臺達現場總線產品在中央空調系統的應用

摘要：本文介紹了臺達DeviceNet現場總線產品在中央空調系統的應用，臺達DeviceNet現場總線產品便于安裝和調試，極大地提高了控制系統的可靠性和實時性。

關鍵詞：DVPNET掃描模塊 DNA02模塊　變頻器　人機界面　PLC

1引言

商場等大型建筑采用中央空調系統主要是為人群提供舒適的環境，但在追求舒適的同時往往也會消耗了大量的能源。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舒適性要求的同時，又可以達到節能的目的，降低空調系統運行時間，節約費用。

隨著變頻技術的日益成熟，利用變頻器、PLC、人機界面、溫度傳感器等自動化產品構建的自動控制系統，自動調節水泵的輸出流量，既滿足了人體對環境舒適性的要求，有達到了節能的目的。采用臺達自動化產品及DeviceNet現場總線產品組建中央空調控制系統，不僅滿足了上述的要求，并且便于安裝調試，并由于減少了現場接線，極大地提高了控制系統的可靠性和實時性。

2中央空調系統的特點

在本項目中，中央空調系統主要負責賣場一至三層的冷暖供給，其中一層主要為商鋪和車庫，二、三層為賣場區域。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、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。
另一方面，不同時間、不同時段人流量差異較大，溫度、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，平時相對較少，溫度、CO2 濃度也在周末及節假日相對較高。本套自動控制系統會根據現場環境對溫度、CO2 濃度自動調節。

3中央空調系統控制系統設計
3.1總體結構設計

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、VAV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，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。

控制系統整體架構如圖1所示。

圖1 控制系統總體架構圖

3.2 總控制器結構

總控制器主要由觸摸屏、PLC以及DVPDNET掃描模塊構成。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、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DVPDNET掃描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。實時顯示掃描模塊的狀態，當掃描模塊發生錯誤時，顯示掃描模塊的錯誤代碼。

3.3 現場控制器

現場控制器主要由DNA02模塊、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。

3.4 AHU的控制流程

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。

3.5對于CO2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。

3.6火警連鎖

本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。

3.7 DeviceNet網絡配置
3.7.1模塊設置

按照表1分別對網絡上的節點進行設置。
表1 網絡節點設置參數表

模塊名稱	節點地址	通訊速率
DVPDNET-SL掃描模塊	00	500K bps
DNA02	01	500K bps
DNA02	02	500K bps
… …	… …	… …
DNA02	09	500K bps

3.7.2 DeviceNet從站的配置

（1）打開DeviceNetBuilder軟件，軟件界面如圖2所示。

圖2 DeviceNetBuilder軟件界面

（2）選擇“設置（S）”功能點“通訊設置”，選擇“系統通道”指令，如圖3所示。

圖3 系統通道設置

（3）在此對計算機與 SV 主機的通訊參數進行設置。如“通訊端口”、“通訊地址”、“通訊速率”、“通訊格式”。設置正確后，點擊“確定”按鈕，返回主界面。

（4）選擇“網絡（N）”菜單點“在線”指令，彈出選擇通訊通道窗口，如圖4所示。

圖4 選擇通訊通道

（5）按圖4中的“確定”對DeviceNet網絡進行掃描，正常情況下彈出掃描進度條；按“取消”返回主畫面。如果上述對話框的進度條一直沒有動作，則說明PC和SV PLC通訊連接不正常或PC上有其他程序使用串口。掃描結束后，會提示“掃描網絡已完成”。此時，網絡中被掃描到的所有節點的圖標和設備名稱都會顯示在軟件界面上，如圖5所示。在此例中DVPDNET的節點地址為01。

圖5 網絡掃描結果

（6）用鼠標雙擊VFD-F Drives節點，彈出節點配置窗口，如圖6所示。在此對VFD-F變頻器的識別參數以及IO信息進行確認。確認配置無誤后，點擊“確定“按鈕，返回主界面。

圖6 節點配置

（7）其它從站（如PLC等）的配置與節點1操作步驟類似，這里不再贅述。

3.7.3 DVPDNET掃描模塊（主站）的配置

（1）雙擊DNET Scanner（節點0）的圖標，彈出“掃描模塊配置…”對話框，可以看到左邊的列表里有當前可用節點VFD-F Drives 230V 50HP，DVP-SS/SA/EH PLC，VFD-F Drives 230V 20HP，DVP-SS/SA/EH PLC，VFD-M Drives 230V 5HP，DVP-SS/SA/EH PLC… …。右邊有一個空的“掃描列表”，如圖7所示。

圖7 掃描模塊配置

（2）將圖7中左邊列表中的 DeviceNet 從站設備移入掃描模塊的掃描列表中。具體步驟為：選中 DeviceNet 從站節點，然后點擊“ ”，可將DeviceNet從站節點依次移入到掃描模塊的掃描列表內。確認無誤后，點擊“確定”按鈕。

（3）選擇“網絡（N）”菜單點“下載”指令，將配置下載到DVPDNET-SL掃描模塊內。下載時，如果 SV主機處于運行模式，會彈出“警告”對話框，如圖8所示。

圖8 警告對話框

（4）點擊“是”按鈕，將配置下載至掃描模塊，確認PLC處于RUN模式。

3.7.4 DVPDNET-SL掃描模塊和從站的IO數據映射

DVPDNET-SL掃描模塊到DeviceNet從站的IO數據映射如表2所示，DeviceNet從站到DVPDNET-SL掃描模塊如表3所示。選擇“文件（F）”菜單中“保存(S)”命令，將當前的網絡配置保存。
表2 DVPDNET-SL掃描模塊到DeviceNet從站的IO數據映射

表3 DeviceNet從站到DVPDNET-SL掃描模塊IO數據映射