基于PLC联网技术对空调的控制研究

李舒帆

摘要：PLC即可编程控制器具有配置灵活、编程方便，且可靠性强的特点，被广泛应用于现代控制系统当中，其中对空调系统的控制就是一个典型的代表。利用PLC联网技术建成的空调控制系统具有可靠性强、功能强大、维修简单等特点。本文跟踪调查了佛山某企业车间的空间控制系统应用PLC联网技术的建设，介绍了其空调控制系统的网络构成，包括1台上位机、1台主站PLC和5台分站PLC，同时对其连接同式和通信方式进行了详细的介绍。该空调系统的PLC采用的三菱的Q系列的PLC，其性能稳定，功能强大，配备了智能化的I/O接口模板。最后得出结论，基于PLC联网技术的空调控制系统具有很强的抗干扰能力和可靠性。

关键词：PLC 联网技术 空调系统 通信原理

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）08-0004-01

PLC（可编程控制器）具有配置灵活、编程方便，且可靠性强的特点，因此在现代控制系统被广泛应用，特别是在一些条件比较恶劣的工业生产环境中，更是发挥着得天独厚的优势。随着网络通信的进一步发展，PLC强大的网络功能必然为有效集中管理与监控的数据提供支持。相比传统继电器来说，PLC具有维修简单、使用可靠、功能强大等有点，它可以实现一些复杂逻辑功能，并实现有效的数字式控制。本文通过利用PLC联网技术对佛山某生产车间的空间系统进行控制进行了研究，并分析了其中的通讯原理。

1 PLC及其联网技术

随着企业生产规模的扩大，伴随着其控制的规模也逐渐增大，传统的单台控制设备已经不能满足生产的需要，因此需要借助于PLC联网技术来实现分散控制的功能，通过各PLC之间的互联和通信，实现系统的全面协调控制。当中，PLC的基本性能之一就是通信能够和远程接入功能，只有这样才能确保实现PLC的分散控制功能。为了更好地适应工业生产的需要，PLC生产企业都增强了PLC的网络连接功能，确保其具有更强的拓展能力，相比传统的PLC，当前PLC已经具备了三级甚至四级子网功能的多级分布式网络了，同时搭配相关的工具软件，使得PLC可以显示动态画面、工艺流程、趋势图的生成的多种功能的系统。

2 基于PLC联网对空调系统的控制构成

为了保证生成环境的稳定，满足生产工艺的要求，就需要生产车间的温度、适度等保持在一定的水平。此时，有必须建立大型的中央空调系统对生产车间的环境进行调节与控制，同时，对不同车间、不同工位进行测试与控制。这样可以有效的减少独立控制的人力与物理成本的浪费。本文对佛山某生产企业的空调控制系统进行了研究，通过PLC对不同分系统进行控制，利用PLC联网技术对不同点的环境参数进行有效的管理与检测。该生产企业有6个独立的空调系统，由PLC控制分系统，再通过PLC进行联网，形成一个环形网络。该系统分别由1个主站PLC、1台上位机和5个PLC子站点构成。其中主站采用三菱Q系列的PLC，包括Q02CPU、与上位机通信的QJ71C24升级模块、网络通信的QJ72BR15模板、I/O组合模块QH42P，此外，还有电源模块和A/D模块等。此外，子站也均采用三菱Q系列的PLC，搭配Q01CPU、网络通信的QJ72BR15模板、网络通信的QJ72BR15模板、以及电源模块、I/O组合模块和A/D模块。空调系统中主站PLC负责与上位机之间实现数据通信，同时控制所控制的空调机组的温度与湿度，采集各阀门位置信号的数据，实现与子站点的数据传递，包括接收与传送。上位机的主要功能包括读取主站PLC的数据，检测与管理整个网络的状态量与模拟量。子站PLC的功能则是向接收来自主站PLC的数据以及向主站PLC提交数据，此外还需要负责所控制空调机组的数据采集和温度及湿度的控制。

