西门子plc可编程控制器和mcgs触摸屏在中央空调系统的应用

  一、概述　 

        近二十年来，随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，西门子plc可编程控制器在中央空调的应用范围不断扩大，应用需求也呈现多样化趋势，西门子plc包括功能性空调，改进、性能改进、节能环保、产品智能化。过去，只有北方需要冬季供暖，但现在越来越多的南方地区在冬季通过中央空调供暖。二十年前，只有少数高端建筑在夏天通过中央空调系统制冷。今天的商业建筑通常都配备中央空调系统以供冷却。过去，蔬菜和水果主要是通过自然环境来保存的。如今，越来越多的菜农、商人和使用者通过冷藏来保存水果和蔬菜。随着制药、食品等行业产品性能和质量的不断提高，对生产过程中原材料、半成品、成品的贮存环境提出了更高的要求。

　　如何运用先进实用的自动化技术控制和管理中央空调，是中央空调领域电气自动化从业人员的一个重要课题。为了使中央空调系统安全有效地运行，必须对压缩机、水泵和其他设备进行可靠的控制和有效的管理，必须收集各种设备的运行参数和状态数据。在此基础上，需要建立中央空调系统mcgs触摸屏监控平台，对一批设备进行集中管理和协调控制，随着自动控制技术的发展和互联网技术的发展，越来越多的中央空调厂商希望对分布在全国的中央空调机组进行监控和管理，掌握机组的实时运行条件，并以现场收集可编程的数据为核心运行网络提供预测性维护和改进产品技术支持。

　　目前，大多数中央空调机组由单片机控制器或PLC控制。仅实施基本的独立控制。尚未实施多个单元的集团控制和协调控制，尚未建立综合监控平台。因此，不同单元之间的联动功能较少，区域联合调度的可能性较小。

　　中央空调的控制过程需要与过程要求紧密结合。早期的中央空调大多由特殊控制器控制，如单片机。在原始条件下选择该方案是合理的。首先，smart plc控制器不提供用户可编程环境。所有控制程序都需要由smart plc控制器制造商完成，这不利于提高工作效率，不利于中央空调制造商的知识产权保护。其次，smart plc控制器的稳定性和可靠性比在各种恶劣环境下测试的PLC差。最后，smart plc控制器在开放接口和网络之间互连的性能更差，这不利于中央空调互联网系统的建设中央空调互联网系统方案设计

　　在设计中央空调系统时，首先要考虑系统的稳定性和可靠性，最后，我们必须完全整合中央空调机组的工艺要求。

图1中央空调互联网系统图

　　该方案设计的西门子plc的中央空调互联网系统具有三层结构，如图1所示。
       1)现场控制层

　　底层是场控制层。主要设备是PLC或基于PLC技术的专用控制器。它用于接收各种场信号，执行控制计算和输出信号以控制各种现场设备。输入信号包括模拟信号，如温度，压力和流量，以及开关信号，如压缩机和泵启动和停止。西门子plc技术的专用控制器还可以通过RS485等通信接口与现场智能电表交换数据，或通过标准接口与其他控制产品连接。 PLC或基于PLC技术的专用控制器通过串口连接到HMI。工作人员可以在中央空调机组附近调试和维护该设备。作为中央空调互联网系统的基本控制单元，基本控制器基于上述功能通过无线通信模块与中间监控层进行数据交互。目前，所使用的无线通信方法更多是GPRS。

　　2)中间监控层

　　中间监控层通过无线设备接收各种类型的现场数据，并在监控计算机上显示各种设备的运行状态和参数，监控软件运行在监控计算机上，处理和存储各种类型的数据，然后通过公共网络与中央监控系统进行交互。

　　3)中央监控系统

　　中央监控系统一般位于中央空调制造公司监控大厅。它由各种数据服务器、操作员工作站、工程师工作站、大屏幕显示器和打印机组成。

　　如果监测的中央空调单元的数量不是太大，为了提高系统的经济性，可以省略中间监控层，并且可以通过无线将基本数据直接传输到中央监控层。

  二、中央空调物互联网系统硬件选择

　　基于PLC或PLC的专用控制器是中央空调互联网系统的核心部件。控制器的选择决定了中央空调互联网系统的性能和水平。

　　西门子s7系列plc是作者开发的新一代plc产品。以下优点：

　　1、cpu性能优越，单指令处理时间0.1s，cpu车身采用rs232和rs485串口，单cpu可扩展10个模块。

　　2、编程语言符合iec 61131-3的国际标准，并有五种语言：st、ld、il、fbd和sfc.

