1 行業(yè)介紹

空調(diào)控制系統(tǒng)(Air Conditioning Control System)是依據(jù)組態(tài)王與PLC通訊，PLC通過擴展的通訊口分別于房間的空調(diào)控制面板通訊，最后通過每個房間的面板來控制該房間的空調(diào)，使整個樓程的空調(diào)控制集成在一個控制界面的系統(tǒng)（如圖1）。

圖1 空調(diào)控制系統(tǒng)

2 系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1 方案背景

該空調(diào)控制系統(tǒng)之前使用的系統(tǒng)方案為房間單獨通過面板控制；由于這種控制樓程的物業(yè)沒有辦法實現(xiàn)統(tǒng)一的管理，同時造成很多不必要的浪費，客戶希望可以通過授權(quán)給物業(yè)的管理員，讓管理員來統(tǒng)一管理空調(diào)的開放時間、設(shè)定溫度以及空調(diào)的工作模式設(shè)定等。空調(diào)控制系統(tǒng)系統(tǒng)方案如表1。

表1 空調(diào)控制系統(tǒng)系統(tǒng)方案

2.2 客戶需求

根據(jù)客戶要求，空調(diào)控制系統(tǒng)需要達到四種控制模式：總開關(guān)控制、總制冷制熱模式控制、面板鎖定、溫度設(shè)定與顯示控制四種模式。系統(tǒng)只需通過登錄界面選取對應(yīng)的管理權(quán)限，然后輸入管理密碼，變可以獲得相應(yīng)的權(quán)限，然后通過系統(tǒng)實現(xiàn)以上的功能。空調(diào)控制系統(tǒng)的具體功能要求如表2。

表2 空調(diào)控制系統(tǒng)具體功能要求

2.3 解決方案

空調(diào)控制系統(tǒng)首先需要控制400個空調(diào)面板，一個PLC同時通訊控制這么多面板，擔心通訊效果不好，便采取了10個PLC通訊，同時每個PLC擴展5個通訊口，每個通訊口通訊13個面板；該方案主要包括系統(tǒng)硬件設(shè)計和系統(tǒng)軟件設(shè)計，其中系統(tǒng)硬件設(shè)計包括產(chǎn)品配置、設(shè)施結(jié)構(gòu)和電氣控制三部分，系統(tǒng)軟件包括流程控制、I/O配置和程序設(shè)計三部分；空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)如表3；實物圖如圖2。

表3 空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)                      圖2 空調(diào)控制系統(tǒng)實物效果圖

基于上述各項技術(shù)指標，空調(diào)控制系統(tǒng)系統(tǒng)方案架構(gòu)如圖3；本方案控制系統(tǒng)采用永宏功能型FBS系列PLC控制器，控制整體設(shè)備的動作流程；采用施耐德的面板控制空調(diào)；上位機采用組態(tài)王提供操作畫面、溫度設(shè)定、樓層選擇等，客戶要求根據(jù)房間不同需要對各個房間進行單獨的設(shè)定。

圖3 空調(diào)控制系統(tǒng)方案架構(gòu)圖

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 硬件配置

空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備的系統(tǒng)硬件由10臺永宏FBS-20MCT2-AC PLC作為控制單元、組態(tài)王軟件作為上位機監(jiān)控、施耐德面板控制空調(diào)組成?？照{(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備系統(tǒng)硬件清單如表4；空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備系統(tǒng)硬件配置如圖4。

表4 空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備硬件明細表                 圖4 空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備硬件配置圖

3.2機械結(jié)構(gòu)

空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：控制系統(tǒng)（PLC構(gòu)成）、監(jiān)控系統(tǒng)（組態(tài)王作為監(jiān)控軟件）和執(zhí)行系統(tǒng)（空調(diào)面板）?？照{(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備整體結(jié)構(gòu)解析如圖5。

圖5 空調(diào)控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)解析圖

3.3 電氣控制

空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備的電氣控制采用永宏P(guān)LC作為設(shè)備核心控制單元，實現(xiàn)對執(zhí)行單元——空調(diào)控制面板控制。空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備的PLC接線原理如圖6，PLC電氣控制柜接線如圖7。

