摘  要 本文介紹組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng),，其室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)分別配有一個控制器，兩個控制器通過串口通訊的方式傳遞控制信息和機(jī)組狀態(tài)信息,。本系統(tǒng)的控制器采用和利時LM系列PLC,，利用CPU上自帶的串口組成通訊網(wǎng)絡(luò)，并采用系統(tǒng)自帶的功能庫完成了通訊程序的編寫,，方便和可靠地實現(xiàn)了系統(tǒng)的功能,。
　　1 引言
　　恒溫恒濕空調(diào)廣泛應(yīng)用在對環(huán)境要求較高的博物館、實驗室以及精密儀器生產(chǎn)線等場合,。本文討論組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng),。組合式恒溫恒濕空調(diào)是對一體式恒溫恒濕空調(diào)的改進(jìn)主要體現(xiàn)在空調(diào)的結(jié)構(gòu)形式上。所謂組合式空調(diào),，是指將空調(diào)機(jī)組拆分成兩個部分,，一部分為室內(nèi)機(jī)，一部分為室外機(jī),。這樣,，不僅能夠節(jié)省機(jī)組的安裝空間，而且還可以使機(jī)組的運(yùn)輸和安裝等工作更加方便,。本系統(tǒng)的另一項改進(jìn)是在室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)上各采用一個控制器,，兩個控制器通過通訊的方式交換信息，通訊只需要一根2芯的屏蔽通訊電纜,。與單控制器系統(tǒng)相比,，本系統(tǒng)能夠?qū)p少大量的遠(yuǎn)距離接線，不僅符合節(jié)約環(huán)保的設(shè)計思想,，而且大大提高了系統(tǒng)的可靠性,，節(jié)省了安裝時間，減少了系統(tǒng)維護(hù)的工作量,。
　　2 組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計
　　組合式恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)分為室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)兩個部分,。室外機(jī)的主要部件包括壓縮機(jī)、冷凝器,、冷凝風(fēng)機(jī),、四通閥和冷凝壓力開關(guān)等,。室內(nèi)機(jī)的主要部件包括送風(fēng)機(jī)、表冷器,、熱水盤管,、電加熱、加濕器和過濾段等,。室外機(jī)包括4個渦旋式壓縮機(jī),、2個冷凝風(fēng)機(jī)和4個四通閥。每兩個壓縮機(jī)對應(yīng)一個冷凝風(fēng)機(jī),，每個壓縮機(jī)對應(yīng)一個四通閥,。切換四通閥能夠完成空調(diào)機(jī)組從制冷工況到制熱工況的切換。室內(nèi)機(jī)主要完成空調(diào)機(jī)組送風(fēng)和調(diào)濕過程,。為了減少室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)之間的連接電纜,，本系統(tǒng)在室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)上分別采用一個LM控制器LM3109，兩個控制器通過自帶的RS485接口連接,，并把室內(nèi)機(jī)作為主機(jī),，向從機(jī)發(fā)送控制指令和狀態(tài)查詢指令。主機(jī)上的RS232接口連接一個5.6英寸的彩色觸摸屏HT6000,，用于空調(diào)工況監(jiān)視,、用戶參數(shù)和廠家參數(shù)的設(shè)置。組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,。

圖1 組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　3 控制器的通訊處理
　　為了采用兩個LM3109控制器實現(xiàn)室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)的數(shù)據(jù)交換,，需要在控制器中進(jìn)行通訊配置和程序編寫?？刂破鞯某绦蜷_發(fā)軟件帶有通訊功能庫,，并且完全支持IEC61131-3的六種語言，可以使比較復(fù)雜的通訊過程能夠在控制器中方便地實現(xiàn),。室外機(jī)的通訊程序流程圖如圖2所示,，采用Modbus RTU通訊協(xié)議。在室外機(jī),，首先初始化RS485接口的波特率,、數(shù)據(jù)位、校驗位,、停止位等參數(shù),，再初始化其為Modbus從站，并且設(shè)置Modbus從站地址,。調(diào)用圖3中的通訊初始化功能塊即可完成Modbus從站的初始化工作,。最后要做的就是把從機(jī)中的狀態(tài)信息有規(guī)律的放到控制器的可尋址區(qū)M區(qū)中，以備主機(jī)讀取,?？刂破鞯?a class="innerlink" href="http://wldgj.com/tags/編程軟件" title="編程軟件" target="_blank">編程軟件支持ST語言,，可以方便的處理需要交換的數(shù)據(jù)。圖4位采用ST語言編寫的程序,，作用是把壓縮機(jī)和四通閥的狀態(tài)信息賦值給數(shù)據(jù)位%MX1300.0~%MX1300.7,，主機(jī)通過讀取這些地址內(nèi)的數(shù)值就可以獲得室外機(jī)的狀態(tài)信息。從圖4可見,，數(shù)據(jù)處理很方便,，程序的可讀性也很高，在調(diào)試時各個數(shù)據(jù)的狀態(tài)一目了然,。

