6ES7222-1HF22-0XA8常规现货

更新时间：2024-05-08 07:10:00

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6ES7222-1HF22-0XA8常规现货

中央空调广泛应用于各类工业和民用领域，以实现制冷、供热和除湿等功能[1]。近二十年来，随着我国经济的高速发展和人民生活水平的稳步tisheng，中央空调的应用范围不断扩大，应用需求也呈现多元化发展趋势，包括功能完善、性能tisheng、节能环保和产品智能化等。以前只有北方需冬季供暖，现在越来越多的南方地区通过中央空调等方式实现冬季供暖。二十年前只有少量的建筑通过中央空调系统实现夏季制冷，现在的商业建筑一般都配备中央空调系统实现制冷功能。以前蔬菜、水果主要通过自然环境保存，现在越来越多的菜农、贸易商、用户通过冷库等保存瓜果。医药、食品等行业的产品性能和产品质量不断tisheng，对生产过程中原材料、半成品、产成品的存储环境也提出了更高要求，中央空调系统是满足这些要求的重要手段。

中央空调系统的性能不断tisheng和功能不断增加，对电气控制的要求也不断tigao。如何通过先进、实用的自动化技术对中央空调进行监视、控制、管理，是中央空调领域电气自动化从业人员面临的重要课题[2]。要实现中央空调系统的安全、高效工作，首先要对压缩机、泵等设备进行可靠控制和有效管理，同时采集各类设备运行参数和状态数据。在此基础上，需搭建中央空调系统的监控平台，对一组设备进行集中管理和协调控制。随着自动控制技术和物联网技术的发展，越来越多的中央空调生产企业希望对分布在各地的中央空调机组进行监视和管理，以实时掌握机组运行状况，收集手运行数据，为预测性维护和产品改进提供技术支撑。因此，构建基于可编程控制器（PLC）技术的中央空调物联网系统，是中央空调行业的发展趋势之一[3]。

目前，大部分中央空调机组采用单片机控制器或PLC进行控制，仅实现了基本的单机控制，没有实现多机组的qunkong和协调控制，更没有构建综合监控平台。因此，不同机组之间的联动功能较少，区域性的联合调度更不可能。由于没有综合监控平台，几乎没有数据挖掘和系统优化等功能[4]。

中央空调的控制过程需与工艺要求紧密结合，早期的中央空调多采用单片机等专用控制器进行控制，在当初条件下选择该方案是合理的。但随着中央空调机组的功能不断增加，对控制器的性能、处理能力、稳定性、环境适应性、开放性和通讯能力等提出了更高要求。从发展趋势看，传统的单片机控制器在实现中央空调的控制功能时其劣势逐步显现。首先，单片机控制器不提供用户可编程的环境，所有控制程序需由单片机控制器厂商完成，既不利于tigao工作效率，也不利于中央空调生产厂商的知识产权保护。其次，相比经受各类恶劣环境考验的PLC而言，单片机控制器的稳定性及可靠性要差一些。第三，单片机控制器的信号处理能力，特别是模拟量调节能力比PLC要差，不利于tigao中央空调机组的经济效益。后一点，单片机控制器在开放接口和网络的互联互通上性能要差一些，不利于构建中央空调物联网系统[5]。1中央空调物联网系统方案设计

在设计中央空调物联网系统时，首先要考虑系统的稳定性和可靠性，其次要考虑系统的开放性和先进性，后要充分融合中央空调机组的工艺要求。只有这样，设计的方案才能够代表中央空调电气自动化的发展方向[6]。

图1 中央空调物联网系统图

本方案设计的基于PLC技术的中央空调物联网系统采用3层体系结构，如图1所示。
1）现场控制层

底层为现场控制层，主要设备为PLC或基于PLC技术的专用控制器，用于接收各类现场信号，进行控制运算，并输出信号控制各类现场设备。输入信号包括温度、压力和liuliang等模拟量信号，以及压缩机和水泵的启、停等开关量信号。PLC或基于PLC技术的专用控制器也可通过RS485等通讯接口与现场智能仪表进行数据交换，还可通过标准接口与其他控制产品进行连接。PLC或基于PLC技术的专用控制器通过串口与人机界面HMI进行连接，工作人员可在中央空调机组附近对机组进行调试与维护。作为中央空调物联网系统的基础控制单元，底层控制器在实现上述功能的基础上通过无线通讯模块与中间监控层进行数据交互，目前用得较多的无线通讯方式是GPRS。