圖6 空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備電氣控制原理圖

圖7 空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備電氣控制柜接線圖

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 工藝流程

空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備的工藝流程主要包括三部分：總開關(guān)、制冷/制熱和溫度控制，這三個部分各自單獨為一種工作模式。空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備的工藝流程如圖8。

圖8 空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備工藝流程圖

4.2 控制流程

空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備的控制流程如圖9。

圖9 空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備控制流程圖

4.3 PLC I/O點配置

根據(jù)空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)備的工藝流程和控制要求，將全部通過永宏P(guān)LC通訊進行設(shè)定；PLC輸入數(shù)據(jù)配置如表5，輸出數(shù)據(jù)配置表如表6。

表5 PLC輸入數(shù)據(jù)配置表

表6 PLC輸出數(shù)據(jù)配置表

4.4 PLC功能指令應(yīng)用

4.4.1 MODBUS通訊控制指令

本方案采用永宏FUN 150(M-BUS)指令，即MODBUS通訊指令；該指令最多可實現(xiàn)255條標準的MODBUS通訊，該指令是一條衍生指令，編輯簡單、易懂。

由于設(shè)備采用400個空調(diào)控制面板分別控制每個房間的空調(diào)，通過該指令變可以方便的實現(xiàn)多個控制面板的通訊，讓面板的控制變得簡便，降低了使用的成本，永宏P(guān)LC通訊程序程序如圖10。

圖10 永宏P(guān)LC FUN150指令程序

4.4.2通訊表格參數(shù)

本方案采用永宏FUN 150(M-BUS)指令，即MODBUS通訊指令，通過SR+2緩存器來動態(tài)修改站號，讓原本繁雜的數(shù)據(jù)一下變得簡便很多。永宏P(guān)LC通訊參數(shù)表格如圖11所示。

圖11 通訊參數(shù)表格

4.4.3讀取/寫入通訊指令

本方案采用永宏FUN150(M-BUS)指令，即MODBUS通訊指令，面板閃爍，讀寫程序分開，每次通訊都寫入2次，確保數(shù)據(jù)能夠?qū)懭?。永宏P(guān)LC通訊程序如圖12所示。

圖12 永宏P(guān)LC FUN150 MODBUS指令程序

4.5 上位機畫面設(shè)計

4.5.1 登陸畫面

空調(diào)控制系統(tǒng)的登陸界面主要用于系統(tǒng)管理員的登陸與登陸密碼修改，登陸畫面如圖13。

圖13 登陸界面

4.5.2樓層選擇界面

空調(diào)控制系統(tǒng)的樓層選擇用于總開關(guān)、總制冷/制熱以及各樓層選擇以及各樓層控制用，樓層選擇如圖14。

圖14 樓層選擇

4.5.3 樓層畫面

空調(diào)控制系統(tǒng)的樓層畫面按照個樓層的房間分布設(shè)計，管理員通過房間號以及房間分布的圖便可以一目了然的知道要設(shè)定或者查看的房間實際在什么位置。樓層畫面如圖15。

圖15 樓層畫面

4.5.4面板畫面

空調(diào)控制系統(tǒng)的面板畫面按照空調(diào)面板的實物圖繪制，各個功能也是按照面板實際操作的步驟來設(shè)計，讓管理員上手無難度。面板畫面如圖16。

圖16 面板畫面

5 結(jié)論（實施結(jié)果）

空調(diào)控制系統(tǒng)屬于暖通行業(yè)比較常見的子系統(tǒng)，由于現(xiàn)在的辦公大樓都需要安裝空調(diào)系統(tǒng)，同時為了物業(yè)便于管理，各個物業(yè)公司都會想盡辦法來實現(xiàn)統(tǒng)一而有效的管理方法，這個系統(tǒng)便是在客戶的需求下誕生。本套系統(tǒng)通過常用的PLC與智能面板的通訊來控制樓宇的空調(diào)系統(tǒng)，同時將整個大樓的各樓層平面分布圖繪制與控制系統(tǒng)中，大大提高了控制的方便性，同時客戶對調(diào)試結(jié)果相當滿意，通訊部分采用了2次寫入的方式有效解決了剛開始時出現(xiàn)的部分房間的無效控制，市場前景相當可觀。