圖2 室外機(jī)的通訊程序流程圖

圖3  控制器通訊初始化功能塊

圖4 控制器通訊數(shù)據(jù)處理

　　圖5為室內(nèi)機(jī)通訊程序流程圖,。室內(nèi)機(jī)控制器為Modbus主站,。在沒有控制命令時,，室內(nèi)機(jī)向室外機(jī)發(fā)送Modbus查詢指令，查詢室外機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),。當(dāng)有開機(jī),、停機(jī)或加降載等需求時，室內(nèi)機(jī)向室外機(jī)發(fā)送控制指令,。室內(nèi)機(jī)還對室外機(jī)返回的數(shù)據(jù)做CRC校驗,，校驗成功后才進(jìn)行下一次控制命令的發(fā)送，從而避免了外界干擾對室外機(jī)的誤操作,，保證了系統(tǒng)具有較高的可靠性,。CRC校驗只需要調(diào)用一個功能塊即可，如圖6所示,。

圖5 室內(nèi)機(jī)通訊程序流程圖

圖6 控制器CRC校驗功能塊

　　4 壓縮機(jī)保護(hù)及故障處理
　　組合式恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組的控制功能主要包括系統(tǒng)啟動,、能量調(diào)節(jié)、溫度濕度控制,、除霜,、壓縮機(jī)保護(hù)以及故障處理等。其中系統(tǒng)啟動,、能量調(diào)節(jié),、溫度濕度控制除霜等功能與其他的空調(diào)系統(tǒng)基本相同，這里不再贅述,。由于此系統(tǒng)是分成室外機(jī)與室內(nèi)機(jī)兩個部分的,，所以壓縮機(jī)保護(hù)及故障處理與常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)有所不同。在本系統(tǒng)中,，室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)都具有保護(hù)功能,。例如，壓縮機(jī)不滿足最小運(yùn)行時間時,，室內(nèi)機(jī)不會向室外機(jī)發(fā)送停機(jī)指令,。而當(dāng)壓縮機(jī)出現(xiàn)高壓,、過載等故障時，室外機(jī)會自行停機(jī)保護(hù),，而無需等待室內(nèi)機(jī)的停機(jī)指令,。在故障處理方面，室外機(jī)也可以對一些故障自行處理,，例如低壓故障,，在60分鐘連續(xù)出現(xiàn)3次才上報給室內(nèi)機(jī)，否則室外機(jī)自行處理,。當(dāng)通訊出現(xiàn)故障時,，室外機(jī)也會自動停止壓縮機(jī)運(yùn)行，并且發(fā)出報警信號,。這樣使室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)既獨立又統(tǒng)一,，避免因通訊延時或通訊故障對壓縮機(jī)造成損害。
　　5 系統(tǒng)操作界面
　　本系統(tǒng)的操作界面采用和利時HT6600系列觸摸屏制作,。這款觸摸屏為5.6英寸彩色觸摸屏,。操作界面可以完成廠家參數(shù)以及用戶參數(shù)的設(shè)置、記錄系統(tǒng)報警信息,、監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行工況等功能,。設(shè)置廠家參數(shù)需要擁有最高級得權(quán)限，設(shè)置用戶參數(shù)也需要具有操作員權(quán)限,，避免其它人員的誤操作,。圖7為系統(tǒng)主界面，操作員可以進(jìn)行目標(biāo)溫度,、濕度設(shè)置,，選擇運(yùn)行工況，進(jìn)行開機(jī)停機(jī)等操作,，操作人員需要具有操作員權(quán)限,。圖8為參數(shù)設(shè)定選擇界面，廠家可以選擇相應(yīng)的選項進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,，這些參數(shù)都是廠家參數(shù),，不開放給空調(diào)用戶，設(shè)置這些參數(shù)需要具有最高權(quán)限,。圖9為系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控界面,，這里可以監(jiān)視系統(tǒng)中各個設(shè)備的運(yùn)行狀況。當(dāng)系統(tǒng)報警時,，系統(tǒng)會自動切換到報警界面上,。

圖7 系統(tǒng)主界面

圖8 參數(shù)設(shè)定選擇界面

圖9 系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控界面

　　6 應(yīng)用特點
　　基于和利時LM系列PLC的組合式恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)具有如下特點：
　　（1）可靠性
　　和利時LM系列PLC自帶的RS485串口具有很強(qiáng)的抗干擾能力。雖然此系統(tǒng)中有一個37KW的變頻器,，但是系統(tǒng)通訊完全不受影響,。從現(xiàn)場的使用情況看，壓縮機(jī),、風(fēng)機(jī)等通過通訊控制的設(shè)備均可以快速響應(yīng)室內(nèi)機(jī)的指令,。
　　（1）易用性
　　和利時LM系列PLC功能庫中的通訊功能塊使得兩個控制器通訊更加方便,。除了支持梯形圖語言外,，編程軟件還支持ST語言，適于通訊程序的批量處理,，也使通訊程序的調(diào)試和監(jiān)控更加方便,。
　　（1）智能性
　　和利時LM系列PLC中的溫度采集模塊均為智能型,。本系統(tǒng)采用4通道熱電阻采集模塊,，每個通道均能進(jìn)行短路和斷線檢測。當(dāng)通道故障或傳感器接線出現(xiàn)短路或斷線等問題時,，系統(tǒng)能夠及時進(jìn)行機(jī)組保護(hù),，避免機(jī)組收到損害。
　　參考文獻(xiàn)
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　　[ 5 ]  和利時公司，HOLLiAS LM小型可編程控制器硬件手冊,，2008
　　作者簡介：劉雍,，東北大學(xué)碩士研究生畢業(yè)，研究方向自動控制,，現(xiàn)任北京和利時自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司行業(yè)技術(shù)支持,。