PLC在中央空调中的应用

摘要：编程控制器由于其在工业控制方面的应用意义日趋明显，它具有编译简单、功能强大、使用可靠、维修简单等许多优点，并且在很多地方已逐步取代了继电器电路的逻辑控制。与此同时,制冷式中央空调也正被广泛地应用,在将其两两结合的情况下实现中央空调温度的智能化控制,不仅促进了科技的发展,也提高了人民生活水平。

关键词：PLC控制系统；温度传感器；压缩机

Abstract: due to its application in the field of industrial control programming controller significance day by day obvious, it has compiled a simple, powerful and reliable to use, simple maintenance and many other advantages, and in many places has gradually replaced the relay logic control circuit. Refrigeration type central air conditioning, meanwhile, is being widely used, in the case of a combination of the two realize central air conditioning temperature intelligent control, not only promoted the development of science and technology, and improve the people's living standards.

Keywords: PLC control system of temperature sensor compressor

中图分类号：S951.4+1 文献标识码：A文章编号：

随着我国经济的不断发展，社会高度信息化，新的高科技技术不断应用到各个方面中，使得智能化已成为一种发展的必然趋势。智能化也往往是从设备自动化系统开始。本文主要根据个人所学知识用三菱FX2N—48MR型号的PLC对制冷中央空调的温度实现智能化控制。

一、中央空调制冷系统的控制方式

中央空调制冷系统的控制有3种控制方式：早期的继电器控制系统、直接数字式控制器以及PLC(可编程序控制器)控制系统。继电器控制系统由于故障率高，系统复杂，功耗高等明显的缺点已逐渐被人们所淘汰，直接数字式控制器虽然在智能化方面有了很大的发展。但由于直接数字式控制器其本身的抗干扰能力问题和分级分步式结构的局限性而限制了其应用范围。相反，PLC控制系统以其运行可靠、使用与维护均很方便，抗干扰能力强，适合新型高速网络结构这些显著的优点使其逐步得到广泛的应用。

二、中央空调制冷系统的结构及各部分的工作原理

本文所介绍的中央空调温度控制系统主要有三菱FX2N-48MR型号的PLC、温度传感器、FX2N-4AD-PT特殊功能模块、空气压缩机四部分组成。

本文选用的PLC是属于模块式的，它主要包含CPU模块、I/O模块等，PLC一端接传感器，另一端接执行器，从传感器得到的数据经PLC读、运算等处理下达给执行器，执行器动作。该PLC好处是可靠性高，自动化程度高、可进行网络化等。本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制，充分利用了PLC的优点，具有结构简单、可靠性好等特点。

温度传感器的作用是实时的将所检测到的温度这一物理量转换成电信号，提供给控制器，以实现温度的自动控制，本文主要用于室温的检测。

FX2N-4AD-PT特殊功能模块在本文中的作用是将温度传感器检测到的模拟量转化为数字量输入PLC中，将转换的数据存储于缓冲存储器（BFM）中。它的使用、编程和控制方法与模拟量输入（A/D转换）模块十分类似，同样只需要通过PLC的TO（P）指令进行A/D转换的控制，FROM指令进行数字量的读入即可。

空气压缩机的作用是主要用于制冷中央空调冷气的提供。

三、PLC在中央空调温度上的控制

1、系统的特点

（1）灵活性

本控制系统所选用的三菱PLC代替传统空调主机控制系统中的单片机，较大程度地提高了系统配置及控制的灵活性，能更好地满足用户的不同需求。

（2）高可靠性

PLC控制的核心能够在恶劣的环境中长期可靠、无故障运行，并且易接线、易维护、隔离性好、抗腐蚀能力强，且能适应较宽的温度变化范围。因此，在中央空调中使用PLC控制系统大大的提高了中央空调的使用寿命。

（3）强大的功能

现代的PLC除了具备传统PLC助记符和梯形图编程功能外，还具有结构化语言和顺序功能图编程功能。PLC还提供各种功能模块，例如在本文中我们用于温度调节的加减计数器，以及用于压缩机组顺序启动的定时器等功能模块，且PLC具有强大的逻辑功能和数字式控制功能，对于传统的继电器电路来说，它难以实现复杂逻辑功能的和数字式控制，而且要实现一定规模的逻辑控制功能不仅设计繁琐，且易发故障，维修复杂，而PLC正好弥补了这些所存在的不足，从而大大的缩短了开发周期和节省程序容量，也使得中央空调的维修更加容易。