2）中间监控层

中间监控层通过无线设备接收各类现场数据，并在监控计算机上显示各类设备的运行状态和参数。监控计算机上运行监控软件，对各类数据进行处理与存储，然后通过公用网络与中央监控系统进行数据交互。

3）中央监控系统

中央监控系统位于上层，用于对中央空调系统各类设备的集中监视和运行管理。中央监控系统一般位于中央空调生产企业的监控大厅内，由各类数据服务器、操作员工作站、工程师工作站、大屏幕显示器和打印机等部分组成。

上述3层体系结构组成了一个完善的中央空调物联网系统，实现了分散控制和集中管理的系统要求。如果监控的中央空调机组数量不太多，为了tigao系统的经济性，也可省去中间监控层，底层数据直接通过无线方式送入中央监控层。2 中央空调物联网系统硬件选型

PLC或基于PLC技术的专用控制器是中央空调物联网系统的核心基础部件，控制器的选择决定了中央空调物联网系统的性能和档次。从产品性能、稳定性和开放性等方面考虑，本方案设计的中央空调物联网系统的硬件平台选择RPC2000系列PLC。

RPC2000系列PLC是笔者开发的新一代PLC产品。RPC2000系列PLC为模块式结构，包括CPU，DI，DO，AI，AO和热电偶、热电阻、热敏电阻、交流信号采集等模块，以及GPRS和Profibus等通讯模块，具有如下优点：
1）CPU性能优越，单指令处理时间为0.1µs，CPU本体自带RS232和RS485串口各一个，单CPU可扩展10个模块。
2）可直接采集交流信号，并实现电气保护功能。
3）编程语言符合IEC61131-3，具有ST，LD，IL，FBD和SFC五种语言。
4）支持各类标准软硬件接口，可与各类组态软件和人机界面无缝集成。
5）支持Modbus，GPRS和Profibus等通讯协议，可与各类设备互联互通。
6）接线端子可插拔，方便系统实施和售后维护。
7）具有良好的环境适应性，电磁兼容性好，抗干扰能力强。3 中央空调物联网系统功能实现

中央空调物联网系统以中央监控系统为中心，对各类现场设备的运行参数和状态进行监视，并对各类数据进行处理和管理。中央监控系统采用全中文界面，可实现多任务调度。遵循，采用开放接口以连接第三方系统。高效数据库能提供方便、快捷和经济、海量的过程数据采集和存储，实现过程数据与管理系统的集成。基于Web的实时信息门户软件，提供通用的、基于Web的客户端环境。中央监控系统实现的主要功能有：
1）采集并记录各类运行数据，包括实时数据、历史数据、工作记录、故障记录等。
2）通过监控画面、趋势图、棒图等方式显示各类设备运行状态和运行参数，根据权限修改各类设定参数。
3）根据采集到的运行参数和设备状态，以及生产要求，对各设备发出调度指令。
4）为其他管理系统提供实时运行数据，助力企业管理水平的tisheng。

在上位机的调度和管理下，PLC或基于PLC技术的专用控制器可实现如下功能：
1）具有多种开关机方式，系统可以采用本地、远程控制以及定时开关机。
2）二阶模糊温度控制算法：系统采用二阶模糊控制算法进行系统加减载控制，在指定的周期比较反馈温度与设定温度的差值，以及温度的变换趋势，综合判断机组压缩机应该执行的动作。
3）压缩机保护及均衡运行：系统会对压缩机进行频繁启停的保护，并且会根据压缩机运行时间优先启动运行时间短的压缩机，优先停止运行时间长的压缩机的原则保证压缩机均衡运行。
4）压缩机协同控制及非满载保护：压缩机协同控制避免压缩机频繁启动，非满载保护避免压缩机长时间在不利于压缩机的低负荷下运行。
5）机组防冻功能：在冬季机组会自动启动防冻功能，防冻功能包括冷凝器的三级防冻以及蒸发器的防冻功能。
6）水泵巡检功能：在过渡季，避免水泵长时间不用而生锈，系统会自动启用水泵巡检功能，空调泵、井水泵在设定的时间周期会运行指定的时间。
7）定时开机功能：可选择一周7天，每天4个时段的定时启动。
8）机组故障保护功能：系统有完善的机组故障保护功能，包括缺相、压缩机故障、水泵故障、排气温度过高等，除此之外还有传感器短路、断线检测。
0）多级权限设置：设置用户权限以及厂家权限，拥有特定权限可设置相应系统参数。
10）人机界面：PLC通过RS232与触摸屏连接，能够在屏上显示系统运行工况、更改系统参数，如目标设定温度、机组工艺参数、时间参数、机组功能参数等。4 典型应用案例

