搜索
基于PLC大型楼宇空调节能控制的设计高见芳（湖南科技职业学院电子信息程与技术系长沙410118）摘要：该设计方案首先从节能减排的社会需求大环境进行分析，由于大型楼宇建设的加速，对楼宇节能技术的要求越来越高，因此大型楼宇节能减排的重要性就可想而知了，本方案结合网络技术，提出了基于PLC的楼宇空调节能的控制方案、控制原理。通过与常规方法进行技术对比，节能效果明显改善，达到了设计要求。关键字：modbus、组态软件、Modbus-TCPPLC-basedcontrolofalargebuildingairconditioningdesignofenergy-savingGao-jianfang(HunanVocationalCollegeofElectronicsandInformationScienceandTechnology,Changsha410118)Abstract:Thedesignofthefirstenergy-savingandemissionreductionfromthesocialenvironmentofgreatdemand,duetobuildingconstructionofJiaSuDaXing,rightbuildingenergyJishu'srising,sotheimportanceoflargebuildingsonenergysavingandemissionreductioncanimagine,andthecombinationofnetworktechnologyprogram,proposedPLC-basedcontrolschemeforenergy-savingHVACcontroltheory.Technologywithconventionalmethodsbycomparison,significantlyimprovedenergy-savingeffect,meetsthedesignrequirements。Keywords:modbus,configurationsoftware,Modbus-TCP一引言节能减排指的是减少能源浪费和降低废气排放。我国“十一五”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。基于PLC大型楼宇空调节能控制系统，就是为此目的而设计的。大型楼宇控制面积大，能达到几十万平方米以上，控制要求明确，目的清晰：1、采用最先进和稳定的控制方案2、在保证舒适度和安全性的情况下，进行节能减排3、整个系统的性价比高，应比进口的同性能产品有较大的价格优势4、服务快捷便利，能在数小时之内提供远程或现场的技术服务5、在楼控没有调试完毕之前，或者网络出现问题时，能单独运行，不依赖于楼控系统。二系统结构与控制原理2.1系统结构整个技术方案均按模块化设计，每个风机房单成系统，提供工业以太网或modbus接口供楼控调度。图1、系统布局示意如上图所示，整个大厅由多个风机房送风，每个风机房内有3至6台风机，每台风机均有一套独立的控制系统，接收平面工控机下传的控制信息，并采集其供风区域的温度、湿度、CO2含量及风机、冷水的相关参数，完成控制功能，并将显示数据显示在其供风区域的触摸屏上，同时上传监控数据和报警信息。图2、风机房示意图每个风机房单独成为一个监控系统，每个风机的控制系统均通过Modbus-RTU现场总线组网，并由一个带组态软件的平面工控机负责监控，同时工控机提供Modbus-TCP工业以太网与楼控系统进行组网。图3、单风机控制示意图每台风机均有一套独立的风机控制器，它通过现场总线从大厅的现场采显控制器处采集现场的温湿度和CO2含量，然后结合风机、冷凝器、过滤网的各种参数，采用双闭环方式进行控制。图4、单风机出风口附近示意在单一风机的供风区域有一个单独的现场采显控制器，其负责将现场的温湿度变送器和空气质量仪(CO2)的信号采集，并通过现场总线上传给风机控制器，同时它还是现场显示触摸屏的从设备，供其显示当前区域的温湿度和空气质量信息。2.2控制原理1、采用先进的双闭环控制算法优先控制水量，保持风量在一个相对固定的值，当温度不在控制范围内时，采用模糊PID算法对水阀进行调节，使温度稳定，只有当水阀已调到头了或者被控温差较大时才动用第二个控制环路，调节送风量，从而尽可能的保证送风量稳定舒适。2、节能效果好对于所有的风机水泵系统中，因为常常会放大一档选择电机，所以很多电机的功率是有余量的，但这多余出来的部分并未转换为风量，而是变成了热能。将这多余出来的能量减少，这就是风机水泵节能的核心。因此风机节能的2个重点：A、不影响原有功能；B、原设计有余量有节能的空间（或当前运行环境有余量）通常的风机的风量裕度为5%～15%（天气凉爽时会更多），风压裕度为10%～20%。设计过程中很难计算管网的阻力、并考虑到长期运行过程中发生的各种问题，通常总是把系统的最大风量和风压裕度作为选型的依据，但风机的型号和系列是有限的，往往选取不到合适的风机型号时就往上靠，裕度大于20～35%比较常见。比较常用的方式则是简单的调节风机频率，但在国家节能委员会的检测过程中发现，因为变频器在低频驱动时，变频器本身的效率大大降低，同时电机在低频的铜损急剧提高，使整个系统不光不节能反而多耗能。如图示为风机风压H-风量Q曲线特性图:图5、风机风压H-风量Q曲线特性图n1-代表风机在额定转速运行时的特性；n2-代表风机降速运行在n2转速时的特性；R1-代表风机管路阻力最小时的阻力特性；R2-代表风机管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。采用变频调速，风机转速由n1下降到n2，这时工作点由A点移到C点，流量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机所需的功率正比于H3与Q2的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。三、结论通过采用PLC对大型楼宇节能控制能够达到舒适度高、节能效果好、成本较低、维护方便快捷、服务周全便利、全分布式控制，独立性强，当楼控出现问题时可独立运行、支持远程和异地的GPRS编程调试和可靠性高。参考方献：[1]PPC系列PLC中文手册[Z].2010。[2]吴丽等电气控制与PLC应用技术[M].机械工业出版社.2008[3]王少华等电气控制与PLC应用[M].中南大学出版社,2008作者简介；高见芳，（1975—），男，（汉）湖南郴州人，讲师，硕士研究生，研究方向嵌入式技术方向湖南省长沙市湖南科技职业学院（暮云校区）电子信息工程与技术系邮编：410118联系人：高见芳手机：13975887743gaojianfang7527@163.com