PLC在潔凈空調行業(yè)的應用

　　隨著(zhù)科技的進(jìn)步，人們已經(jīng)不滿(mǎn)足對同一建筑物內的數據進(jìn)行采集、分析和處理。在很多場(chǎng)合，我們需要對地理位置分布較散或在幾座建筑物內的各種開(kāi)關(guān)及模擬量信號進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)統一監控的情況。

　　中央空調是對建筑物內空氣的各種參數（如室內溫度、濕度）進(jìn)行調節的專(zhuān)用系統，它通過(guò)對空調機組（加熱、降溫、除濕、增濕）、風(fēng)機、閥門(mén)、泵等設備的開(kāi)、關(guān)及連續調節來(lái)控制室內的溫度、濕度及其它參數指標，使之滿(mǎn)足特定場(chǎng)合的要求。

　　潔凈室中央空調監控系統廣泛應用于醫療、生物、試驗室、電子、溫室、辦公大樓等場(chǎng)合，以監控其室內的溫度、相對濕度、相對大氣壓、風(fēng)量、塵、菌及有害氣體的濃度等相關(guān)參數及指標。

　　早期中央空調的控制設備多為就地式專(zhuān)用控制器或DDC控制器，控制功能簡(jiǎn)單、不易聯(lián)網(wǎng)及信息集成度不高等缺點(diǎn)。隨著(zhù)計算機技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，現在的中央空調系統都傾向于采用先進(jìn)、實(shí)用、可靠的可編程控制器（PLC）來(lái)進(jìn)行控制。提高中央空調系統的經(jīng)濟性、可靠性及可維護性。

二、Haiwell(海為)PLC在潔凈室中央空調系統中的應用實(shí)例

<一>、工程概述及電氣控制要求：

　　1、 本工程應用于大型生物制藥公司的生產(chǎn)車(chē)間及溫室。生產(chǎn)車(chē)間按功能分為12個(gè)（P2潔凈等級9個(gè)，P3潔凈等級2個(gè)，共公水系統1個(gè)），溫室4個(gè)；

　　2、 考慮到各個(gè)生產(chǎn)車(chē)間的電氣室在地理位置上分布較散，為便于布線(xiàn)及維護，要求每個(gè)生產(chǎn)車(chē)間均用一套獨立的PLC控制系統；每個(gè)生產(chǎn)車(chē)間的運行參數及實(shí)時(shí)數據要在本地及中央控制室中設定與讀??；

　　3、 每個(gè)溫室的運行參數及實(shí)時(shí)數據要在本地及中央控制室中設定與讀??；

　　4、 P2、P3潔凈等級的11個(gè)系統均可設定控制溫度、濕度、負壓；4個(gè)溫室可設定控制溫度、濕度；

　　5、 兩個(gè)P3潔凈等級的系統需具備兩個(gè)或以上的本地數據設定與監控；

　　6、 控制系統要求節能；

<二>、用Haiwell(海為)PLC的實(shí)現方法：

　　1、 因各個(gè)系統的位置較遠,為便于布線(xiàn)及安裝，每個(gè)生產(chǎn)車(chē)間（電氣控制室）使用1臺Haiwell 可編程控制器（PLC）；負責對現象各種信號的采集與處理，同時(shí)據設定的各種工作參數對現場(chǎng)的執行機構（如電機、閥門(mén)、泵等）進(jìn)行輸出控制，以達到指定的控制效果；

　　2、 4個(gè)溫室因信號輸入輸出比較簡(jiǎn)單，只有模擬量的輸入（溫度與濕度的實(shí)時(shí)值）與輸出（風(fēng)閥的比例調節），考慮到相對距離較遠，為節省成本，選用Haiwell（海為）PLC的模擬量擴展模塊作為遠程IO，用RS-485通訊連接方式與之相近的PLC主機相聯(lián)接（或直接與上位機相連），通過(guò)PLC主機以通訊方式將當前實(shí)時(shí)數據讀出及控制遠程模塊模擬量輸出給執行機構；