通过中央空调物联网系统，管理人员不仅能够随时获取中央空调机组设备的静态信息，而且还能够实时远程监控中央空调系统的运行状态，为tigao中央空调系统的调度、管理和运行水平提供依据，优化中央空调系统的运行模式，进而达到节能减排的目的。

本文以北京密云某度假村水源热泵中央空调系统为例，介绍中央空调物联网系统的应用情况。图2所示为通过物联网所获得的中央空调机组运行状态，画面直观地显示了相关设备的运行参数。如果需要查看更多的工况参数信息，可以点击相关的按钮进行查看。

图2 中央空调机组运行状态

5 结束语

物联网技术的发展为中央空调系统的应用带来了新的契机。随着人们对信息化、智能化、节能化生活的追求，融入物联网技术的中央空调系统是未来发展的趋势。随着国家对物联网技术的推进，本文所设计与实现的基于物联网的中央空调系统，在市场上将有广阔的应用前景。

本文研究的中央空调系统所涉及的相关技术还能够适用于其他控制系统，为物联网在其他控制领域的应用提供了新的思路与方法

1 引言

作为一种快速、舒适和环保的交通工具，地铁在我国的各大城市开始迅速地投入建设和使用，已经成为城市居民生活必不可少的交通工具。社会的进步，使人们对于乘坐地铁时的舒适度提出了更高的要求，地铁列车空调控制系统作为车厢空气的温度、湿度和气流速度等参数的控制系统，对车厢内的舒适度控制起着至关重要的作用。本文分析了地铁列车空调系统的控制要求，进行了控制系统的方案设计和硬件配置，根据不同的控制功能开发了空调机组的控制程序，较好地实现了多种控制功能。2 地铁列车空调控制器的功能分析

地铁列车空调控制系统以空调控制器为核心，在断路器、接触器、继电器和传感器等相关电气组件的配合下，自动完成地铁列车空调机组的动作控制、运行保护、故障诊断和故障记录等功能。地铁列车空调控制系统的结构形式为控制柜形式。每节列车安装一台控制柜，负责控制每节列车的两台空调机组。每台空调机组包括2台通风机、2台冷凝风机、2台压缩机、2组新风预热器、2个新风阀和1个回风阀等设备，可以实现通风、半冷、全冷、预冷、半暖、全暖、预暖、减载、紧急通风和停机等功能。

（1）控制方式

地铁列车空调控制系统主要通过空调控制器实现每节车厢内的环境调节，达到乘客所需的舒适性要求。在一般情况下，列车的空调系统由司机室集中控制，因此空调控制器需要具有完备的通讯能力，通过多功能车辆总线与列车管理系统进行信息交互，接收来自列车管理系统的指令，报告地铁列车空调机组的工作状态和故障信息。空调控制器具有本地控制和远程控制两种模式。本地控制模式主要用于空调机组的调试，可以通过控制柜内的模式选择开关实现对空调机组的控制，在列车网络故障等紧急情况下也使用本地控制模式。在一般情况下使用远程控制模式，空调控制器由司机室控制，可以单独设定和操作每节车厢的空调机组，实现通风、半冷、全冷、预冷、半暖、全暖、预暖、减载、紧急通风和停机等功能。

（2）运行模式

空调机组具有制冷和制暖功能，以适应不同季节乘客的乘车环境需求。为了更好地为乘客提供舒适的环境，空调机组具有多种工作模式，主要包括通风、半冷、全冷、半暖和全暖等工作模式。

当车厢内温度适宜时，空调机组并不需要启动制冷或制暖，但列车是一个封闭空间，空调机组需要通风运行，以使车厢内空气流通。当车厢内需要制冷，但制冷需求不是很大时，空调机组运行半冷模式。当车厢内的制冷需求增大时，空调机组运行全冷模式，空调机组的制冷系统全部运行。当车厢内温度较低时，空调机组运行制暖模式，包括半暖和全暖。半暖时，开启空调机组的一半制热设备。全暖时，开启空调机组的全部制热设备。

