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臺達現場總線產品在中央空調系統的應用
2008-06-11 17:15:23

摘 要:本文通過案例詳盡論述臺達DeviceNet現場總線產品在中央空調系統的工程設計技術,展示出臺達DeviceNet現場總線產品的系統集成優勢。

關鍵詞:DVPNET主站模塊 DNA02模塊 變頻器 人機界面 PLC

1 引言

  商場營業廳等大型公眾室內建筑空調新風系統為人群提供舒適健康購物環境,但同時也會消耗著大量的能源。如何有效地解決這個問題,就需將環境對人的影響進行分析。資料顯示,室內空調計算溫度與耗能量有直接的關系,因此通過合理的設定室內空調的運行參數,既可以滿足人體對環境健康性要求的同時,又可以達到節能的目的,降低空調系統運行時間,節約費用。其中二氧化碳CO2是衡量空氣質量的重要指標,為了在節能的同時提供適宜空氣環境,需對CO2進行監測與調節。本文以某3層商場中央空調系統作為設計案例。

  商場中央空調系統主要負責賣場樓層的冷暖供給,其中下層主要為商鋪和車庫,其它樓層為賣場區域。因賣場商品分區擺放,各區域功能不同,造成人流密度分布不均,導致各區域溫度與CO2 濃度差異,同時考慮到超市空調為懸掛式安裝,冷(暖)風分區供給、就地回風,所以本系統采用通過DeviceNet現場總線網絡進行區域控制、局部微調、集中管理的控制策略。商場的特點是不同時間、不同時段人流量差異較大,溫度以及CO2 濃度也伴隨人流量的變化而變化,如人流量在周末、節假日增多,溫度、CO2 濃度也相對較高,平時相對較少。項目設計要求控制系統根據現場環境對溫度、CO2 濃度自動調節。

2 商場中央空調自動化系統

2.1總體結構設計

  項目選用臺達機電自動化技術平臺集成實現。根據空調機組分布特點,對于CO2濃度和室內溫度采用區域控制。冷(熱)水和風機采用VWV(變水量空調系統)、VAV(變風量空調系統)混合控制模式,由此達到舒適和節能目的。整個大樓共分為三層,一層3臺AHU(空調機組),二層3臺AHU,三層2臺AHU、1臺PAH,每層都由不同的功能區域組成。所有AHU和PAH(柜式空氣處理機組)由1臺總控制器來負責整體控制。每臺AHU、PAH都有1臺各自獨立的控制箱。整體架構如圖1所示。

圖1 空調自動化系統整體結構

2. 2 總控制器結構

  總控制器主要由臺達觸摸屏、PLC以及DVPDNET主站模塊構成。總控制器通過臺達的DeviceNet總線與現場控制器通訊,進行數據交換。觸摸屏通過RS485總線以MODBUS協議與總控制器通訊,監視各臺AHU的運行狀態。現場控制器的溫度與CO2濃度可以通過總控制器的觸摸屏來設定,設定好的數據通過DeviceNet通訊分發給各現場控制器。通過臺達DVPDNET主站模塊對整個網絡進行管理,并通過人機界面顯示各網絡節點的狀態。當網絡上的節點發生異常時,相應的指示燈點亮。實時顯示主站模塊的狀態,當主站模塊發生錯誤時,顯示主站模塊的錯誤代碼。

2.3 現場控制器

  現場控制器主要由臺達MODBUS/DeviceNet轉換模塊DNA02、PLC、變頻器、接觸器等部件構成。現場控制器接受總控制器的溫度、CO2濃度設定指令。現場控制器之間還可以通過總控制器實現數據共享,將采集到的溫度、CO2濃度等信號傳送給與該區域相關的其他現場控制器。現場控制器控制AHU、PAH空調機的風機轉速、冷(熱)水閥門開度和新風閥開度來調節室內溫度和CO2濃度。

2. 4 AHU的控制流程

  空調機組AHU操作箱可以選擇自動控制或手動控制。自動控制時,現場溫度及CO2濃度由臺達PLC智能控制在允許的設定范圍內;當操作箱出現故障時(如傳感器損壞、出現通訊故障等),可以選擇將變頻器以固定頻率運行或者工頻運行,以便檢修。

2. 5 對于CO2的濃度和人流量的處理

  在賣場中,根據空間區域布置CO2傳感器位置,主要在人員集中密集處采集CO2濃度值。CO2傳感器就近接線于現場控制箱的PLC,此信號經過集中控制器發送給本區域相關的空氣處理機組的控制器,然后由各臺AHU通過調整新風閥門開度來引進新風量,調節室內CO2濃度。新風閥門的開度的大小是通過CO2濃度、室外溫度的目標值依據其權重的大小來進行PID控制的。

2. 6 火警連鎖

  系統與安防系統連動,當發生火警時,總控制器上人機出現報警畫面,同時空調機停止工作,水閥、風閥關閉,排煙系統啟動,排出煙霧。本系統提供一個干接點與安防系統連動。

3 DeviceNet網絡配置設計

按照表1分別對網絡上的節點進行設置。使用DeviceNet網絡配置工具配置網絡。

表1 網絡節點設置

      模塊名

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