PLC在潔凈空調(diào)行業(yè)的應(yīng)用

　　隨著科技的進(jìn)步，人們已經(jīng)不滿足對同一建筑物內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和處理。在很多場合，我們需要對地理位置分布較散或在幾座建筑物內(nèi)的各種開關(guān)及模擬量信號進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一監(jiān)控的情況。

　　中央空調(diào)是對建筑物內(nèi)空氣的各種參數(shù)（如室內(nèi)溫度、濕度）進(jìn)行調(diào)節(jié)的專用系統(tǒng)，它通過對空調(diào)機(jī)組（加熱、降溫、除濕、增濕）、風(fēng)機(jī)、閥門、泵等設(shè)備的開、關(guān)及連續(xù)調(diào)節(jié)來控制室內(nèi)的溫度、濕度及其它參數(shù)指標(biāo)，使之滿足特定場合的要求。

　　潔凈室中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、生物、試驗(yàn)室、電子、溫室、辦公大樓等場合，以監(jiān)控其室內(nèi)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(shù)及指標(biāo)。

　　早期中央空調(diào)的控制設(shè)備多為就地式專用控制器或DDC控制器，控制功能簡單、不易聯(lián)網(wǎng)及信息集成度不高等缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的中央空調(diào)系統(tǒng)都傾向于采用先進(jìn)、實(shí)用、可靠的可編程控制器（PLC）來進(jìn)行控制。提高中央空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性及可維護(hù)性。

二、Haiwell(海為)PLC在潔凈室中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例

<一>、工程概述及電氣控制要求：

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

　　2、 考慮到各個(gè)生產(chǎn)車間的電氣室在地理位置上分布較散，為便于布線及維護(hù)，要求每個(gè)生產(chǎn)車間均用一套獨(dú)立的PLC控制系統(tǒng)；每個(gè)生產(chǎn)車間的運(yùn)行參數(shù)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)要在本地及中央控制室中設(shè)定與讀??；

　　3、 每個(gè)溫室的運(yùn)行參數(shù)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)要在本地及中央控制室中設(shè)定與讀??；

　　4、 P2、P3潔凈等級的11個(gè)系統(tǒng)均可設(shè)定控制溫度、濕度、負(fù)壓；4個(gè)溫室可設(shè)定控制溫度、濕度；

　　5、 兩個(gè)P3潔凈等級的系統(tǒng)需具備兩個(gè)或以上的本地?cái)?shù)據(jù)設(shè)定與監(jiān)控；

　　6、 控制系統(tǒng)要求節(jié)能；

<二>、用Haiwell(海為)PLC的實(shí)現(xiàn)方法：

　　1、 因各個(gè)系統(tǒng)的位置較遠(yuǎn),為便于布線及安裝，每個(gè)生產(chǎn)車間（電氣控制室）使用1臺Haiwell 可編程控制器（PLC）；負(fù)責(zé)對現(xiàn)象各種信號的采集與處理，同時(shí)據(jù)設(shè)定的各種工作參數(shù)對現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如電機(jī)、閥門、泵等）進(jìn)行輸出控制，以達(dá)到指定的控制效果；

　　2、 4個(gè)溫室因信號輸入輸出比較簡單，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(diào)節(jié)），考慮到相對距離較遠(yuǎn)，為節(jié)省成本，選用Haiwell（海為）PLC的模擬量擴(kuò)展模塊作為遠(yuǎn)程IO，用RS-485通訊連接方式與之相近的PLC主機(jī)相聯(lián)接（或直接與上位機(jī)相連），通過PLC主機(jī)以通訊方式將當(dāng)前實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀出及控制遠(yuǎn)程模塊模擬量輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

　　3、 為實(shí)現(xiàn)可在本地設(shè)定及讀取數(shù)據(jù)，每臺PLC主機(jī)掛一個(gè)人機(jī)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(tǒng)因需具備兩個(gè)或以上的本地?cái)?shù)據(jù)設(shè)定與監(jiān)控，所以可以將兩個(gè)人機(jī)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(jī)界面作為主站，其余的作為從站），作為主站的人機(jī)界面與Haiwell(海為)PLC主機(jī)的RS-232（COM1）口或擴(kuò)展通訊模塊進(jìn)行通訊，以達(dá)到多個(gè)本地設(shè)定與監(jiān)控的目的；