（3）保护功能

为了保护机组，空调机组每个设备的启动和停止需要遵循一定的时序。例如，机组的通风机未启动时，该机组的冷凝风机不能启动。机组的各个设备需要相应的保护，例如过载保护。当机组发生故障时，空调控制器应当及时进行处理，以免造成更大损坏。空调控制器还应有故障记录功能，记录故障发生时的详细信息，以供列车维护人员和空调厂家进行维护分析。3 地铁列车空调控制器的硬件设计

通过分析地铁列车空调系统的功能，北京蓝普锋科技有限公司专门设计了一种新型的地铁列车空调控制器，外观如图1所示。

图1地铁列车空调控制器

图1所示的地铁列车空调控制器集成了62路24VDC输入通道、44路继电器输出通道和4路热电阻输入通道，程序存储区的大容量为400K字节，数据存储区的大容量为15K字节，硬件定时器的小时间单位为0.1ms，软件定时器的小时间单位为1ms，计数器的字长为16位，布尔量的运算速度为0.06μs。这种控制器具有集成度高、控制功能丰富、功耗低、实用性强、运算速度快、稳定可靠等特点。

空调控制器安装在每节车厢的控制柜内。如果空调机组运行正常，并不需要经常操作空调的控制器，因此无须在每个控制柜内设置触摸屏等显示设备，而是通过控制器本身的指示灯面板显示空调机组的运行状态。在空调控制柜内安装有空调模式开关，可以对空调控制器的工作模式进行设置。在正常情况下，列车管理系统通过多功能车辆总线与列车空调控制器进行通讯，再辅以模式开关和控制器指示灯，实现对空调机组的控制和维护。
根据地铁列车空调系统的工作原理和控制要求，基于北京蓝普锋科技有限公司新型空调控制器的地铁列车空调控制系统结构如图2所示。

图2 地铁列车空调控制系统的结构

4地铁列车空调控制器的程序设计

地铁列车空调控制系统的主要的功能是对列车空调机组的各个设备进行控制，并判断各个机组的工作状态。根据地铁列车空调控制系统的功能，将控制器的程序分为本地控制程序、集中控制程序、机组保护程序、网络通讯程序和故障记录程序等部分。由于控制器的程序功能较多且逻辑复杂，为了简化程序，使其结构清晰、便于调试和维护，将程序按照不同的功能分为若干个子程序，每个子程序完成空调机组控制的一部分功能，通过主程序调用子程序，实现整个系统的控制。4.1 本地控制程序

本地控制主要指由空调模式选择开关控制机组的运行。司机室的空调模式选择开关通过三个开关量点，按照BCD编码的形式切换其中不同的状态，分别是集控、停机、通风、半冷、半暖、全冷和全暖等7种工作模式。在各种工作模式下，机组的新风阀和回风阀均为打开状态。
（1）集控模式
（2）停机模式
（3）通风模式
（4）半冷模式
（5）全冷模式
（6）半暖模式
（7）全暖模式4.2 集中控制程序

当司机室的空调模式选择开关切换到集控位时，控制器工作模式由司机室集中控制。集中控制分为停止、通风和网控等3种状态，这3种状态的开关为硬线输入信号。
（1）当控制器检测到开关状态为停止时，空调机组不工作。
（2）当控制器检测到开关状态为通风时，空调机组工作在通风模式下，运行状态与本地控制下的通风模式相同。
（3）当控制器检测到开关状态为网控时，空调机组由列车运行管理系统控制，列车司机通过触摸屏来设置空调机组的运行状态。网控的模式分为停止、自动冷、自动暖、通风、应急通风、半冷、全冷、半暖和全暖等9种模式。其中停止、通风、半暖、全暖、半冷、全冷的工作模式与本地控制下的停机、通风、半暖、全暖、半冷、全冷的工作模式相同。在网控的模式下，压缩机的启动需由列车运行管理系统发送的启动命令来启动。如果空调机组运行制冷需要启动压缩机时，只有接收到列车运行管理系统给本车厢发送的压缩机启动信号，才会启动该压缩机。

