1 引言
商場等大型建筑采用中央空調(diào)系統(tǒng)主要是為人群提供舒適的環(huán)境，但在追求舒適的同時往往也會消耗了大量的能源。如何有效地解決這個問題，就需將環(huán)境對人的影響進行分析。資料顯示，室內(nèi)空調(diào)溫度與耗能量有直接的關(guān)系，因此，通過合理的設(shè)定室內(nèi)空調(diào)的運行參數(shù)，既可以滿足人體對環(huán)境舒適性要求的同時，又可以達到節(jié)能的目的，降低空調(diào)系統(tǒng)運行時間，節(jié)約費用。
隨著變頻技術(shù)的日益成熟，利用變頻器、plc、人機界面、溫度傳感器等自動化產(chǎn)品構(gòu)建的自動控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，既滿足了人體對環(huán)境舒適性的要求，有達到了節(jié)能的目的。采用臺達自動化產(chǎn)品及devicenet現(xiàn)場總線產(chǎn)品組建中央空調(diào)控制系統(tǒng)，不僅滿足了上述的要求，并且便于安裝調(diào)試，并由于減少了現(xiàn)場接線，極大地提高了控制系統(tǒng)的可靠性和實時性。
2 中央空調(diào)系統(tǒng)的特點
在本項目中，中央空調(diào)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)賣場一至三層的冷暖供給，其中一層主要為商鋪和車庫，二、三層為賣場區(qū)域。因賣場商品分區(qū)擺放，各區(qū)域功能不同，造成人流密度分布不均，導(dǎo)致各區(qū)域溫度、co2濃度差異，同時考慮到超市空調(diào)為懸掛式安裝、冷(暖)風(fēng)分區(qū)供給、就地回風(fēng)，所以本系統(tǒng)采用通過devicenet現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)進行區(qū)域控制、局部微調(diào)、集中管理的控制策略。
另一方面，不同時間、不同時段人流量差異較大，溫度、co2濃度也伴隨人流量的變化而變化，如人流量在周末、節(jié)假日增多，平時相對較少，溫度、co2濃度也在周末及節(jié)假日相對較高。本套自動控制系統(tǒng)會根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境對溫度、co2濃度自動調(diào)節(jié)。
3 中央空調(diào)系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計
3.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)空調(diào)機組分布特點，對于co2濃度和室內(nèi)溫度采用區(qū)域控制；冷(熱)水和風(fēng)機采用vwv、vav混合控制模式，由此達到舒適和節(jié)能目的。
整個大樓共分為三層，一層3臺ahu，二層3臺ahu，三層2臺ahu、1臺pah，每層都由不同的功能區(qū)域組成。所有ahu和pah由1臺總控制器來負(fù)責(zé)整體控制。每臺ahu、pah都有1臺各自獨立的控制箱?？刂葡到y(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。
3.2 總控制器結(jié)構(gòu)
總控制器主要由觸摸屏、plc以及dvpdnet掃描模塊構(gòu)成?？偪刂破魍ㄟ^臺達的devicenet總線與現(xiàn)場控制器通訊，進行數(shù)據(jù)交換。
觸摸屏通過rs485總線以modbus協(xié)議與總控制器通訊，監(jiān)視各臺ahu的運行狀態(tài)。現(xiàn)場控制器的溫度、co2濃度可以通過總控制器的觸摸屏來設(shè)定，設(shè)定好的數(shù)據(jù)通過devicenet通訊分發(fā)給各現(xiàn)場控制器。
通過dvpdnet掃描模塊對整個網(wǎng)絡(luò)進行管理，并通過人機界面顯示各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的狀態(tài)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點發(fā)生異常時，相應(yīng)的指示燈點亮。實時顯示掃描模塊的狀態(tài)，當(dāng)掃描模塊發(fā)生錯誤時，顯示掃描模塊的錯誤代碼。
3.3 現(xiàn)場控制器
