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摘要：根(gen)據(ju)中(zhong)央(yang)空(kong)調(tiao)應(ying)用(yong)需(xu)求(qiu)和(he)電(dian)氣(qi)自(zi)動(dong)化(hua)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)，本(ben)文(wen)構(gou)建(jian)基(ji)於(yu)可(ke)編(bian)程(cheng)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)的(de)中(zhong)央(yang)空(kong)調(tiao)物(wu)聯(lian)網(wang)係(xi)統(tong)。在(zai)係(xi)統(tong)方(fang)案(an)設(she)計(ji)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，描(miao)述(shu)中(zhong)央(yang)空(kong)調(tiao)物(wu)聯(lian)網(wang)係(xi)統(tong)的(de)主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)，闡(chan)述(shu)該(gai)係(xi)統(tong)在(zai)穩(wen)定(ding)性(xing)、先進性、經濟性等方麵的優勢。
關鍵詞：中央空調，可編程控製技術，物聯網
資料提供：本文涉及方案已在用戶現場實施，技術方案先進，運行穩定。歡迎聯係藍普鋒深入探討、交流。
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中央空調廣泛應用於各類工業和民用領域，以實現製冷、供熱和除濕等功能[1]。近jin二er十shi年nian來lai，隨sui著zhe我wo國guo經jing濟ji的de高gao速su發fa展zhan和he人ren民min生sheng活huo水shui平ping的de穩wen步bu提ti升sheng，中zhong央yang空kong調tiao的de應ying用yong範fan圍wei不bu斷duan擴kuo大da，應ying用yong需xu求qiu也ye呈cheng現xian多duo元yuan化hua發fa展zhan趨qu勢shi，包bao括kuo功gong能neng完wan善shan、性能提升、jienenghuanbaohechanpinzhinenghuadeng。yiqianzhiyoubeifangxudongjigongnuan，xianzaiyuelaiyueduodenanfangdiqutongguozhongyangkongtiaodengfangshishixiandongjigongnuan。ershinianqianzhiyoushaoliangdegaodangjianzhutongguozhongyangkongtiaoxitongshixianxiajizhileng，xianzaideshangyejianzhuyibandoupeibeizhongyangkongtiaoxitongshixianzhilenggongneng。yiqianshucai、水果主要通過自然環境保存，現在越來越多的菜農、貿易商、用戶通過冷庫等保存瓜果。醫藥、食品等行業的產品性能和產品質量不斷提升，對生產過程中原材料、半成品、產成品的存儲環境也提出了更高要求，中央空調係統是滿足這些要求的重要手段。
中央空調係統的性能不斷提升和功能不斷增加，對電氣控製的要求也不斷提高。如何通過先進、實用的自動化技術對中央空調進行監視、控製、管理，是中央空調領域電氣自動化從業人員麵臨的重要課題[2]。要實現中央空調係統的安全、高效工作，首先要對壓縮機、bengdengshebeijinxingkekaokongzhiheyouxiaoguanli，tongshicaijigeleishebeiyunxingcanshuhezhuangtaishuju。zaicijichushang，xudajianzhongyangkongtiaoxitongdejiankongpingtai，duiyizushebeijinxingjizhongguanlihexietiaokongzhi。suizhezidongkongzhijishuhewulianwangjishudefazhan，yuelaiyueduodezhongyangkongtiaoshengchanqiyexiwangduifenbuzaigedidezhongyangkongtiaojizujinxingjianshiheguanli，yishishizhangwojizuyunxingzhuangkuang，shoujidiyishouyunxingshuju，weiyucexingweihuhechanpingaijintigongjishuzhicheng。yinci，goujianjiyukebianchengkongzhiqi（PLC）技術的中央空調物聯網係統，是中央空調行業的發展趨勢之一[3]。