　　3、 為實(shí)現可在本地設定及讀取數據，每臺PLC主機掛一個(gè)人機界面（文本或觸摸屏），兩者之間用RS-232或RS-485相聯(lián)進(jìn)行通訊；

　　4、 對于兩個(gè)P3潔凈等級的系統因需具備兩個(gè)或以上的本地數據設定與監控，所以可以將兩個(gè)人機界面（文本或觸摸屏）以RS-485連接方式組成一個(gè)RS-485網(wǎng)（一臺人機界面作為主站，其余的作為從站），作為主站的人機界面與Haiwell(海為)PLC主機的RS-232（COM1）口或擴展通訊模塊進(jìn)行通訊，以達到多個(gè)本地設定與監控的目的；

　　5、 在本系統中，要達到節能的效果，除在工藝控制上進(jìn)行合理的處理外，在系統硬件配置上，風(fēng)機、泵的驅動(dòng)執行機構可采用變頻器；變頻器的開(kāi)關(guān)可用PLC的DO進(jìn)行控制，而其運轉的頻率可用Haiwell(海為)PLC的模擬量輸出信號或直接用PLC與變頻器通訊的方式進(jìn)行控制；

　　6、 因各個(gè)車(chē)間的電氣控制室（PLC）相距較遠，且距中央監控室距離很遠，各個(gè)Haiwell(海為)PLC主機可用RS-485的連接方式組成1~2個(gè)RS-485子網(wǎng)與位于中央監控室的計算機（上位機）進(jìn)行通訊，達到從遠程對各個(gè)控制系統進(jìn)行監視與控制的目的。

<三>、選用Haiwell(海為)PLC的理由（優(yōu)點(diǎn)）：

1、 節省投資成本：

（1）、Haiwell(海為)PLC的性?xún)r(jià)比高，節省投資成本，除自身帶有各種外設接口（開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出、模擬量輸入、模擬量輸出、高速計數器、高速脈沖輸出通道、電源、通信端口等）外，還可擴展各種類(lèi)型的擴展模塊，進(jìn)行靈活的配置，便于日后的系統擴展與升級；

（2）、Haiwell(海為)PLC的主機本身自帶有幾個(gè)模擬量輸入輸出通道（AI/AO），且其各種模擬量擴展模塊均有一個(gè)用于通訊連接的通訊口（RS232或RS-485），所以， Haiwell(海為)PLC的模擬量擴展模塊支持并行總線(xiàn)（直接用擴展總線(xiàn)掛到PLC主機的擴展接口上）與串行總線(xiàn)（用模擬量擴展模塊上的通訊口與PLC主機的通訊口進(jìn)行通訊連接）兩種方式進(jìn)行對模擬量輸入輸出通道的擴展，當用串行總線(xiàn)進(jìn)行擴展時(shí)，可作為遠程IO模塊，不受AI/AO點(diǎn)數的擴展限制；這一點(diǎn)對于有大量模擬量信號（溫度、濕度、壓差、風(fēng)量、流量、風(fēng)機轉速、閥門(mén)開(kāi)度等）需要進(jìn)行采集及監控的潔凈式中央空調極其重要；

（3）、在第（2）點(diǎn)中提到Haiwell(海為)PLC的各種模擬量擴展模塊均有一個(gè)用于通訊連接的通訊口（RS232或RS-485），對于本實(shí)例中的4個(gè)溫室的控制就可省去PLC主機，而直接用串行總線(xiàn)的RS-485的通訊方式（距離較遠）對溫室的模擬量輸入輸出進(jìn)行擴展，掛到與之臨近的PLC主機的RS-485口或擴展RS-485通訊口中，可極大地節省投資成本；

2、 網(wǎng)絡(luò )通訊功能：

（1）、實(shí)例通訊需求：在本實(shí)例中，每個(gè)控制系統（PLC）均要求同時(shí)與遠程計算機（上位機）、人機界面（文本或觸摸屏）通訊；P3潔凈等級的2個(gè)系統還需2個(gè)或以上的RS-485通訊端口（一個(gè)與本地的現場(chǎng)設備組成的485子網(wǎng)通訊，另一個(gè)與遠程上位機通訊），所以，一臺PLC至少要具備兩個(gè)以上的通訊端口才能滿(mǎn)足工程需求；