現(xiàn)場控制器主要由dna02模塊、plc、變頻器、接觸器等部件構(gòu)成?，F(xiàn)場控制器接受總控制器的溫度、co2濃度設(shè)定指令。現(xiàn)場控制器之間還可以通過總控制器實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，將采集到的溫度、co2濃度等信號傳送給與該區(qū)域相關(guān)的其他現(xiàn)場控制器?，F(xiàn)場控制器控制ahu、pah空調(diào)機的風(fēng)機轉(zhuǎn)速、冷(熱)水閥門開度和新風(fēng)閥開度來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和co2濃度。
3.4 ahu的控制流程
ahu操作箱可以選擇自動控制或手動控制。自動控制時，現(xiàn)場溫度及co2濃度由臺達plc智能控制在允許的設(shè)定范圍內(nèi)；當(dāng)操作箱出現(xiàn)故障時(如傳感器損壞、出現(xiàn)通訊故障等)，可以選擇將變頻器以固定頻率運行或者工頻運行，以便檢修。
3.5 對于co2濃度和人流量的處理
在賣場中，根據(jù)空間區(qū)域布置co2傳感器位置，主要在人員集中密集處采集co2濃度值。co2傳感器就近接線于現(xiàn)場控制箱的plc，此信號經(jīng)過集中控制器發(fā)送給本區(qū)域相關(guān)的空氣處理機組的控制器，然后由各臺ahu通過調(diào)整新風(fēng)閥門開度來引進新風(fēng)量，調(diào)節(jié)室內(nèi)co2濃度。新風(fēng)閥門的開度的大小是通過co2濃度、室外溫度的目標(biāo)值依據(jù)其權(quán)重的大小來進行pid控制的。
3.6火警連鎖
本系統(tǒng)與安防系統(tǒng)連動，當(dāng)發(fā)生火警時，總控制器上人機出現(xiàn)報警畫面，同時空調(diào)機停止工作，水閥、風(fēng)閥關(guān)閉，排煙系統(tǒng)啟動，排出煙霧。本系統(tǒng)提供一個干接點與安防系統(tǒng)連動。
4 devicenet網(wǎng)絡(luò)配置
4.1 模塊設(shè)置
按照表1分別對網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點進行設(shè)置。
4.2 devicenet從站的配置
(1) 打開devicenetbuilder軟件，軟件界面如圖2所示。
圖2 devicenetbuilder軟件界面
[DividePage:NextPage]
(2)選擇“設(shè)置(s)”功能點“通訊設(shè)置”，選擇“系統(tǒng)通道”指令，如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)通道設(shè)置
(3)在此對計算機與 sv
主機的通訊參數(shù)進行設(shè)置。如“通訊端口”、“通訊地址”、“通訊速率”、“通訊格式”。設(shè)置正確后，點擊“確定”按鈕，返回主界面。
(4) 選擇“網(wǎng)絡(luò)(n)”菜單點“在線”指令，彈出選擇通訊通道窗口，如圖4所示。
圖4 選擇通訊通道
(5)按圖4中的“確定”對device
net網(wǎng)絡(luò)進行掃描，正常情況下彈出掃描進度條；按“取消”返回主畫面。如果上述對話框的進度條一直沒有動作，則說明pc和sv plc通訊連接不正常或pc上有其他程序使用串口。掃描結(jié)束后，會提示“掃描網(wǎng)絡(luò)已完成”。此時，網(wǎng)絡(luò)中被掃描到的所有節(jié)點的圖標(biāo)和設(shè)備名稱都會顯示在軟件界面上，如圖5所示。在此例中dvpdnet的節(jié)點地址為01。
圖5 網(wǎng)絡(luò)掃描結(jié)果
圖6 節(jié)點配置
(6) 用鼠標(biāo)雙擊vfd-f drives節(jié)點，彈出節(jié)點配置窗口，如圖6所示。在此對vfd-f變頻器的識別參數(shù)以及io信息進行確認(rèn)。確認(rèn)配置無誤后，點擊“確定“按鈕，返回主界面。
(7) 其它從站(如plc等)的配置與節(jié)點1操作步驟類似，這里不再贅述。
4.3 dvpdnet掃描模塊(主站)的配置
(1) 雙擊dnet scanner(節(jié)點0)的圖標(biāo)，彈出“掃描模塊配置…”對話框，可以看到左邊的列表里有當(dāng)前可用節(jié)點vfd-f drives 230v 50hp，dvp-ss/sa/eh plc，vfd-f drives 230v 20hp，dvp-ss/sa/eh plc，vfd-m drives 230v 5hp，dvp-ss/sa/eh plc……。右邊有一個空的“掃描列表”，如圖7所示。
圖7 掃描模塊配置
(2)將圖7中左邊列表中的 devicenet 從站設(shè)備移入掃描模塊的掃描列表中。具體步驟為：選中 devicenet
從站節(jié)點，然后點擊“ ”，可將devicenet從站節(jié)點依次移入到掃描模塊的掃描列表內(nèi)。確認(rèn)無誤后，點擊“確定”按鈕。
