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案例頻道一、引言
在商業和工業的中央空調系統中,主要有風冷和水冷兩大類組成，在這基礎上再延伸有風-風機組、風-水機組、水-水機組、水-風機組等等，而水冷螺桿機組在水冷中是最具代表性的；水冷螺桿機組一般放在地下室，屋頂或地面上，雖然在屋頂上或地面上有擋風遮雨的棚或屋，但在夏天高溫高濕的惡劣天氣，對電器元件也是一種考驗；選用Rcokwell Automation OEMax NX7系列小型可編程控制器(PLC)作為控制系統的核心，NX7 PLC具有結構緊湊、運算速度快、功能齊全、本體自帶四路模擬量等特點，此控制器系統不但能對每一個輸出實現精確控制，結合其它控制元件和軟件設計，還能實現運行參數的自動調整和故障診斷，并能儲存歷史上發生的每一個故障信息。
二、水冷螺桿機組空調系統的組成
圖1為水冷螺桿機組工作的原理圖。水冷螺桿機組通常在空調水泵和冷卻水泵正常工作、管道水系統正常的情況下，當水溫滿足要求的時候才啟動壓縮機，壓縮機工作后產生的高溫高壓的氟里昂經過冷凝器的冷卻→干燥過濾器→系統電磁閥→節流裝置膨脹閥→蒸發器→返回到壓縮機形成一個循環制冷系統。
圖1水冷螺桿機組工作原理圖
因為空調機組的核心制冷部件就是壓縮機，所以針對壓縮機的制冷系統就需要更好的保護，如錯相缺相保護器、過電流保護器、內部線圈過高保護開關、防冰凍保護等；考慮到機組輸入與輸出的點數，又要選擇最優方案，控制系統選用了一個具有8路繼電器輸出、12路數字量輸入和4路模擬量輸入的NX7-20ADR-4A模塊，此外，系統還選用羅克韋爾自動化公司的PaneView C600系列的2711C-T6M觸摸屏作為顯示、交互設備，它通過專用電纜與PLC主機模塊相連，主要用于參數的設置、報警顯示、定時開關機組、設備運行狀態指示、啟停按鈕、記錄壓縮機的一些運行數據等等，觸摸屏的使用為系統創建了一個友好的交互環境。
圖2所示為系統的電氣原理圖。PLC的開關量輸入0.0~1.0均為數字量信號，作為壓縮機的保護點；PLC的輸出點通過內部繼電器輸出實現對壓縮機的四個容量閥控制、壓縮機分線圈啟動控制、兩個水泵的控制；PLC的模擬量輸入IV0~IV3為四個電壓型的信號，作為空調溫度保護和機組的四個溫度監控及壓縮機工作的條件。
圖2水冷螺桿機組電氣原理圖
通過對觸摸屏2711C-T6M的屏幕點擊，可以直接在屏幕上進行過程控制，圖形按鈕及自解釋說明等特點使操作更加簡單、方便，同時觸摸屏采用目前最新Ethernet技術，利用寬帶網絡線實現觸摸屏與電腦的連接，只要設置準確電腦與觸摸屏的IP地址一致，直接點擊電腦操作系統自帶的Internet Explorer V7.0版本或Firefox V2.0版本軟件，就可以打開觸摸屏設計軟件，而不需要在PC機上安裝專門的觸摸屏設計軟件。2711C-T6M觸摸屏還具有IP65保護等級，工作環境溫度為0~50℃，寬電源輸入18~30VDC等特點，并全面支持漢字顯示；通過通訊電纜與計算機聯網，還可以實現中央空調運行狀態的遠程監控。
三、程序設計
羅克韋爾自動化公司的OEMax NX7系列小型可編程序控制器(PLC)使用基于Windows平臺的編程軟件包WinGPC4.11，采用梯形圖方式編程，整套程序由1個主程序和11個子程序組成，11個子程序為：初始化程序、時鐘程序、溫度程序、狀態程序、設置程序、定時程序、工作模式程序、啟停程序、故障診斷程序、故障復位程序、限時運行程序。
圖3所示為程序控制流程圖。PLC上電后，程序開始執行，若為上電后的第一個周期，則調用初始化子程序，把PLC的各個繼電器輸出點、機組參數、功能按鈕等設置為初始值、默認值；在以后的掃描周期內不再執行此段程序。然后檢查復位要求，若無這樣的請求將直接執行下一步；接著系統檢測是否有報警，若有調用故障診斷子程序，機組也不工作，排除故障后程序從初始位置運行。觸摸屏子程序主要處理與觸摸屏的顯示、設置有關的一些變量值、機組的功能選擇、設備的操作等等。時鐘、溫度、狀態、設置、工作模式等子程序主要是配合主程序工作和觸摸屏顯示之用。限時運行子程序主要是為商業銷售而編制的一段限時運行程序。當通過觸摸屏啟停按鈕啟動后，控制程序檢測空調側的水溫，若不滿足，則壓縮機開始工作，容量從百分之25%逐步加載到100%運行；當水溫滿足要求則從100%減載直到停機。
圖3 程序控制流程圖
四、結束語
羅克韋爾自動化公司OEMax NX7系列小型可編程序控制器(PLC)產品良好的性能使得此控制系統具有很高的穩定性，這對適用于中央空調設備也是至關重要的；同時PLC的指令系統豐富，編程操作簡單等特點也使開發周期變短，現場調試方便。
劉斌 花荷琴 江蘇中科能凱夫空調有限公司
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