基于PLC的大厦暖通自控系统的设计与监控

周佳英

摘要：分析大厦暖通自控系统的组成结构，制定系统施工结构图。讲述新风系统和组合式空调系统的工作原理，介绍了空调系统中的制冷机系统。对大厦暖通自控系统进行设计，选用西门子PLC控制器，通过以太网与上位机通讯，实现了机组设备的实时监控。

关键词：PLC；新风系统；组合式空调系统；组态软件

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）34-0215-02

1 概述

当今中国建筑行业正朝着建筑智能化不断发展，楼宇自动化控制系统作为智能建筑的重要组成部分，其主要工作是对整个楼宇内的机电设备进行监控、管理及维护，创造一个安全、舒适和便捷的生活环境。空调控制系统是楼宇自动化系统的一个重要子系统，空调自动控制就是对空气状态参数（温度、湿度、清洁度、压力等）进行自动检测和调节，使空调系统保持最优工作状况，并使用防护装置保障设备和建筑物的安全。

本文以S7-200 SMART PLC为控制核心，通过上位机实时监控，实现楼宇空调通风系统的自动化运行与监控。

2 系统概述

本方案是为西安市某大厦专门设计的楼宇空调通风自控系统，大厦的二层安装新风机组、组合式空调机组、电梯前厅盘管各一台。六到二十五层只安装新风机组和電梯前厅盘管各一台。冷水机组和热水机组设置于地下二层。整个楼宇控制系统的主操作站位于地下二层冷热站机房控制室内。主操作站包括交换机、工控机、打印机等。

3 系统结构

大厦暖通自控系统由主机、冷却水系统、冷冻水系统、补水泵和风机盘管等构成。冷水机组和热水机组是制冷制热的主机，中央空调最主要的部分。冷却水循环系统的主要作用是为冷凝器降温，它由冷却泵、冷却塔和冷却水管道组成。冷水机组包括压缩机、冷凝器和蒸发器三部分，制冷剂在压缩机中被压缩后进入冷凝器，经冷却水冷却变为液体，此时热交换后出来的冷却水温度较高，这些热量被冷却水带入冷却塔中，冷却塔风机热交换速度加快，将热量排入大气。液态制冷剂从冷凝器出来后会进入蒸发器中进行蒸发吸收给冷冻水降温，最终冷冻水在盘管中流动吸收空气中的热量，使室内温度降低，至此空调制冷过程结束。

4 系统方案设计

4.1 系统工作原理

本文涉及的自控系统包括办公室新风系统和组合式空调系统。

新风系统由新风机和管道配件构成，新风机的作用是将净化后的室外空气导入室内，并将浑浊的室内空气经管道排出。该系统应检测内容包括送风温度、二氧化碳浓度、风机运行和手自动状态以及防冻信号。在大厦内安装CO2浓度传感器（PPM）和温度传感器（TT），将检测的CO2浓度和送风温度传送给PLC并与设定值比较，根据二氧化碳浓度大小比较值决定是否开启新风风机，根据送风温度来调节冷水电动阀的开度使送风温度达到设定值。冷热水盘管出口处设有防冻开关，当出口温度低于设定值时系统自动报警。风机的启停、新风阀和电动调节阀联动开闭。新风系统控制原理图如图1所示。

组合式空调系统是由多个空气处理功能段组装而成的一种空气处理装置，它将室内外空气混合，通过过滤、加湿、冷却等过程使其达到室内空气标准后送入室内。需检测的内容有回风温度、过滤器堵塞信号、风机运行及手自动状态，根据回风温度来调节冷热水电动阀的开度使送风温度达到设定值，系统会自动统计机组工作时间并提示定时维修。冷热水盘管出口处设有防冻开关，在温度低于设定值时报警。风机启停、新风阀和电动调节阀为联动开闭。组合式空调系统控制原理图如图2所示。图中M表示新风阀、冷热水阀、回风电动阀。DP是初效压差开关。

4.2 系统硬件设计

根据大厦暖通自控系统工艺参数要求，由于现场待检测和监控的变量较多，选用S7-200 SMART PLC共10台，1号和2号PLC安装在1、2号控制柜中，负责检测与控制地下二层各空调设备，3号PLC安装在3号控制柜中，负责采集二层新风机组和组合式空调机组的变量信息，4～10号PLC安装在4号控制柜中用于检测6～25层新风机组状况。各PLC将检测到的信息通过以太网交换机传送给现场工控机。控制系统结构图如图3所示。

4.3 系统软件设计

该自控系统以一台工控机作为上位机监控器，选用组态王King View 6.55软件，在上位机中进行组态。实现了系统运行状况的显示、实时参数的数值呈现、历史数据和报警信息的报表形式记录以及重要参数的设置。配合PLC完成大厦暖通系统的自动控制。组态王监控主画面如图4所示。

5 结束语

西门子S7-200 SMART PLC在该大厦暖通自动控制系统中的应用，使各被控量得到有效的监控，实现了机组设备之间的有序投入切换，上位机组态画面对相关参数实时监控和记录，以动态方式显示大厦暖通系统运行状态。该大厦暖通自控系统交付运行后能很好地满足控制工艺要求，运行可靠。

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