目前，大部分中央空調機組采用單片機控製器或PLC進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)，僅(jin)實(shi)現(xian)了(le)基(ji)本(ben)的(de)單(dan)機(ji)控(kong)製(zhi)，沒(mei)有(you)實(shi)現(xian)多(duo)機(ji)組(zu)的(de)群(qun)控(kong)和(he)協(xie)調(tiao)控(kong)製(zhi)，更(geng)沒(mei)有(you)構(gou)建(jian)綜(zong)合(he)監(jian)控(kong)平(ping)台(tai)。因(yin)此(ci)，不(bu)同(tong)機(ji)組(zu)之(zhi)間(jian)的(de)聯(lian)動(dong)功(gong)能(neng)較(jiao)少(shao)，區(qu)域(yu)性(xing)的(de)聯(lian)合(he)調(tiao)度(du)更(geng)不(bu)可(ke)能(neng)。由(you)於(yu)沒(mei)有(you)綜(zong)合(he)監(jian)控(kong)平(ping)台(tai)，幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)數(shu)據(ju)挖(wa)掘(jue)和(he)係(xi)統(tong)優(you)化(hua)等(deng)功(gong)能(neng)[4]。
中(zhong)央(yang)空(kong)調(tiao)的(de)控(kong)製(zhi)過(guo)程(cheng)需(xu)與(yu)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)緊(jin)密(mi)結(jie)合(he)，早(zao)期(qi)的(de)中(zhong)央(yang)空(kong)調(tiao)多(duo)采(cai)用(yong)單(dan)片(pian)機(ji)等(deng)專(zhuan)用(yong)控(kong)製(zhi)器(qi)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)，在(zai)當(dang)初(chu)條(tiao)件(jian)下(xia)選(xuan)擇(ze)該(gai)方(fang)案(an)是(shi)合(he)理(li)的(de)。但(dan)隨(sui)著(zhe)中(zhong)央(yang)空(kong)調(tiao)機(ji)組(zu)的(de)功(gong)能(neng)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)，對(dui)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)、處理能力、穩定性、環境適應性、開(kai)放(fang)性(xing)和(he)通(tong)訊(xun)能(neng)力(li)等(deng)提(ti)出(chu)了(le)更(geng)高(gao)要(yao)求(qiu)。從(cong)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)看(kan)，傳(chuan)統(tong)的(de)單(dan)片(pian)機(ji)控(kong)製(zhi)器(qi)在(zai)實(shi)現(xian)中(zhong)央(yang)空(kong)調(tiao)的(de)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)時(shi)其(qi)劣(lie)勢(shi)逐(zhu)步(bu)顯(xian)現(xian)。首(shou)先(xian)，單(dan)片(pian)機(ji)控(kong)製(zhi)器(qi)不(bu)提(ti)供(gong)用(yong)戶(hu)可(ke)編(bian)程(cheng)的(de)環(huan)境(jing)，所(suo)有(you)控(kong)製(zhi)程(cheng)序(xu)需(xu)由(you)單(dan)片(pian)機(ji)控(kong)製(zhi)器(qi)廠(chang)商(shang)完(wan)成(cheng)，既(ji)不(bu)利(li)於(yu)提(ti)高(gao)工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)，也(ye)不(bu)利(li)於(yu)中(zhong)央(yang)空(kong)調(tiao)生(sheng)產(chan)廠(chang)商(shang)的(de)知(zhi)識(shi)產(chan)權(quan)保(bao)護(hu)。其(qi)次(ci)，相(xiang)比(bi)經(jing)受(shou)各(ge)類(lei)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)考(kao)驗(yan)的(de)PLC而言，單片機控製器的穩定性及可靠性要差一些。