PLC在中央空调监控系统中应用

1. 引言
某空调公司中央液态冷热源环境系统是利用我国具有自主知识产权的浅层地能(热)采集技术和先进的系统成套技术，实现对建筑物的冬季供暖、夏季制冷、日常提供生活热水功能。为了更好实现对分布在全国各地的中央液态冷热源环境系统运行状况进行监视，为用户提供方便快捷的增值服务，缩短现场故障的排除时间，基于LM系列PLC建立了一套中央空调监控系统。
本系统的安装极其简单，软件系统的安装及使用也非常易懂。在维护性方面，系统的接线十分简洁CONTROL ENGINEERING China版权所有，而主要设备的可靠性很高，维护性能好。
2. 中央液态冷热源环境系统介绍
中央液态冷热源环境系统由能量采集系统、能量提升系统和末端能量释放系统(包括生活热水系统)三部分组成。能量采集系统采用单井抽灌技术以地下水为介质，以水泵作为输送动力，将浅层中的热能采集后送入换热器，与来自能量提升系统的循环水进行热交换，使循环水不断地获得热量。
能量提升系统由蒸发器、冷凝器、压缩机和膨胀阀等组成，按热泵原理进行工作。蒸发器中的液态制冷剂吸收循环水中的热量后汽化，被电动压缩机吸入后加压，然后进入冷凝器与末端循环水进行热交换，释放出热量，同时制冷剂冷凝成液体，经膨胀阀节流降压后再次进入蒸发器，完成一次循环。
末端能量释放系统的循环水在冷凝器吸取热量后，经末端循环泵输送到风机盘管等散热设备对建筑物进行供暖或经换热器对自来水进行加热。加热后的自来水被作为生活热水输送到所需的地方。
上面是以冬季供暖过程讲述中央液态冷热源环境系统，夏季制冷过程是冬季供暖的逆过程。
3. 设计方案
3.1 系统总体设计方案
根据中央液态冷热源环境系统分布分散的特点，利用目前先进的网络通讯技术，实现对系统的远程监视。整个中央空调监视系统由本地监视系统和中央监视系统两部分组成。本地监视系统负责中央液态冷热源环境系统的就地监测;中央监视系统设置在公司总部，负责完成对分布全国各地的本地监视系统实时数据的采集、汇总及存储，并通过视频技术进行有效的现场数据展示，实现对多套中央液态冷热源环境系统的远程监视。
采用本地监视和远程中央监视相结合的方式，系统结构简单，运行稳定可靠;结合用户现场情况，通过Internet网络或电话拨号等多种方式建立远程连接，有效降低运营成本;功能强大的组态软件，可以灵活的满足用户的实际需求;系统维护简单、具有良好的可扩充性。系统总体结构如图1所示。

图1 空调监控系统结构图

3.2 本地监控系统设计方案
本地监视系统由本地监测站和数据采集PLC构成。现场数据的采集是采用和利时的LM系列可编程序控制器(PLC)，通过RS485串口与现场能量提升器控制系统相连，实现数据的实时采集和上传。 LM系列可编程序控制器是杭州和利时自动化有限公司推出的新一代高性能PLC产品。该产品完全由和利时公司自主设计、自主开发，它充分融合了计算机技术、通信技术、电子技术和自动控制技术的最新发展成果，全面吸收了众多自动化技术和应用专家多年来在PLC领域的技术精华。该产品在方案设计、硬件选择、软件功能、网络通讯、用户接口等方面充分考虑用户的使用习惯和应用现场的特点控制工程网版权所有，是一款高性能高品质的PLC产品。通过触摸屏(TPC105-TC22H)以总线的方式分别读取各个PLC控制站的数据，其结构示意图如图2所示。

图2 本地监控系统示意图

本地监测站采用MCGS人机界面(HMI)，实现对中央液态冷热源环境系统的就地监视和系统管理，其主监控界面如图3所示。

图3 空调监控系统监控界面

3.3 远程监控系统设计方案
在本地监测站上通过OPC接口，将所监测到的数据传给OPC客户端，然后在客户端将所收到的数据通过打包成UDP格式，并通过因特网将软件包数据传送到中央监视系统，在中央控制系统接收到数据后再将打包的数据解释成本地站所读取的数据，从而达到中央控制系统与本地监控系统数据的实时性和一致性。
中央空调监视系统的数据传输方式主要有三种，即ADSL、Modem和企业专线宽带。选择哪种方式实现中央液态冷热源环境系统数据的上传，要根据用户现场的具体情况而定。总体原则是要充分利用用户现有的网络环境和上网条件，尽最大可能地降低用户端的运行成本，保证系统的可靠稳定运行。
4. 监控系统功能
4.1 中央监视系统功能
在公司总部建立中央监控室，以实现对现场系统的远程集中监视和管理。
中央监控室设HiRis(实时信息系统)服务器一台和若干监控计算机。HiRis服务器与企业局域网防火墙相连，采用公网IP地址，负责现场数据的接收和存储。监控计算机上运行和利时公司的HiRis实时信息系统软件，完成对整个系统的监视管理。
可以通过Web方式进行现场组态画面和实时数据的发布和展示控制工程网版权所有，这样管理者在自己的办公室就可以通过IE浏览器进行现场运行情况的浏览。
4.2 本地监控软件的特点及功能
MCGS是人机界面(HMI)，负责系统的在线监控、操作、控制、调试、维护。完成数据显示、数据分析和操作员操作三类功能，细分为以下几个方面：
(1)实时数据的收集处理和显示。由本地监控站收集和处理来自各现场控制站的实时数据，形成上层人机界面的实时数据库;可以在流程画面上以某种形式显示这些数据，也可用在趋势的跟踪记录、报警判断等功能中。
(2)图形显示。可通过多种途径切换到各个图形页面，在画面上可以显示各种各样的平面、立体图形控制工程网版权所有，还可显示有人机交互功能的各种动态对象;能够实现会话操作，完成对现场生产设备的监控。
(3)报警监视。完成报警信息的收集处理;在报警画面上分类显示报警信息。如模拟量、开关量、硬件设备和系统运行状态等。
(4)历史数据管理和趋势查看。完成历史数据的收集处理;在趋势画面上显示点值的历史变化曲线或实时变化曲线，可以设置趋势组，每一副趋势画面可显示多条曲线，同时可以查看曲线上每一采样时刻的具体值。
5. 总结
本文主要介绍了LM 系列PLC在空调监控系统中的应用，实时读取现场空调机组的数据和将现场数据实时地传输到中央控制室，从而实现远程监视功能，改变了以往人力抄表的状态，减轻了劳动强度，节约了成本，达到实时监视的功能。