（2）、Haiwell(海為)PLC具備豐富的網(wǎng)絡(luò )通訊功能：各種PLC主機內置2個(gè)通訊口（一個(gè)為RS-232，另一個(gè)為RS-485），可擴展至5個(gè)通訊口，每個(gè)通訊口都可以進(jìn)行編程和聯(lián)網(wǎng)，都可作為主站或從站。支持1：N、N：1、N：N聯(lián)網(wǎng)方式，支持各種人機界面和組態(tài)軟件，可與任何帶通訊功能的第三方設備（如變頻器、儀表、條碼閱讀器等）聯(lián)網(wǎng)；本實(shí)例中，兩個(gè)P3潔凈等級的PLC主機要掛兩臺或以上的人機界面，若一臺人機界面與一個(gè)通訊端口相連接的話(huà)，則該PLC至少需要四個(gè)通訊端口方，這樣一來(lái)，硬件成本肯定要增加，為節省通訊端口，使用兩個(gè)文本或觸摸屏以RS-485連接方式組成一個(gè)RS-485網(wǎng)，再與Haiwell(海為)PLC主機的RS-232（COM1）口進(jìn)行通訊，Haiwell(海為)PLC作為從站。Haiwell(海為)PLC的每個(gè)通訊口（包括主機自帶的兩個(gè)通訊口或擴展的通訊口）與第三方通訊時(shí)均可作為主戰也可作為從站；

（3）、Haiwell(海為)PLC的每個(gè)通訊口（包括主機自帶的兩個(gè)通訊口或擴展的通訊口）均可用于用于編程和聯(lián)網(wǎng)，在日后的維護工作中（如修改程序時(shí)），可在不停機的狀態(tài)下進(jìn)行一邊監控當前系統的運行狀態(tài)，一邊對其進(jìn)行維護，以減少系統的停機維護時(shí)間，提高生產(chǎn)效應；

（4）、一次性通訊容量大：一個(gè)實(shí)時(shí)性要求很高且數據交換量比較大的監控系統中，PLC與上位機之間的通訊速度及一次性的通訊容量是決定實(shí)時(shí)性的極為重要的前提與保證。在本實(shí)例中，每個(gè)系統均有大量的數字量（X、Y、M等）和模擬量需要進(jìn)行監控與處理，且要以通訊方式上傳到上位機中進(jìn)行監控與處理，這樣就要求PLC具有極快的通訊速度與通訊容量，否則上位機采集的數據將得不到實(shí)時(shí)的效果，不能真實(shí)反映現場(chǎng)各個(gè)系統當前的運行情況。一次向PLC讀取的數據容量大：開(kāi)關(guān)量點(diǎn)（如X、Y、M、T、C、SM）可達255個(gè)或16位數據（如V、SV、CCV、TCV、AI、AQ）可到48個(gè)，有了如此大的數據讀取容量后，計算機在向PLC發(fā)讀取實(shí)時(shí)數據的命令后，可一次性地將所要監控的數據讀取到上位機中，減少了通訊次數，可極大地提高通訊效應，增強數據的實(shí)時(shí)性；

（5）、通訊速度快：

A、Haiwell(海為)PLC內置多種通訊協(xié)議：內置Modbus RTU/ASCII協(xié)議、自由通訊協(xié)議以及海為公司的HaiwellBus高速通訊協(xié)議。海為PLC的通訊波特率可高達57600（默認通信格式為19200，N，8，2 RTU）；本例中計算機與PLC之間使用Haiwell(海為)PLC內置的Modbus RTU通訊協(xié)議，比ASCII方式在通訊速度上來(lái)的快，提高數據的實(shí)時(shí)顯示與處理；PLC作為從站用Modbus協(xié)議與上位機通訊時(shí)，PLC不需編寫(xiě)任何的通訊程序；