2、控制要求

该制冷系统使用两台电机型空气压缩机组，当用户按下启动按钮后系统已默认的最低温度16℃开始运行，用户可以通过温度增减按钮设定所需温度（最高设定温度为28℃）。此时温度传感器开始检测室内温度并将检测到的温度通过FX2N-4AD-PT特殊功能模块转换成数字量送入PLC中，当检测到的温度在低于设定温度时不起动机组，在温度高于设定温度时启动一台空气压缩机，2秒后启动另一台空气压缩机。当温度降低到设定温度时停止其中一台空气压缩机组，要求先起动的一台空气压缩机停止，当温度降到14℃时另一台空气压缩机也停止运行，温度低于9℃时，系统发出超低温报警，3秒后系统自动停止运行。当用户按下停止按钮后系统立刻停止运行。

3、中央空调温度控制硬件设计

在这个控制系统中，温度点的检测可以使用带开关量输出的温度传感器来完成，但是有的系统的温度检测点很多，或根据环境温度变化要经常调整温度点，要用很多开关量温度传感器，占用较多的输入点，安装布线不方便，把温度信号用温度传感器转换成连续变化的模拟量，那么这个制冷机组的控制系统就是一个模拟量控制系统。对于一个模拟量控制系统，采用可编程控制器控制，控制性能可以得到极大的改善。在这里可以选用FX2N-48MR基本单元与FX2N-4AD-PT模拟量输入单元，就能方便的实现控制要求。

4、中央空调温度控制系统方框图

根据系统控制要求，绘出系统的方框图如图1所示。

图1中央空调温度控制系统方框图

5、中央空调温度控制系统的主电路

根据系统控制要求，绘出系统的主电路的电路图（如图2所示）。

图2中央空调温度控制系统的主电路

6、中央空调温度控制系统的I/O分配表

根据系统控制要求，绘出系统的I/O分配表（如表1所示）。

表1I/O分配表

7、中央空调温度控制系统的硬件连线图

根据系统控制要求、主电路和I/O分配表，绘出系统的硬件连线图(如图3所示) 。

图3中央空调温度控制系统的硬件连线图

8、中央空调温度控制系统的梯形图

根据系统控制要求、I/O分配表和外部接线图，绘出系统的梯形图(如图4所示) 。

图4中央空调温度控制系统的梯形图

9、应用指令说明

根据梯形图，列出系统的指令说明表(如表2所示) 。

表2指令说明表

10、调试过程

按下启动按钮X1，M26接通，M26的常开触头闭合PLC开始检测FX2N-4AD-PT特殊功能模块的ID号，如果ID号正确，则M1接通，M1的常开触头闭合FX2N-4AD-PT开始检测通道的工作状态且CH1通道开始平均取样4次，若通道工作状态无错误，则将4次取样的平均值传送到D0中。

在按下启动按钮X1的同时，MOV指令将最低设定温度16℃传送给D1，按下增温按钮X2通过加法指令ADD增加设定温度每按一次增加1℃（最高设定温度为28℃），按下减温按钮X3通过减法指令SUB减少设定温度每按一次减少1℃（最低设定温度为16℃）并将设定好的温度传给D1，此时通过CMP比较指令将D0和D1进行比较后，如果室温D0低于设定温度D1，则不启动机组，如果室温D0高于设定温度D1，M5接通，M5的常开触头闭合Y0接通1号空气压缩机启动，同时定时器T0开始计时2秒后Y1接通2号空气压缩机启动，当室内温度降低到设定温度时，M4接通，M4的常闭触头断开，则Y0断开，1号空气压缩机停止。当室内温度降到14℃时，CMP比较指令将D0和14℃进行比较后，M7接通，M7的常闭触头断开，Y1断开，2号空气压缩机停止，当室内温度低于9℃时，CMP比较指令将D0和9℃进行比较后，M9接通，M9的常开触头闭合Y2接通开始报警，同时定时器T1开始计时3秒后接通，T1接通后断开M26的同时M29接通且通过复位RST将D1复位，M26的常开触头恢复常开，系统停止运行。

按下停止按钮X4，M29接通，通过复位指令RST将D1复位，且断开M26，系统停止运行。

四、结束语

在中央空调制冷系统用PLC控制可以有效地保证其工作稳定、可靠，便于维护，且性能价格比高。 同时以PLC为核心的高可靠的监控系统实现了对空调两台压缩机之间的协调控制，具有先进、可靠、经济、灵活等显著特点。

在科技日新月异的今天，积极推广高新技术的应用，使其转化为生产力，是我们工程技术人员应尽的社会责任。对落后的设备生产工艺进行技术革新，不仅可以提高生产质量、生产效率，创造可观的经济效益。对节能、环保等社会效益同样有着重要的意义。

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