　　5、 在本系統(tǒng)中，要達(dá)到節(jié)能的效果，除在工藝控制上進(jìn)行合理的處理外，在系統(tǒng)硬件配置上，風(fēng)機(jī)、泵的驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可采用變頻器；變頻器的開關(guān)可用PLC的DO進(jìn)行控制，而其運(yùn)轉(zhuǎn)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)車間的電氣控制室（PLC）相距較遠(yuǎn)，且距中央監(jiān)控室距離很遠(yuǎn)，各個(gè)Haiwell(海為)PLC主機(jī)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(jiān)控室的計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）進(jìn)行通訊，達(dá)到從遠(yuǎn)程對各個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視與控制的目的。

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

1、 節(jié)省投資成本：

（1）、Haiwell(海為)PLC的性價(jià)比高，節(jié)省投資成本，除自身帶有各種外設(shè)接口（開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、模擬量輸入、模擬量輸出、高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖輸出通道、電源、通信端口等）外，還可擴(kuò)展各種類型的擴(kuò)展模塊，進(jìn)行靈活的配置，便于日后的系統(tǒng)擴(kuò)展與升級；

（2）、Haiwell(海為)PLC的主機(jī)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(kuò)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(kuò)展模塊支持并行總線（直接用擴(kuò)展總線掛到PLC主機(jī)的擴(kuò)展接口上）與串行總線（用模擬量擴(kuò)展模塊上的通訊口與PLC主機(jī)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(kuò)展，當(dāng)用串行總線進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，可作為遠(yuǎn)程IO模塊，不受AI/AO點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)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(jī)轉(zhuǎn)速、閥門開度等）需要進(jìn)行采集及監(jiān)控的潔凈式中央空調(diào)極其重要；

（3）、在第（2）點(diǎn)中提到Haiwell(海為)PLC的各種模擬量擴(kuò)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(jī)，而直接用串行總線的RS-485的通訊方式（距離較遠(yuǎn)）對溫室的模擬量輸入輸出進(jìn)行擴(kuò)展，掛到與之臨近的PLC主機(jī)的RS-485口或擴(kuò)展RS-485通訊口中，可極大地節(jié)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(tǒng)（PLC）均要求同時(shí)與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）、人機(jī)界面（文本或觸摸屏）通訊；P3潔凈等級的2個(gè)系統(tǒng)還需2個(gè)或以上的RS-485通訊端口（一個(gè)與本地的現(xiàn)場設(shè)備組成的485子網(wǎng)通訊，另一個(gè)與遠(yuǎn)程上位機(jī)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(jī)內(nèi)置2個(gè)通訊口（一個(gè)為RS-232，另一個(gè)為RS-485），可擴(kuò)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(jī)界面和組態(tài)軟件，可與任何帶通訊功能的第三方設(shè)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(jī)要掛兩臺或以上的人機(jī)界面，若一臺人機(jī)界面與一個(gè)通訊端口相連接的話，則該P(yáng)LC至少需要四個(gè)通訊端口方，這樣一來，硬件成本肯定要增加，為節(jié)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(jī)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(jī)自帶的兩個(gè)通訊口或擴(kuò)展的通訊口）與第三方通訊時(shí)均可作為主戰(zhàn)也可作為從站；

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

（4）、一次性通訊容量大：一個(gè)實(shí)時(shí)性要求很高且數(shù)據(jù)交換量比較大的監(jiān)控系統(tǒng)中，PLC與上位機(jī)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(tǒng)均有大量的數(shù)字量（X、Y、M等）和模擬量需要進(jìn)行監(jiān)控與處理，且要以通訊方式上傳到上位機(jī)中進(jìn)行監(jiān)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(jī)采集的數(shù)據(jù)將得不到實(shí)時(shí)的效果，不能真實(shí)反映現(xiàn)場各個(gè)系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行情況。一次向PLC讀取的數(shù)據(jù)容量大：開關(guān)量點(diǎn)（如X、Y、M、T、C、SM）可達(dá)255個(gè)或16位數(shù)據(jù)（如V、SV、CCV、TCV、AI、AQ）可到48個(gè)，有了如此大的數(shù)據(jù)讀取容量后，計(jì)算機(jī)在向PLC發(fā)讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的命令后，可一次性地將所要監(jiān)控的數(shù)據(jù)讀取到上位機(jī)中，減少了通訊次數(shù)，可極大地提高通訊效應(yīng)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性；

