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台达现场总线产品在中央空调系统的应用

作者：杜立兴
供稿：中达电通股份有限公司
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发布时间：2013-01-21

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卖场内设立空调新风系统主要是为人群提供舒适的环境，但在追求舒适的同时往往也会消耗了大量的能源。如何有效地解决这个问题，就需将环境对人的影响进行分析。资料显示，室内空调计算温度与耗能量有直接的相互关系，因此通过合理的设定室内空调的运行参数，既可以满足人体对环境舒适性要求的同时，又可以达到节能的目的，降低空调系统运行时间，节约费用。另一方面CO2是衡量空气质量的重要指标，为了在节能的同时提供适宜空气环境，需对CO2进行监测与调节。

1 中央空调系统的特点

本案例中，中央空调系统主要负责卖场一至三层的冷暖供给，其中一层主要为商铺和车库，二、三层为卖场区域。因卖场商品分区摆放，各区域功能不同，造成人流密度分布不均，导致各区域温度、CO2浓度差异，同时考虑到超市空调为悬挂式安装、冷(暖)风分区供给、就地回风，所以本系统采用通过DeviceNet 现场总线网络进行区域控制、局部微调、集中管理的控制策略。

另一方面，不同时间、不同时段人流量差异较大，温度、CO2浓度也伴随人流量的变化而变化，如人流量在周末、节假日增多、平时相对较少，温度、CO2浓度也相对较高。本套自动控制系统会根据现场环境对温度、CO2浓度自动调节。

2 中央空调的控制

2.1总体结构设计

根据空调机组分布特点，对于CO2浓度和室内温度采用区域控制;冷(热)水和风机采用VWV、VAV混合控制模式，由此达到舒适和节能目的。

整个大楼共分为三层，一层3台AHU，二层3台AHU，三层2台AHU、1台PAH，每层都由不同的功能区域组成。所有AHU和PAH由1台总控制器来负责整体控制。每台AHU、PAH都有1台各自独立的控制箱。整体架构如图1。

图1 中央空调整体架构

2.2 总控制器结构

总控制器主要由触摸屏、PLC以及DVPDNET扫描模块构成。总控制器通过台达的DeviceNet总线与现场控制器通讯，进行数据交换。

触摸屏通过RS485总线以MODBUS协议与总控制器通讯，监视各台AHU的运行状态。现场控制器的温度、CO2浓度可以通过总控制器的触摸屏来设定，设定好的数据通过DeviceNet通讯分发给各现场控制器。

通过DVPDNET扫描模块对整个网络进行管理，并通过人机界面显示各网络节点的状态。当网络上的节点发生异常时，相应的指示灯点亮。实时显示扫描模块的状态，当扫描模块发生错误时，显示扫描模块的错误代码。

2.3 现场控制器

现场控制器主要由DNA02模块、PLC、变频器、接触器等部件构成。现场控制器接受总控制器的温度、CO2浓度设定指令。现场控制器之间还可以通过总控制器实现数据共享，将采集到的温度、CO2浓度等信号传送给与该区域相关的其他现场控制器。现场控制器控制AHU、PAH空调机的风机转速、冷(热)水阀门开度和新风阀开度来调节室内温度和CO2浓度。

2.4 AHU的控制流程

AHU操作箱可以选择自动控制或手动控制。自动控制时，现场温度及CO2浓度由台达PLC智能控制在允许的设定范围内;当操作箱出现故障时(如传感器损坏、出现通讯故障等)，可以选择将变频器以固定频率运行或者工频运行，以便检修。

2.5 对于CO2的浓度和人流量的处理

在卖场中，根据空间区域布置CO2传感器位置，主要在人员集中密集处采集CO2浓度值。CO2传感器就近接线于现场控制箱的PLC，此信号经过集中控制器发送给本区域相关的空气处理机组的控制器，然后由各台AHU通过调整新风阀门开度来引进新风量，调节室内CO2浓度。新风阀门的开度的大小是通过CO2浓度、室外温度的目标值依据其权重的大小来进行PID控制的。

2.6 火警连锁

系统与安防系统连动，当发生火警时，总控制器上人机出现报警画面，同时空调机停止工作，水阀、风阀关闭，排烟系统启动，排出烟雾。本系统提供一个干接点与安防系统连动。

2.7 DeviceNet网络配置

2.7.1 模块设置

按照表1分别对网络上的节点进行设置。

表1 网络节点配置

模块名称

节点地址

通讯速率

DVPDNET-SL扫描模块

00

500K bps

DNA02

01

500K bps

DNA02

02

500K bps

… …

… …

… …

DNA02

09

500K bps