罗克韦尔NX7系列控制器在中央空调机组中的应用

2012/2/3 9:09:15

一、引言
  在商业和工业的中央空调系统中,主要有风冷和水冷两大类组成,在这基础上再延伸有风-风机组、风-水机组、水-水机组、水-风机组等等,而水冷螺杆机组在水冷中是最具代表性的;水冷螺杆机组一般放在地下室,屋顶或地面上,虽然在屋顶上或地面上有挡风遮雨的棚或屋,但在夏天高温高湿的恶劣天气,对电器元件也是一种考验;选用Rcokwell Automation OEMax NX7系列小型可编程控制器(PLC)作为控制系统的核心,NX7 PLC具有结构紧凑、运算速度快、功能齐全、本体自带四路模拟量等特点,此控制器系统不但能对每一个输出实现精确控制,结合其它控制元件和软件设计,还能实现运行参数的自动调整和故障诊断,并能储存历史上发生的每一个故障信息。

二、水冷螺杆机组空调系统的组成
  图1为水冷螺杆机组工作的原理图。水冷螺杆机组通常在空调水泵和冷却水泵正常工作、管道水系统正常的情况下,当水温满足要求的时候才启动压缩机,压缩机工作后产生的高温高压的氟里昂经过冷凝器的冷却→干燥过滤器→系统电磁阀→节流装置膨胀阀→蒸发器→返回到压缩机形成一个循环制冷系统。


图1水冷螺杆机组工作原理图


  因为空调机组的核心制冷部件就是压缩机,所以针对压缩机的制冷系统就需要更好的保护,如错相缺相保护器、过电流保护器、内部线圈过高保护开关、防冰冻保护等;考虑到机组输入与输出的点数,又要选择最优方案,控制系统选用了一个具有8路继电器输出、12路数字量输入和4路模拟量输入的NX7-20ADR-4A模块,此外,系统还选用罗克韦尔自动化公司的PaneView C600系列的2711C-T6M触摸屏作为显示、交互设备,它通过专用电缆与PLC主机模块相连,主要用于参数的设置、报警显示、定时开关机组、设备运行状态指示、启停按钮、记录压缩机的一些运行数据等等,触摸屏的使用为系统创建了一个友好的交互环境。
  图2所示为系统的电气原理图。PLC的开关量输入0.0~1.0均为数字量信号,作为压缩机的保护点;PLC的输出点通过内部继电器输出实现对压缩机的四个容量阀控制、压缩机分线圈启动控制、两个水泵的控制;PLC的模拟量输入IV0~IV3为四个电压型的信号,作为空调温度保护和机组的四个温度监控及压缩机工作的条件。


图2水冷螺杆机组电气原理图


  通过对触摸屏2711C-T6M的屏幕点击,可以直接在屏幕上进行过程控制,图形按钮及自解释说明等特点使操作更加简单、方便,同时触摸屏采用目前最新Ethernet技术,利用宽带网络线实现触摸屏与电脑的连接,只要设置准确电脑与触摸屏的IP地址一致,直接点击电脑操作系统自带的Internet Explorer V7.0版本或Firefox V2.0版本软件,就可以打开触摸屏设计软件,而不需要在PC机上安装专门的触摸屏设计软件。2711C-T6M触摸屏还具有IP65保护等级,工作环境温度为0~50℃,宽电源输入18~30VDC等特点,并全面支持汉字显示;通过通讯电缆与计算机联网,还可以实现中央空调运行状态的远程监控。

三、程序设计
  罗克韦尔自动化公司的OEMax NX7系列小型可编程序控制器(PLC)使用基于Windows平台的编程软件包WinGPC4.11,采用梯形图方式编程,整套程序由1个主程序和11个子程序组成,11个子程序为:初始化程序、时钟程序、温度程序、状态程序、设置程序、定时程序、工作模式程序、启停程序、故障诊断程序、故障复位程序、限时运行程序。
  图3所示为程序控制流程图。PLC上电后,程序开始执行,若为上电后的第一个周期,则调用初始化子程序,把PLC的各个继电器输出点、机组参数、功能按钮等设置为初始值、默认值;在以后的扫描周期内不再执行此段程序。然后检查复位要求,若无这样的请求将直接执行下一步;接着系统检测是否有报警,若有调用故障诊断子程序,机组也不工作,排除故障后程序从初始位置运行。触摸屏子程序主要处理与触摸屏的显示、设置有关的一些变量值、机组的功能选择、设备的操作等等。时钟、温度、状态、设置、工作模式等子程序主要是配合主程序工作和触摸屏显示之用。限时运行子程序主要是为商业销售而编制的一段限时运行程序。当通过触摸屏启停按钮启动后,控制程序检测空调侧的水温,若不满足,则压缩机开始工作,容量从百分之25%逐步加载到100%运行;当水温满足要求则从100%减载直到停机。


图3  程序控制流程图


四、结束语
  罗克韦尔自动化公司OEMax NX7系列小型可编程序控制器(PLC)产品良好的性能使得此控制系统具有很高的稳定性,这对适用于中央空调设备也是至关重要的;同时PLC的指令系统丰富,编程操作简单等特点也使开发周期变短,现场调试方便。

刘斌  花荷琴   江苏中科能凯夫空调有限公司

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