B、極為便利的通訊指令系統：使您無(wú)論使用何種通訊協(xié)議都只需一條通訊指令便可完成復雜的通訊功能，編程簡(jiǎn)單而程序簡(jiǎn)潔，無(wú)須再為通訊端口沖突、發(fā)送接收控制、通訊中斷處理等問(wèn)題煩惱，可以在程序中混合使用各種協(xié)議輕松完成您所需的各種數據交換；

C、通訊的收發(fā)均采用中斷的方式：所有通訊的收發(fā)均采用中斷的方式，編寫(xiě)再多的通訊指令也不會(huì )影響用戶(hù)程序的執行周期及響應速度，而用戶(hù)程序的執行周期（掃描時(shí)間）也不會(huì )影響通訊的即時(shí)收發(fā)，這樣，在實(shí)際應用中保證了通訊的即時(shí)性與高效性，即使5個(gè)通訊口同時(shí)進(jìn)行繁忙的通訊處理，PLC系統將對其進(jìn)行快速統一地調度；

（6）、組網(wǎng)靈活：本實(shí)例中，PLC與外圍設備之間的通訊有以下幾種：

A、PLC與上位機之間用RS-485，PLC作為從站，通訊協(xié)議為Modbus；

B、PLC與單個(gè)或多個(gè)人機界面（文本或觸摸屏）之間用RS-232，PLC作為從站，通訊協(xié)議為Modbus；

C、PLC與變頻器之間用RS-485，PLC作為主站，通訊協(xié)議為Modbus；

D、PLC與遠程模擬量擴展模塊之間用RS-485，PLC作為主站；

E、PLC模擬量擴展模塊（遠程IO）與上位機之間用RS-485直接通訊，計算機作為主站；

3、 系統的可擴展性：

一個(gè)系統在設計或調試完成后，并不能保證此系統就是完整無(wú)缺的，在日后的維護保養中，在很多情況下，隨著(zhù)生產(chǎn)規模的擴大或生產(chǎn)工藝的改變要對原有控制系統進(jìn)行升級或擴展，此時(shí)對于用戶(hù)來(lái)說(shuō)只有兩種選擇：一種為重新購置控制系統，另一種為在原有系統基礎上進(jìn)行升級或擴展。重新購置控制系統的成本太高且耗力耗時(shí)，為不得不作出的情況；而在原有系統基礎上進(jìn)行升級或擴展的方法，可充分利用原有資源，即節省成本，又可省去大量的因施工和調試帶來(lái)的不便與時(shí)間；所以，作為控制系統中最為重要設備的PLC，其擴展性能是極為重要的。

（1）、Haiwell PLC采用高速并行總線(xiàn)進(jìn)行擴展，滿(mǎn)足您對實(shí)時(shí)控制的嚴格要求。S系列PLC可擴展最大為7個(gè)擴展模塊，各種類(lèi)型的擴展模塊能充分滿(mǎn)足各種應用的需求；

（2）、Haiwell(海為)PLC的模擬量擴展模塊支持串行總線(xiàn)方式進(jìn)行對模擬量輸入輸出通道的擴展，當用串行總線(xiàn)進(jìn)行擴展時(shí)，不受AI/AO點(diǎn)數的限制；這一點(diǎn)對于有大量模擬量信號（溫度、濕度、壓差、風(fēng)量、流量、風(fēng)機轉速、閥門(mén)開(kāi)度等）需要進(jìn)行采集及監控的潔凈式中央空調極其重要；

（3）、Haiwell(海為)PLC可帶5 個(gè)均可用于編程與通訊聯(lián)網(wǎng)的通訊端口，加上內置的各種通訊協(xié)議，可方便地與第三方通訊設備進(jìn)行聯(lián)接與通訊，為今后的通訊擴展打下堅實(shí)的基礎；

4、 系統的方便性與可維護性：

對于一個(gè)系統有PLC參與控制的控制系統來(lái)說(shuō)，PLC在使用方便性及可維護性方面是關(guān)系到整個(gè)控制系統的使用方便性及可維護性，而PLC在使用方便性主要體現在編程與調試上。