（5）、通訊速度快：

A、Haiwell(海為)PLC內(nèi)置多種通訊協(xié)議：內(nèi)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(dá)57600（默認(rèn)通信格式為19200，N，8，2 RTU）；本例中計(jì)算機(jī)與PLC之間使用Haiwell(海為)PLC內(nèi)置的Modbus RTU通訊協(xié)議，比ASCII方式在通訊速度上來的快，提高數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示與處理；PLC作為從站用Modbus協(xié)議與上位機(jī)通訊時(shí)，PLC不需編寫任何的通訊程序；

B、極為便利的通訊指令系統(tǒng)：使您無論使用何種通訊協(xié)議都只需一條通訊指令便可完成復(fù)雜的通訊功能，編程簡單而程序簡潔，無須再為通訊端口沖突、發(fā)送接收控制、通訊中斷處理等問題煩惱，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(shù)據(jù)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，編寫再多的通訊指令也不會影響用戶程序的執(zhí)行周期及響應(yīng)速度，而用戶程序的執(zhí)行周期（掃描時(shí)間）也不會影響通訊的即時(shí)收發(fā)，這樣，在實(shí)際應(yīng)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(tǒng)將對其進(jìn)行快速統(tǒng)一地調(diào)度；

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

A、PLC與上位機(jī)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(jī)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(yuǎn)程模擬量擴(kuò)展模塊之間用RS-485，PLC作為主站；

E、PLC模擬量擴(kuò)展模塊（遠(yuǎn)程IO）與上位機(jī)之間用RS-485直接通訊，計(jì)算機(jī)作為主站；

3、 系統(tǒng)的可擴(kuò)展性：

一個(gè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)或調(diào)試完成后，并不能保證此系統(tǒng)就是完整無缺的，在日后的維護(hù)保養(yǎng)中，在很多情況下，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大或生產(chǎn)工藝的改變要對原有控制系統(tǒng)進(jìn)行升級或擴(kuò)展，此時(shí)對于用戶來說只有兩種選擇：一種為重新購置控制系統(tǒng)，另一種為在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行升級或擴(kuò)展。重新購置控制系統(tǒng)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(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行升級或擴(kuò)展的方法，可充分利用原有資源，即節(jié)省成本，又可省去大量的因施工和調(diào)試帶來的不便與時(shí)間；所以，作為控制系統(tǒng)中最為重要設(shè)備的PLC，其擴(kuò)展性能是極為重要的。

（1）、Haiwell PLC采用高速并行總線進(jìn)行擴(kuò)展，滿足您對實(shí)時(shí)控制的嚴(yán)格要求。S系列PLC可擴(kuò)展最大為7個(gè)擴(kuò)展模塊，各種類型的擴(kuò)展模塊能充分滿足各種應(yīng)用的需求；

（2）、Haiwell(海為)PLC的模擬量擴(kuò)展模塊支持串行總線方式進(jìn)行對模擬量輸入輸出通道的擴(kuò)展，當(dāng)用串行總線進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，不受AI/AO點(diǎn)數(shù)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(jī)轉(zhuǎn)速、閥門開度等）需要進(jìn)行采集及監(jiān)控的潔凈式中央空調(diào)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(nèi)置的各種通訊協(xié)議，可方便地與第三方通訊設(shè)備進(jìn)行聯(lián)接與通訊，為今后的通訊擴(kuò)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；

4、 系統(tǒng)的方便性與可維護(hù)性：

對于一個(gè)系統(tǒng)有PLC參與控制的控制系統(tǒng)來說，PLC在使用方便性及可維護(hù)性方面是關(guān)系到整個(gè)控制系統(tǒng)的使用方便性及可維護(hù)性，而PLC在使用方便性主要體現(xiàn)在編程與調(diào)試上。