第三，單片機控製器的信號處理能力，特別是模擬量調節能力比PLC要yao差cha，不bu利li於yu提ti高gao中zhong央yang空kong調tiao機ji組zu的de經jing濟ji效xiao益yi。最zui後hou一yi點dian，單dan片pian機ji控kong製zhi器qi在zai開kai放fang接jie口kou和he網wang絡luo的de互hu聯lian互hu通tong上shang性xing能neng要yao差cha一yi些xie，不bu利li於yu構gou建jian中zhong央yang空kong調tiao物wu聯lian網wang係xi統tong[5]。
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中央空調物聯網係統方案設計
在zai設she計ji中zhong央yang空kong調tiao物wu聯lian網wang係xi統tong時shi，首shou先xian要yao考kao慮lv係xi統tong的de穩wen定ding性xing和he可ke靠kao性xing，其qi次ci要yao考kao慮lv係xi統tong的de開kai放fang性xing和he先xian進jin性xing，最zui後hou要yao充chong分fen融rong合he中zhong央yang空kong調tiao機ji組zu的de工gong藝yi要yao求qiu。隻zhi有you這zhe樣yang，設she計ji的de方fang案an才cai能neng夠gou代dai表biao中zhong央yang空kong調tiao電dian氣qi自zi動dong化hua的de發fa展zhan方fang向xiang[6]。
圖1 中央空調物聯網係統圖
本方案設計的基於PLC技術的中央空調物聯網係統采用3層體係結構，如圖1所示。
1）現場控製層
最底層為現場控製層，主要設備為PLC或基於PLC技術的專用控製器，用於接收各類現場信號，進行控製運算，並輸出信號控製各類現場設備。輸入信號包括溫度、壓力和流量等模擬量信號，以及壓縮機和水泵的啟、停等開關量信號。PLC或基於PLC技術的專用控製器也可通過RS485等通訊接口與現場智能儀表進行數據交換，還可通過標準接口與其他控製產品進行連接。PLC或基於PLC技術的專用控製器通過串口與人機界麵HMI進(jin)行(xing)連(lian)接(jie)，工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)可(ke)在(zai)中(zhong)央(yang)空(kong)調(tiao)機(ji)組(zu)附(fu)近(jin)對(dui)機(ji)組(zu)進(jin)行(xing)調(tiao)試(shi)與(yu)維(wei)護(hu)。作(zuo)為(wei)中(zhong)央(yang)空(kong)調(tiao)物(wu)聯(lian)網(wang)係(xi)統(tong)的(de)基(ji)礎(chu)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)，底(di)層(ceng)控(kong)製(zhi)器(qi)在(zai)實(shi)現(xian)上(shang)述(shu)功(gong)能(neng)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)通(tong)過(guo)無(wu)線(xian)通(tong)訊(xun)模(mo)塊(kuai)與(yu)中(zhong)間(jian)監(jian)控(kong)層(ceng)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)交(jiao)互(hu)，目(mu)前(qian)用(yong)得(de)較(jiao)多(duo)的(de)無(wu)線(xian)通(tong)訊(xun)方(fang)式(shi)是(shi)GPRS。
2）中間監控層
中zhong間jian監jian控kong層ceng通tong過guo無wu線xian設she備bei接jie收shou各ge類lei現xian場chang數shu據ju，並bing在zai監jian控kong計ji算suan機ji上shang顯xian示shi各ge類lei設she備bei的de運yun行xing狀zhuang態tai和he參can數shu。監jian控kong計ji算suan機ji上shang運yun行xing監jian控kong軟ruan件jian，對dui各ge類lei數shu據ju進jin行xing處chu理li與yu存cun儲chu，然ran後hou通tong過guo公gong用yong網wang絡luo與yu中zhong央yang監jian控kong係xi統tong進jin行xing數shu據ju交jiao互hu。
3）中央監控係統