下面介绍网控的自动冷、自动暖和应急通风等3种工作模式。
（1）网控自动制冷模式和网控自动供暖模式

在每节车厢内设置2个新风温度传感器和2个回风温度传感器，将2个回风温度传感器的数值平均后作为机组的回风温度。在司机室设定每节车厢的目标温度后，空调控制器通过比较回风温度和目标温度，自动调整每节车厢的空调工作状态。当每节车厢的乘客数量不同时，所需的制冷量或供暖量不同，机组可以自动改变工作模式，使本节车厢的空气环境自动适应乘客的需求。
（2）网控自动应急通风模式

网控自动应急通风模式是指当地铁列车在地下运行时，遇到停电等紧急情况时，为了保证列车内的空气流通，使用备用电源，机组的通风机降压运行。紧急通风模式主要受列车管理系统控制。当机组收到应急通风指令后，或当网络故障时，空调系统检测到主电源故障，延时2分钟后，客室空调机组制冷和制暖系统、客室幅流风机、客室电加热器、司机室送风单元停止工作。再延时5s后，接通机组紧急通风接触器、司机室送风单元紧急通风接触器、客室幅流风机紧急通风接触器，然后向紧急通风逆变器发送启动紧急通风的硬线信号，使系统工作在应急通风模式。在紧急通风模式下，机组的回风阀全部关闭，新风阀全部打开。4.3 机组保护程序

地铁列车空调控制系统具有故障处理功能。对于控制系统，不仅要求能够控制各个设备的运行，而且要求当设备出现非正常情况时，能够迅速做出应对措施，将故障的影响降低到到小。
（1）风机过载保护

机组的风机包括通风机、冷凝风机和客室幅流风机。
当机组的某台通风机发生过载故障后，该机组的冷凝风机和压缩机停止工作，但需要保持另一台通风机工作。如果该机组的两台通风机都过载，则该空调机组全部停机，不影响另一台空调机组的工作。

当机组的某台冷凝风机发生过载故障后，该台冷凝风机停止工作，同时压缩机也停止工作。如果持续5分钟后，故障信号仍未恢复，则锁死故障，即故障信号恢复后，也不会再启动该台冷凝风机，只有机组重启或停机才能解锁。当某台冷凝风机故障锁死后，另一台冷凝风机也需停止工作，该机组仅保持通风运行。

当机组的客室幅流风机发生过载故障后，仅停止该客室幅流风机的工作。
（2）压缩机保护

压缩机是空调系统中重要的设备，压缩机的保护包括压力保护、排气温度保护和过载保护等。

压缩机的压力保护分为低压保护和高压保护，二者的保护原理相似，均采用常闭的开关量信号进行判断。当压力故障信号产生后，压缩机先停机2分钟。如果2分钟后压力故障信号恢复，则压缩机正常运行。如果仍未恢复，则锁死故障。如果故障恢复正常，压缩机运行2分钟内再次发生故障，则锁死故障。如果2分钟内未发生故障，但是2至15分钟内又发生故障，则故障次数增1并重新检测故障。如果此种情况使故障次数超过3，则锁死故障。

压缩机排气温度保护也采用常闭的开关量信号进行判断。当排气温度过高导致开关量断开后，压缩机停止工作并锁死故障。4.4 网络通讯程序

由于列车空调系统要接受列车管理系统的集中控制，因此空调控制器应当按照列车管理系统的多功能车辆总线协议进行数据传输。在本系统中，空调控制器是从站，列车管理系统是主站，从站接受主站命令，实现数据传输。4.5 故障记录程序

空调控制器具有记录故障信息的功能。当列车空调系统发生故障时，控制器便会记录下故障发生的类型和时间等信息。空调控制器将故障信息利用堆栈的方式保存在本身的掉电保持区，大可以存储500条故障记录，用于空调机组维护人员对列车空调系统进行综合分析。5 地铁列车空调控制器的应用

基于北京蓝普锋科技有限公司新型空调控制器的地铁列车空调机组如图3所示。经过系统配套与联调测试，该系统运行稳定可靠，完全满足地铁列车空调系统的要求，取得了非常好的效果，得到了用户的好评。本新型空调控制器具有下列优点：
（1）空调控制器运行稳定，连续工作时间长，给地铁列车空调系统提供了坚实保障。
（2）空调控制器具有模块化的结构，使用简单方便。
（3）各种保护迅速可靠，并且具备故障记录功能，发现问题能够及时解决，给用户的使用带来极大方便。

图3地铁列车空调机组