3 控制系统的网络通信原理

主站PLC和子站PLC之间采用屏蔽的装绞线电缆进行连接，分为保护地（RG）和信号地（SG）。其中SDA、SDB连接后一个站的RDA、RDB，而RDA、RDB则连接上一个站的SDA、SDB。SDA与SDB的功能是向后一个站写数据，而RDA与RDB的功能则是从上一个站读取数据。由于整个系统是采用的环形闭合网络，这样就能确保每个子站PLC都能通过前后站点将数据传到主站PLC。每个子站点在CPU中用拥有元件地址，占16位点，其中输出占8位（Y0-Y7），输入占8位（X0-X7）。每一次输出或输入数据都只能发送或接受1个字节。此外，每一个子站有2个站号，由主站统一对站号模板中的硬件进行管理。主站的CPU还有数据缓冲区，110H-141H的缓冲区地址用于读数据，而10H-41H的缓冲区地址用于写数据，这些为主站和子站读写数据提供了便利。主站PLC从子站PLC读数据时，主站对向子站传递读的信号，而写数据时也会给出写的信号，相关数据都是存放在数据缓存区当中。主站将取回的数据放在缓冲区中后必须将其转存在状态继电器和通信寄存区中，因为缓存区的数据会被下次存放的数据所替换。一般，模拟量信号放在通信寄存器中，而状态量信号则存放在状态继电器中，可以用FORM命令实现。主站向写数据到子站中时，主站PLC的CPU需要将数据先写入寄存器中然后再存放到数据缓冲区中，可以用CTO命令实现。主站无论是读还是写，每次都只能发送1个字节的信号，如果传送的是16位字则需要分两次传送来完成。但主站无法判断子站传送的是高八位信息还是低八位信息，因此，通常需要有一个约定。如主站需要子站传送低八位信息，可以给子站写“2M”，而要传高八位信息，则主站给子站写“2M+1”，数据的传送后，要预留一定的时间段给对方接受信息。

4 上位机与主站PLC的网络通信

主站PLC与上位机的相连是通过以太网来实现的，通常由主站中的QJ71C24模板来实现该功能的。两者之间通过广播方式来达成通信协议，在两者的通信过程中，上位机处于主动地位，主动向PLC发送指令，而主站PLC处于被动地位，被动应答上位机的指令。值得注意的是上位机读取数据是在主站PLC的状态寄存器和通信寄存器中完成的，并开展相关的数据处理。

上位机是在windows环境下运行的，它有报警处理模块、通信模块、数据处理模块、实时监控模块和数据处理模块五个部分构成，其中实施监控模块具有温度参数检测和空调机组状态检测功能，数据处理模块包括数据存储、动化显示和趋势预测功能。为了更好的发挥微处理机的高性能，以及微型计算机的灵活运用，I/O结口必须实现智能化接口，即在I/O接口卡中也内置一个CPU，该CPU设计比较灵活，可以是单片机、也可以是图像信号处理器，还可以是数字信号处理器等，除了用于I/O数据的传递以为还可以处理一些信号。智能化I/O接口除了具备一般I/O接口的功能以外，还可以进行数据处理，以及适应不同的控制主体，具有一定的职能作用和处理能力。职能化I/O接口的应该对于主机许多优点：第一，在一定程度上可以帮助主机减轻负担，让主机可以更好地去处理其他事物，从而提高主机的工作效率，减少发生故障的风险；第二，提高主机的处理能力，由于部分信息的处理已经由职能化I/O接口来完成，因此主机可以减少这部分工作，从而改善其性能，有利于其优化处理能力；最后，帮助主机节省储存空间。主机CPU与智能化I/O接口中的CPU可以通过共用ARM从属性、I/O传送从属型和主控型三种工作方式来实现。

通过PLC联网技术，子站执行主站的命令，控制各生产车间的温度与湿度，再由传感器采集到相关数据发送到子站，子站再将信息上传到主站，主站再由上位机控制，向子站下达指令。因此，系统操作人员只需要从上位机中就能轻松了解到各个PLC的工作状态，并能够轻松对各个分散的子站PLC进行控制和管理，这样可以减少操作员的人数。PLC联网技术本身具有很强的抗干扰能力和可靠性，因此该空调控制系统也具有较高的可靠性和抗干扰能力。

5 结语

本文对佛山某企业的五个车间的空调控制系统进行研究，发现PLC联网技术在空调控制系统中具有重要的意义，能够确保车间环境满足工艺生产的需要，基于PLC联网技术的空调控制系统具有较高的可靠性和抗干扰能力。PLC联网具有较强的实用性，可以广泛的应用。

参考文献

[1]陈在平.可编程控制器技术与应用系统设计[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2]王明杰.基于PLC联网对空调的控制[J].煤炭技术，2009（11）.

[3]熊万忠，孙吉献，武亚庆.PLC联网在空调系统中的应用[J].测控技术，2001（1）：43-45.

[4]陈国明，夏冬，辛俊.PLC在中央空调控制系统中的应用[J].微计算机信息，2010（16）.

[5]胡洪，燕欣波，宋倩倩，黄虎，张忠斌，陈泽民.PLC在制冷与空调测试系统中的应用[J].制冷与空调，2010（3）.