中zhong央yang監jian控kong係xi統tong位wei於yu最zui上shang層ceng，用yong於yu對dui中zhong央yang空kong調tiao係xi統tong各ge類lei設she備bei的de集ji中zhong監jian視shi和he運yun行xing管guan理li。中zhong央yang監jian控kong係xi統tong一yi般ban位wei於yu中zhong央yang空kong調tiao生sheng產chan企qi業ye的de監jian控kong大da廳ting內nei，由you各ge類lei數shu據ju服fu務wu器qi、操作員工作站、工程師工作站、大屏幕顯示器和打印機等部分組成。
上述3層ceng體ti係xi結jie構gou組zu成cheng了le一yi個ge完wan善shan的de中zhong央yang空kong調tiao物wu聯lian網wang係xi統tong，實shi現xian了le分fen散san控kong製zhi和he集ji中zhong管guan理li的de係xi統tong要yao求qiu。如ru果guo監jian控kong的de中zhong央yang空kong調tiao機ji組zu數shu量liang不bu太tai多duo，為wei了le提ti高gao係xi統tong的de經jing濟ji性xing，也ye可ke省sheng去qu中zhong間jian監jian控kong層ceng，底di層ceng數shu據ju直zhi接jie通tong過guo無wu線xian方fang式shi送song入ru中zhong央yang監jian控kong層ceng。
2.中央空調物聯網係統硬件選型
PLC或基於PLC技術的專用控製器是中央空調物聯網係統的核心基礎部件，控製器的選擇決定了中央空調物聯網係統的性能和檔次。從產品性能、穩定性和開放性等方麵考慮，本方案設計的中央空調物聯網係統的硬件平台選擇RPC2000係列PLC。
RPC2000係列PLC是筆者開發的新一代PLC產品。RPC2000係列PLC為模塊式結構，包括CPU，DI，DO，AI，AO和熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、交流信號采集等模塊，以及GPRS和Profibus等通訊模塊，具有如下優點：
1）CPU性能優越，單指令處理時間為0.1?s，CPU本體自帶RS232和RS485串口各一個，單CPU可擴展10個模塊。
2）可直接采集交流信號，並實現電氣保護功能。
3）編程語言符合IEC61131-3國際標準，具有ST，LD，IL，FBD和SFC五種語言。
4）支持各類標準軟硬件接口，可與各類組態軟件和人機界麵無縫集成。
5）支持Modbus，GPRS和Profibus等通訊協議，可與各類設備互聯互通。
6）接線端子可插拔，方便係統實施和售後維護。
7）具有良好的環境適應性，電磁兼容性好，抗幹擾能力強。
3.中央空調物聯網係統功能實現
中zhong央yang空kong調tiao物wu聯lian網wang係xi統tong以yi中zhong央yang監jian控kong係xi統tong為wei中zhong心xin，對dui各ge類lei現xian場chang設she備bei的de運yun行xing參can數shu和he狀zhuang態tai進jin行xing監jian視shi，並bing對dui各ge類lei數shu據ju進jin行xing處chu理li和he管guan理li。中zhong央yang監jian控kong係xi統tong采cai用yong全quan中zhong文wen界jie麵mian，可ke實shi現xian多duo任ren務wu調tiao度du。遵zun循xun國guo際ji標biao準zhun，采cai用yong開kai放fang接jie口kou以yi連lian接jie第di三san方fang係xi統tong。高gao效xiao數shu據ju庫ku能neng提ti供gong方fang便bian、快捷和經濟、海量的過程數據采集和存儲，實現過程數據與管理係統的集成。基於Web的實時信息門戶軟件，提供通用的、基於Web的客戶端環境。中央監控係統實現的主要功能有：
1）采集並記錄各類運行數據，包括實時數據、曆史數據、工作記錄、故障記錄等。
2）通過監控畫麵、趨勢圖、棒圖等方式顯示各類設備運行狀態和運行參數，根據權限修改各類設定參數。
3）根據采集到的運行參數和設備狀態，以及生產要求，對各設備發出調度指令。
4）為其他管理係統提供實時運行數據，助力企業管理水平的提升。
在上位機的調度和管理下，PLC或基於PLC技術的專用控製器可實現如下功能：
1）具有多種開關機方式，係統可以采用本地、遠程控製以及定時開關機。
2）二階模糊溫度控製算法：係xi統tong采cai用yong二er階jie模mo糊hu控kong製zhi算suan法fa進jin行xing係xi統tong加jia減jian載zai控kong製zhi，在zai指zhi定ding的de周zhou期qi比bi較jiao反fan饋kui溫wen度du與yu設she定ding溫wen度du的de差cha值zhi，以yi及ji溫wen度du的de變bian換huan趨qu勢shi，綜zong合he判pan斷duan機ji組zu壓ya縮suo機ji應ying該gai執zhi行xing的de動dong作zuo。
