基于PLC仿真太陽(yáng)能輻射空調(diào)器控制系統(tǒng)探究

周亞?wèn)|，王 軍，何田野

(海南職業(yè)技術(shù)學(xué)院,海南海口570216)

0 引言

太陽(yáng)能輻射空調(diào)器專(zhuān)利自獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)后,在海南某學(xué)校辦公事務(wù)大廳得到初步試驗(yàn),但其自動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)不成熟,其實(shí)際制冷節(jié)能效率與其理論值相差較大,文中以日本三菱FX2N-48MR 型的PLC 為基礎(chǔ)，將太陽(yáng)能輻射空調(diào)器各主要硬件部分利用PLC程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制應(yīng)用，是通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)，給出了詳細(xì)的PLC程序設(shè)計(jì)過(guò)程，并利用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的自動(dòng)控制。PLC 控制具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠，控制靈活等特點(diǎn)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)制冷制熱節(jié)能預(yù)期效果。

1 系統(tǒng)組成及控制要求

1.1 系統(tǒng)組成

太陽(yáng)能輻射空調(diào)器的結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖1所示，系統(tǒng)由太陽(yáng)環(huán)路、冷卻水環(huán)路、冷凍水環(huán)路、供冷空調(diào)環(huán)路、新風(fēng)調(diào)濕環(huán)路組合而成。

其中1、太陽(yáng)冷水器；2，冷水器泵；3、冷水器電磁閥；4、管網(wǎng)泵；5、管網(wǎng)節(jié)流閥；6、管網(wǎng)電磁閥；7、毛細(xì)管網(wǎng)；8、新風(fēng)裝置；9、冷卻塔；10、輔助水冷冷水機(jī)組；11、冷卻泵；12、冷卻節(jié)流閥；13、冷卻塔電磁閥；14、新風(fēng)節(jié)流閥；15、新風(fēng)電磁閥；16、新風(fēng)泵；17、新風(fēng)貯冷水池；18、機(jī)組泵；19、機(jī)組電磁閥；20、機(jī)組節(jié)流閥；21、水池節(jié)流閥;22、水池電磁閥；23、水池泵；24、貯冷水池；25、冷水器節(jié)流閥。

圖1 太陽(yáng)能輻射空調(diào)器系統(tǒng)組成圖

1.2 硬件控制設(shè)計(jì)

每天正常使用時(shí),供冷空調(diào)環(huán)路的毛細(xì)管網(wǎng)電磁閥、管網(wǎng)泵，新風(fēng)調(diào)濕環(huán)路的新風(fēng)電磁閥、新風(fēng)泵系統(tǒng)正常工作，以把貯冷水池中水的冷量輸至房間釋放，降低房間的溫度。新風(fēng)節(jié)流閥、毛細(xì)管網(wǎng)節(jié)流閥為變頻閥門(mén)，根據(jù)室內(nèi)溫度控制其水流速度。組態(tài)王控制圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)毛細(xì)管網(wǎng)環(huán)路、新風(fēng)環(huán)路組態(tài)圖

太陽(yáng)冷水器環(huán)路，其主要目的是將貯冷水池中的水通過(guò)太陽(yáng)冷水器每天溫度最低時(shí)循環(huán)制冷，PLC定時(shí)器自動(dòng)啟動(dòng)太陽(yáng)冷水器、冷水器泵、冷水器電磁閥、冷水器節(jié)流閥達(dá)到制冷卻水效果,保證毛細(xì)管網(wǎng)正常供冷需求。此過(guò)程太陽(yáng)冷水器正常工作時(shí)，毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)可同時(shí)打開(kāi)。組態(tài)王控制圖如圖3所示

圖3 冷水器環(huán)路及系統(tǒng)正常啟動(dòng)組態(tài)圖

圖4 貯冷水池輔助水冷機(jī)組環(huán)路啟動(dòng)組態(tài)圖

當(dāng)供冷空調(diào)溫度較高不能滿足制冷時(shí)，說(shuō)明貯冷水池水溫較高，此時(shí)關(guān)閉毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)及新風(fēng)系統(tǒng)，強(qiáng)制啟動(dòng)輔助水冷冷水機(jī)組工作，啟動(dòng)水池泵、水池電磁閥、水池節(jié)流閥，使貯冷水池中水溫降到空調(diào)所需的溫度。毛細(xì)管網(wǎng)制冷時(shí)，整個(gè)程序再回到供冷環(huán)路，達(dá)到制冷效果。供冷時(shí)，可同時(shí)制冷。組態(tài)王控制圖如圖4所示

