1 简介
恒温恒湿空调广泛应用于环境要求高的博物馆、实验室、精密仪器生产线等。 本文讨论的是组合式恒温恒湿空调控制系统。 组合式恒温恒湿空调是对一体式恒温恒湿空调的改进，主要体现在空调的结构形式上。 所谓组合式空调就是将空调机组拆分成两部分，一部分是室内机，另一部分是室外机。 这样既可以节省机组的安装空间，又可以方便机组的运输和安装。 本系统的另一个改进是在室内机和室外机上分别使用一个控制器，两个控制器通过通讯进行信息交换，通讯只需要一根2芯屏蔽通讯电缆。 与单控制器系统相比，该系统可以减少大量的远距离布线，不仅符合节能环保的设计思想，而且大大提高了系统的可靠性，节省了安装时间，减少系统维护的工作量。
2 恒温恒湿组合空调控制系统设计
恒温恒湿组合空调系统分为室内机和室外机两部分。 室外机的主要部件有压缩机、冷凝器、冷凝风机、四通阀、冷凝压力开关等。 室内机主要部件包括鼓风机、表冷器、热水盘管、电加热器、加湿器和过滤段等。室外机包括4台涡旋压缩机、2台冷凝风机和4个四通阀。 每两台压缩机对应一个冷凝风机，每台压缩机对应一个四通阀。 切换四通阀可以完成空调机组从制冷工况到制热工况的切换。 室内机主要完成空调机组的送风和调湿过程。 为了减少室内机和室外机之间的连接电缆恒湿恒湿机，本系统在室内机和室外机上分别采用了LM控制器。 发送控制命令和状态查询命令。 主机上的RS232接口连接5.6寸彩色触摸屏，用于监控空调工作状态，设置用户参数和出厂参数。 组合式恒温恒湿空调控制系统结构框图如图1所示。
图1 恒温恒湿组合空调控制系统结构图
3 控制器的通讯处理
为了使用两个控制器实现室内机和室外机之间的数据交换，需要在控制器中进行通信配置和编程。 控制器程序开发软件具有通讯函数库，全面支持-3六种语言，可以使较为复杂的通讯过程在控制器中方便的实现。 室外机通信程序流程图如图2所示，采用通信协议。 在室外机中，首先初始化RS485接口的波特率、数据位、校验位、停止位等参数，然后初始化为从站，并设置从站地址。 调用图3中的通讯初始化功能块即可完成从站的初始化工作。 最后要做的就是定期将从机中的状态信息放入控制器的可寻址区域M中，供主机读取。 控制器的编程软件支持ST语言，可以方便地处理需要交换的数据。 图4用ST语言编写的程序用于将压缩机和四通阀的状态信息赋值给数据位%.0~%.7，上位机通过读取获得室外机的状态这些地址信息中的值 。 从图4可以看出，数据处理非常方便，程序的可读性也很高。 调试时每项数据的状态一目了然。
图2 室外机通信程序流程图
图3 控制器通信初始化功能块
图4 控制器通讯数据处理
图5是室内机通信程序的流程图。 室内机控制器为主站。 当没有控制命令时，室内机向室外机发送查询命令恒温恒湿机组控制器，查询室外机的运行状态。 当有启动、停止或加卸载的需求时恒温恒湿机/a>，室内机向室外机发出控制指令。 室内机还对室外机返回的数据进行CRC校验，校验成功后才发送下一条控制命令，避免了室外机因外界干扰而误动作，保证了系统的高可靠性。 CRC校验只需要调用一个功能块，如图6所示。
图5 室内机通信程序流程图【页码】
图 6 控制器 CRC 校验功能块
4 压缩机保护及故障排除
恒温恒湿组合空调机组的控制功能主要包括系统启动、能量调节、温湿度控制、除霜、压缩机保护、故障处理等。 其中，系统启动、能量调节、温湿度控制、除霜等功能与其他空调系统基本相同，在此不再赘述。 由于该系统分为室外机和室内机两部分，压缩机保护和故障处理不同于常规空调系统。 在该系统中，室外机和室内机均具有保护功能。 例如，当压缩机未达到最短运行时间时，室内机不会向室外机发出停机命令。 并且当压缩机出现高压或过载等故障时，室外机将自动停机保护，无需等待室内机的停机命令。 在故障处理方面，室外机也可以自行处理一些故障。 例如60分钟内连续出现3次低压故障才向室内机报告，否则室外机自行处理。 当通讯失败时，室外机会自动停止压缩机并发出报警信号。 这样室内机和室外机既独立又统一，避免了因通讯延迟或通讯故障而损坏压缩机。
5 系统操作界面
本系统的操作界面采用和利时系列触摸屏。 这块触摸屏是一块5.6英寸的彩色触摸屏。 操作界面可以完成设置出厂参数和用户参数、记录系统报警信息、监控系统运行状况等功能。 设置出厂参数需要最高权限，设置用户参数也需要操作员权限，以免其他人员误操作。 图7显示了系统的主界面。 操作人员可以设定目标温度和湿度，选择运行条件，进行启动和停止等操作。 操作员需要有操作员权限。 图8为参数设置选择界面。 制造商可以选择相应的选项来设置参数。 这些参数为厂家参数，不对空调用户开放。 设置这些参数需要最高权限。 图9为系统运行监控界面，可以监控系统中各个设备的运行状态。 当系统报警时，系统会自动切换到报警界面。
图 7 系统主界面
图8 参数设置选择界面
图9 系统运行监控界面
6 应用特点
基于和利时LM系列PLC的恒温恒湿组合空调控制系统具有以下特点：
(1) 可靠性
和利时LM系列PLC的RS485串口抗干扰能力强。 本系统虽然有37KW变频器，但系统通讯完全不受影响。 从现场使用情况来看，通过通信控制的设备，如压缩机、风机等，可以快速响应室内机的指令。
(1) 易用性
和利时LM系列PLC功能库中的通讯功能块，使两台控制器之间的通讯更加方便。 编程软件除支持梯形图语言外，还支持ST语言恒湿恒湿机，适用于通讯程序的批量处理，使通讯程序的调试和监控更加方便。
(1) 情报
和利时LM系列PLC中的温度采集模块均为智能化。 本系统采用4通道热电阻采集模块，每通道均可进行短路和断线检测。 当传感器线路出现通道故障或短路、断线时，系统能及时对机组进行保护，避免机组损坏。
参考
[1]梁志国，基于PLC的中央空调控制系统设计[J]，承德石油学院学报
[2] 李元英恒温恒湿机组控制器，中央空调运行与维护[M]，机械工业出版社
[3] 和利时，通信协议简化，2008
[4] 冯玉琪、王强、刘旭等，《中央空调选型、调试、控制与维护》，人民邮电出版社
[5] 和利时，小型可编程控制器硬件手册，2008
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恒温恒湿机生产厂家：www.airkins.com
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