(3)選擇“網(wǎng)絡(luò)(n)”菜單點“下載”指令，將配置下載到dvpdnet-sl掃描模塊內(nèi)。下載時，如果sv主機處于運行模式，會彈出“警告”對話框，如圖8所示。
圖8 警告對話框
(4) 點擊“是”按鈕，將配置下載至掃描模塊，確認(rèn)plc處于run模式。
[DividePage:NextPage]
4.4 dvpdnet-sl掃描模塊和從站的io數(shù)據(jù)映射
dvpdnet-sl掃描模塊到devicenet從站的io數(shù)據(jù)映射如表2所示，devicenet從站到dvpdnet-sl掃描模塊如表3所示。選擇“文件(f)”菜單中“保存(s)”命令，將當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)配置保存。
5 devicenet網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視
5.1 實現(xiàn)原理
掃描模塊對掃描列表中的節(jié)點進行實時監(jiān)控，并將掃描列表中的每個節(jié)點的狀態(tài)映射到一個位，使用者可以通過監(jiān)控d6032~d6035的內(nèi)容獲取各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的狀態(tài)信息。plc裝置與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的對應(yīng)關(guān)系如表4所示。
當(dāng)掃描列表中的節(jié)點正常時，相應(yīng)的位為off狀態(tài)，當(dāng)掃描列表中的節(jié)點發(fā)生異常時，相應(yīng)的位為on狀態(tài)。
用戶通過監(jiān)控d6036的內(nèi)容實時獲取掃描模塊的狀態(tài)信息。當(dāng)掃描模塊正常工作時，d6036的內(nèi)容為0；當(dāng)掃描模塊處于初始化時，d6036高字節(jié)內(nèi)容為1，低字節(jié)內(nèi)容為0；當(dāng)掃描模塊發(fā)生錯誤時，d6036高字節(jié)內(nèi)容為2，錯誤的詳細(xì)信息參考d6036低字節(jié)的錯誤代碼，如表5所示。
5.2 plc元件說明(見表6)
5.3 plc程序(devicenet網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控部分，見圖9)
圖9 devicenet網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控部分plc程序
5.4 devicenet現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)優(yōu)點
與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，基于現(xiàn)場總線產(chǎn)品的空調(diào)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：
(1)布線簡單，節(jié)省安裝費用。devicenet通過一根通訊線實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的通訊，相對于傳統(tǒng)的點對點控制系統(tǒng)，節(jié)省大量的電纜，縮短的安裝時間，降低了安裝費用。
(2)可靠性高。devicenet通過一根通訊線控制整個網(wǎng)絡(luò)。主站模塊對整個網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控，通過監(jiān)控主站模塊，能夠迅速的獲知發(fā)生故障的節(jié)點設(shè)備，便于快速排除故障；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的某一節(jié)點發(fā)生故障，不會影響其它節(jié)點的正常工作。
6 結(jié)束語
中央空調(diào)系統(tǒng)采用devicenet現(xiàn)場總線控制技術(shù)，便于安裝和調(diào)試，極大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和實時性。devicenet現(xiàn)場總線適用于電器設(shè)備和控制設(shè)備的設(shè)備級網(wǎng)絡(luò)控制?，F(xiàn)場總線的顯著優(yōu)點決定著其廣泛應(yīng)用將成為未來控制領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。
（轉(zhuǎn)載）