　　3、支持各种标准的硬件和软件接口，可以与各种配置软件和人机接口无缝集成。

　　4、支持可以与各种设备相互连接的modbus和profibus通信协议。

　　5、终端可以插入，用于系统的实现和售后服务。良好的环境适应性，良好的电磁兼容性和较强的抗干扰能力。

　三、中央空调网络事物系统功能的实现

　　中央空调互联网系统侧重于中央监控系统，监控各种现场设备的运行参数和状态，并处理和管理各种类型的数据。中央监控系统使用完整的中文界面来启用多任务调度。高效的数据库提供了方便、快速、经济的大规模流程数据收集和存储，以及流程数据和管理系统集成，网络实时信息门户软件提供了基于网络的共同客户环境，中央plc控制系统的主要功能是：

　　1、收集各种操作数据，包括实时曲线、历史数据和故障记录;

　　2、通过监控屏幕、设置图表、修改图表等方式显示各种设备的运行状态和运行参数。

　　3、根据收集的操作参数和设备状态以及生产要求向每个设备发送指令。 4)向其他管理系统提供实时运营数据，以帮助改善企业管理。

　　在上位机调度管理下，西门子plc专用控制器可实现以下功能：

　　1、具有多种切换方式，系统可采用本地、远程控制和时间切换。

　　2、二阶模糊温度控制算法：系统采用二阶模糊控制算法plc控制系统负荷和负荷，比较反馈温度与设定温度的差异，以及规定时间内的温度变化趋势，综合考虑dge机组压缩机应执行的操作。

　　3、压缩机保护及平衡运行：系统保护压缩机不频繁启停，根据压缩机运行时间短时间启动压缩机，保证压缩机长时间运行。平衡运行。

　　4、CO压缩机控制和非满负荷保护：压缩机的压缩控制避免了压缩机频繁启动，非满负荷保护可防止压缩机在低负荷下长时间运行，不利于压缩机。

　　5、机组防冻功能：冬季机组自动启动防冻功能。防冻功能包括冷凝器的三级防冻液和蒸发器的防冻功能。

　　6、泵的检查功能：在过渡季节，长时间不用时应避免生锈。系统将自动启动泵检测功能。空调泵和井用泵将在规定时间内运行。

　　7、定时启动功能：每周7天，每周7次。

　　8、机组故障保护功能：系统具有完善的机组故障保护功能，包括缺相、压缩机故障、泵故障、排气温度高。此外，还有传感器短路和断开检测。

　　9、多级权限设置：设置用户和制造商权限，具有设置相应系统参数的特定权限。

　　10、mcgs触摸屏人机界面，西门子plc通过RS485与触摸屏连接，可显示系统运行状态，并在屏幕上改变系统参数，如目标设定温度、机组工艺参数、时间参数、机组功能参数等。

   四、典型应用案例

　　透过中央空调系统的互联网，管理人员不但可随时取得中央空调机组设备的静态资讯，更可实时及遥距地监察中央空调系统的运作状况，为提高中央空调系统的调度、管理和运行水平提供依据。采用中央空调系统的运行方式，达到节能减排的目的。

　　图2显示了通过互联网获得的中央空调装置的运行状态。屏幕可视地显示相关设备的操作参数。

        图2中央空调机组运行状态

  五、总结

　　随着对信息、智能和节能生活的追求，西门子plc可编程控制器在中央空调互联网的plc控制系统相结合是未来的发展趋势。随着互联网技术的发展，以互联网为基础的中央空调系统的设计和实施将具有广阔的市场应用前景。