品质量评审产品质量改进验证在产品质量控制中能区分各种产品凝露性能质量的优劣为研发部门对产品的设计产品的综合整改提供了可靠的依据=微的喷水现象:Υ耐冷媒性能一般9少=Ω一!“Ω仍满足上述要求:Υ电器盒内无结露现象无安全隐患Υ91:严重不合格级Τ空调器箱体外表面结有较小结多凝露水珠而且长期运行中凝结水滴会连续滴下Υ送风中有较多水珠带出9严重的喷水现象包“”凝露现象与系统匹配结构设计保温材料及工艺制作均密切相关任何一方面不符合要求将括喷在风道出风格栅上:Υ耐冷媒性能差9少=Ω上述情况更严重:Υ凝露试验后绝缘电阻及电气强度不符合要求Υ电器盒内部出现凝露水等9注Τ满足上述的任何一个条件均属于严重不合格:会影响整机的凝露性能在新产品投人市场周期日益缩短的今天依据凝露性能等级划分标准合理的运用上述检验方法能较好的控制空调器的凝露性能质量9上接第Ξ 页:Β,,组态软件进行集中监控ΟΔ大大减少了冷库便并且克服了传统控制方案中许多致命弱点达到了安全可靠运行和高效节能的目的值得在更多的制冷系统中广泛推广应用管理人员的工作增加了系统运行的可靠性;<,的应用大大地提高了制冷系统的自动化水平和网络兼容性使系统的使用和维护更加简9上接第8Ζ页:能我们用一;<,位存储器?保持掉电前机组的工作状态即可实现Ξ方面提高程序的易读性另一方面节省;<,内部的存储器空间例如一程序就编制了报警复位编程技巧关机读写校验等子程序为了使程序易读易写保持修改前后一致性8结束语由78建议将变量都用符号表示这样当变量地址改变时仅修改程序符号表即可而具体的控制程序不用改变有效地提高了编程效率一 !!组成的机组经过实践效果显著抗干扰能力编程等方面都有独到之处在我们的产品上显现性能卓越今后在=8一 !!的应用且尽可能的编制控制子程序供主程序调用一上不断积累经验发挥其更大的作用参考文献%?∋(%,778一 !!可编程控制器系统手册 陈太和孙世龙电信机房空调安徽省邮电管理局ΖΖ8Ψ