當(dāng)新風(fēng)貯冷水池水溫高于調(diào)濕溫度時(shí)，輔助水冷冷水機(jī)組再工作，機(jī)組電磁閥、機(jī)組泵啟動(dòng)，毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)閉，使新風(fēng)貯冷水池水溫降到新風(fēng)調(diào)濕所需的溫度。啟動(dòng)新風(fēng)泵、新風(fēng)電磁閥，供冷空調(diào)的同時(shí)，進(jìn)行新風(fēng)調(diào)濕.組態(tài)王控制圖如圖5所示

1.3 I/O分配

如圖所示為PLC的I/O 接線圖，選用FX2N-48MR的PLC，系統(tǒng)共有25 個(gè)輸入設(shè)備和7個(gè)輸出設(shè)備分別占用PLC 的25 個(gè)輸入點(diǎn)和7 個(gè)輸出點(diǎn)。為了保證在緊急情況下（包括PLC 發(fā)生故障時(shí)），能可靠地切斷PLC 的負(fù)載電源，設(shè)置了總停止X21銨鈕及啟動(dòng)X20銨鈕。

圖6 系統(tǒng)I/O分配圖

1.4 程度設(shè)計(jì)

根據(jù)本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)要求將系統(tǒng)分為9個(gè)部分程序設(shè)計(jì)，分別為自動(dòng)啟動(dòng)冷水器程序，毛細(xì)管網(wǎng)環(huán)路啟動(dòng)程序，冷卻塔啟動(dòng)程序，輔助冷水機(jī)組啟動(dòng)程序，新風(fēng)環(huán)路啟動(dòng)程序，新風(fēng)風(fēng)機(jī)開(kāi)啟程序，新風(fēng)貯能輔助冷水機(jī)組啟動(dòng)程序，貯能水池水溫較高時(shí)停止程序，新風(fēng)貯能水池水溫較高時(shí)停止程序，對(duì)制冷溫度要求高時(shí)啟動(dòng)輔助冷水機(jī)組程序，總啟動(dòng)與停止程序。總程序如下

圖5 新風(fēng)貯能水環(huán)路正常啟動(dòng)組態(tài)圖

1.5 組態(tài)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)運(yùn)用GX Developer組態(tài)王，系統(tǒng)對(duì)水泵（驅(qū)動(dòng)電磁閥、節(jié)流閥）可進(jìn)行單獨(dú)開(kāi)與關(guān)的控制，這樣有效實(shí)現(xiàn)了節(jié)流控制，同時(shí)利用控制銨鈕對(duì)系統(tǒng)的啟動(dòng)控制、停止控制、貯冷水池溫度高時(shí)控制、制冷需要較高時(shí)控制、新風(fēng)水池高溫時(shí)控制，配合PLC及各環(huán)節(jié)溫度傳感器、水流量傳感等實(shí)現(xiàn)適時(shí)的管理與監(jiān)控，同時(shí)利用自動(dòng)與手動(dòng)的適時(shí)控制，有效節(jié)約效能，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能輻射空調(diào)器與普通溫差空調(diào)相比節(jié)能70%以上的預(yù)期。

2 結(jié)論

文中通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能輻射空調(diào)器各組成部分進(jìn)行控制分析，利用PLC及組態(tài)控制軟件實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，并給出了系統(tǒng)運(yùn)行的詳細(xì)遞形圖及組態(tài)控制圖。如果再配合各主要部分及各房間溫度傳感器及水流控制器可即可完全實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全自動(dòng)控制，為專(zhuān)利的成果轉(zhuǎn)換及實(shí)現(xiàn)節(jié)能預(yù)期打下基礎(chǔ)。

周亞?wèn)|;梁棟;龐鴻山;邢詒存.太陽(yáng)能輻射空調(diào)器.中國(guó)專(zhuān)利：ZL 201210282428 2012-08-10

第三作者:何田野,1990年12月生，男，湖北陽(yáng)新人，從事電子、太陽(yáng)能自動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)研究