PLC在冰蓄冷中央空调系统控制中的应用

　1 PLC 的组成
PLC 的组成可以归纳为六大模块，其核心部分为微处理器。PLC 的组成的第一大模块为中央处理器，中央处理器的作用主要是用来对信号进行收集，其程序的编制应从用户的需求出发，各个目标指令的实现应该根据所反馈的不同数据；数字与模拟输入作为第二大模块，其信号的收集可以有多个渠道，如电位器和变送器等。另一方面，关于对调节阀、变频器、切断阀、接触器以及报警装置的操作控制均可以根据数字与模拟输出模块来得以实现。第三大模块则为电源，主要的任务有两个：一为将交流电转变为直流电，二为提供线板的电源供应；第四大模块为通信模块，它不仅能把PLC 信息传送中央处理系统，而且也是I/O 接口和计算机设备的联系纽带，其主要工作是对远程的通信互联工作负责。第五大模块编程设备模块，主要是下载和编写程序，它是基于STEP7 软件，实现人机互动，WINCC 软件的应用使程序员更易修改和编程；第六，接口模块可以为扩展提供电源支持，同时还能够有效扩充PLC 的存储容量。
2 冰蓄冷中央空调控制系统
2.1 冰蓄冷技术简介
冰蓄冷系统主要是在夜间用电量低谷的时段进行有效蓄冷，在白天供冷用电量高峰时段将冷量释放，从而降低空调系统在用电高峰的耗能，既大大降低城市高低峰谷的用电压力，也节约了空调系统整体运行的成本，同时也还能降低用电高峰时的空调负荷。冰蓄冷技术的运用已经成为全球中央空调发展的导向标，并被广泛应用于舒适性空调领域、大型区域供冷领域、奶制品加工制造领域等。
冰蓄冷系统包含动态制冰和静态制冰两种方式，流动的冰晶或者冰浆是通过在制冰过程中形成的称之为动态制冰，如滑落式、冰晶式；静态制冰则是指在制冰过程中冰一直处于静止状态，且是在冷却管外部或者盛冰容器底部形成冰的状态。
2.2 冰蓄冷中央空调控制系统
冰蓄冷中央空调的控制系统主要由上位机和下位机共同组成，上位机是采用工业级计算机为核心的中央管理工作站，下位机则一般采用PLC 和触摸屏。冰蓄冷系统中还会大量采用调制解调器、网卡网口和通信设备等，以满足其全自动化智能运行的需求。
现场的工作站能够通过下位机来完成系统的一系列控制，还可以运用作为中央管理工作站的上位机来进行远程系统控制，拥有下位机的所有功能。下位机的系统控制中PLC 是系统核心，保障设备在远程控制中的正常工作。
下位机系统TP21 触摸屏，为了将开关按钮以及指示器等传统的原件合理的取代，所以采用TP27 彩色触摸屏，该触摸屏可以作为整个工作操作面板，这使得操作界面更加简洁智能。TP27 触摸屏的智能直观体现在其能够实时显示一系列的指数，如参数设置、故障报修记录、时间日期、负荷承载情况和统计报表等。
目前于SIMATICS7-300 系列被广泛运用于各个行业的自动化检测、监测和系统控制，它强大的功能主要集中体现在能够互联网络简化复杂的控制功能，使操作更加便捷。因其具有高电磁兼容和光电隔离，所以有很高的工业适用性，而且还能抗干扰、抗振动、抗冲击，能适应恶劣的气候环境。SIMATICS7-300 系列还有一个特色功能就是自由通讯口方式，它能够将任何通讯协议公开的其他设备、控制器等互联。这不仅能使控制系统灵活化，而且使得控制器的通讯范围得以大幅度的提升。其灵活度主要体现在打印机、变频器、调制解调器、上位PC 机、条形码阅读器等具有串形接口的外设都能连接使用，通讯或者数据的交换的实现只需要依靠编程即可，如ASCII 码字符。RS232 接口的设备想要进行自由通讯，可以采取PC/PPI 电缆连接的方式，在上机位脱机的时候，整个系统在下机位的控制下也能正常的运行。
3 冰蓄冷中央空调的PLC 控制系统设计

图1 主程序流程图
3.1 主程序流程图
冰蓄冷控制系统能够通过PLC 控制系统，要使外界环境所需的实际制冷量达到标准，应该对其不同的运行模式进行实时的调整，如图1 为主程序流程图。
3.2 工况的切换
实际运行模式中可通过控制器制定或者实际外界所需制冷量自动调节。冰蓄冷中央空调系统是一组大型的耗能设备，需要充足的电量来维持正常运行，所以不同时间段会有不同的电价，设置不同的工况能够有效利用峰谷电，最大限度地节省电费和开支。制冷机组的蓄冰工作应该选用夜晚电价低谷时段进行，进行制冷机直接供冷、联合供冷和融冰供冷等模式时应该根据白天的各时段不同的温度而进行。
3.2.1 制冷机组蓄冰
可以从图2 制冷组蓄冰流程图看出，在制冷机组蓄冰的情况下，将V2，V4 阀门关闭，同时打开V1，V3 阀门时，让乙二醇溶液在制冷机组和蓄冰槽之间形成循环。在制冷的时间逐渐增加时，乙二醇溶液的温度也会随着时间的增加而变低，最终所需制冷量在蓄冰容器将会达到。

图2 制冷机组蓄冰流程图
3.2.2 融冰供冷
在白天如果需要蓄冰容器通过融化冰来为用户提供制冷量时，制冷机组会停止工作，先是通过乙二醇泵将乙二醇溶液送入蓄冰槽降温后，然后让乙二醇溶液进入制冷板式换器，关闭电动阀V3，如果为了控制进入制冷板式换器的乙二醇温度，可以将电动阀V1，V2 设置成调节状态。如图3。

图3 蓄冰槽融冰供冷流程图
3.2.3 制冷机组直接供冷
当需要充足的制冷效果时，制冷机组直接供冷为最常用的方式，在采用这种方式时，制冷机和板换之间的循环的是乙二醇溶液，冰蓄冷控制系统关闭电动阀V1，V3 和V4，打开电动阀V2。通过制冷板式换器降温后的冷冻水向所需场合供冷，如图4。

图4 制冷机组直接供冷流程图
结束语
如今全球能源紧缺，生态环境受到严峻考验，冰蓄冷储能技术出现为这一难题的解决提供了可能性，该技术能够提升用电分配情况合理性，从而节约有效的能源，保护生态环境。现阶段冰蓄冷技术在发达国家已经普及，其节能与环保的效果有目共睹，它很大程度的降低了消耗的成本，所以，对冰蓄冷中央空调系统在国内的推广的现实意义非凡。