3）壓縮機保護及均衡運行：係(xi)統(tong)會(hui)對(dui)壓(ya)縮(suo)機(ji)進(jin)行(xing)頻(pin)繁(fan)啟(qi)停(ting)的(de)保(bao)護(hu)，並(bing)且(qie)會(hui)根(gen)據(ju)壓(ya)縮(suo)機(ji)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)優(you)先(xian)啟(qi)動(dong)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)短(duan)的(de)壓(ya)縮(suo)機(ji)，優(you)先(xian)停(ting)止(zhi)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)長(chang)的(de)壓(ya)縮(suo)機(ji)的(de)原(yuan)則(ze)保(bao)證(zheng)壓(ya)縮(suo)機(ji)均(jun)衡(heng)運(yun)行(xing)。
4）壓縮機協同控製及非滿載保護：壓縮機協同控製避免壓縮機頻繁啟動，非滿載保護避免壓縮機長時間在不利於壓縮機的低負荷下運行。
5）機組防凍功能：在冬季機組會自動啟動防凍功能，防凍功能包括冷凝器的三級防凍以及蒸發器的防凍功能。
6）水泵巡檢功能：在過渡季，避免水泵長時間不用而生鏽，係統會自動啟用水泵巡檢功能，空調泵、井水泵在設定的時間周期會運行指定的時間。
7）定時開機功能：可選擇一周7天，每天4個時段的定時啟動。
8）機組故障保護功能：係統有完善的機組故障保護功能，包括缺相、壓縮機故障、水泵故障、排氣溫度過高等，除此之外還有傳感器短路、斷線檢測。
9）多級權限設置：設置用戶權限以及廠家權限，擁有特定權限可設置相應係統參數。
10）人機界麵：PLC通過RS232與觸摸屏連接，能夠在屏上顯示係統運行工況、更改係統參數，如目標設定溫度、機組工藝參數、時間參數、機組功能參數等。
4.典型應用案例
通tong過guo中zhong央yang空kong調tiao物wu聯lian網wang係xi統tong，管guan理li人ren員yuan不bu僅jin能neng夠gou隨sui時shi獲huo取qu中zhong央yang空kong調tiao機ji組zu設she備bei的de靜jing態tai信xin息xi，而er且qie還hai能neng夠gou實shi時shi遠yuan程cheng監jian控kong中zhong央yang空kong調tiao係xi統tong的de運yun行xing狀zhuang態tai，為wei提ti高gao中zhong央yang空kong調tiao係xi統tong的de調tiao度du、管理和運行水平提供依據，優化中央空調係統的運行模式，進而達到節能減排的目的。
本文以北京密雲某度假村水源熱泵中央空調係統為例，介紹中央空調物聯網係統的應用情況。圖2所(suo)示(shi)為(wei)通(tong)過(guo)物(wu)聯(lian)網(wang)所(suo)獲(huo)得(de)的(de)中(zhong)央(yang)空(kong)調(tiao)機(ji)組(zu)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)，畫(hua)麵(mian)直(zhi)觀(guan)地(di)顯(xian)示(shi)了(le)相(xiang)關(guan)設(she)備(bei)的(de)運(yun)行(xing)參(can)數(shu)。如(ru)果(guo)需(xu)要(yao)查(zha)看(kan)更(geng)多(duo)的(de)工(gong)況(kuang)參(can)數(shu)信(xin)息(xi)，可(ke)以(yi)點(dian)擊(ji)相(xiang)關(guan)的(de)按(an)鈕(niu)進(jin)行(xing)查(zha)看(kan)。
圖2 中央空調機組運行狀態
5. 結束語
物聯網技術的發展為中央空調係統的應用帶來了新的契機。隨著人們對信息化、智能化、節jie能neng化hua生sheng活huo的de追zhui求qiu，融rong入ru物wu聯lian網wang技ji術shu的de中zhong央yang空kong調tiao係xi統tong是shi未wei來lai發fa展zhan的de趨qu勢shi。隨sui著zhe國guo家jia對dui物wu聯lian網wang技ji術shu的de推tui進jin，本ben文wen所suo設she計ji與yu實shi現xian的de基ji於yu物wu聯lian網wang的de中zhong央yang空kong調tiao係xi統tong，在zai市shi場chang上shang將jiang有you廣guang闊kuo的de應ying用yong前qian景jing。
本文研究的中央空調係統所涉及的相關技術還能夠適用於其他控製係統，為物聯網在其他控製領域的應用提供了新的思路與方法。
參考文獻
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