摘 要：本文通過案例詳盡論述臺達DeviceNet現(xiàn)場總線產(chǎn)品在中央空調(diào)系統(tǒng)的工程設(shè)計技術(shù)，展示出臺達DeviceNet現(xiàn)場總線產(chǎn)品的系統(tǒng)集成優(yōu)勢。
關(guān)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(yè)廳等大型公眾室內(nèi)建筑空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)為人群提供舒適健康購物環(huán)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(huán)境對人的影響進行分析。資料顯示，室內(nèi)空調(diào)計算溫度與耗能量有直接的關(guān)系，因此通過合理的設(shè)定室內(nèi)空調(diào)的運行參數(shù)，既可以滿足人體對環(huán)境健康性要求的同時，又可以達到節(jié)能的目的，降低空調(diào)系統(tǒng)運行時間，節(jié)約費用。其中二氧化碳CO2是衡量空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)，為了在節(jié)能的同時提供適宜空氣環(huán)境，需對CO2進行監(jiān)測與調(diào)節(jié)。本文以某3層商場中央空調(diào)系統(tǒng)作為設(shè)計案例。
商場中央空調(diào)系統(tǒng)主要負責(zé)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(qū)域。因賣場商品分區(qū)擺放，各區(qū)域功能不同，造成人流密度分布不均，導(dǎo)致各區(qū)域溫度與CO2 濃度差異，同時考慮到超市空調(diào)為懸掛式安裝，冷（暖）風(fēng)分區(qū)供給、就地回風(fēng)，所以本系統(tǒng)采用通過DeviceNet現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)進行區(qū)域控制、局部微調(diào)、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(jié)假日增多，溫度、CO2 濃度也相對較高，平時相對較少。項目設(shè)計要求控制系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境對溫度、CO2 濃度自動調(diào)節(jié)。
2 商場中央空調(diào)自動化系統(tǒng)
2.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
項目選用臺達機電自動化技術(shù)平臺集成實現(xiàn)。根據(jù)空調(diào)機組分布特點，對于CO2濃度和室內(nèi)溫度采用區(qū)域控制。冷（熱）水和風(fēng)機采用VWV（變水量空調(diào)系統(tǒng)）、VAV（變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)）混合控制模式，由此達到舒適和節(jié)能目的。整個大樓共分為三層，一層3臺AHU（空調(diào)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(qū)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(zé)整體控制。每臺AHU、PAH都有1臺各自獨立的控制箱。整體架構(gòu)如圖1所示。
圖1 空調(diào)自動化系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
2. 2 總控制器結(jié)構(gòu)
總控制器主要由臺達觸摸屏、PLC以及DVPDNET主站模塊構(gòu)成?？偪刂破魍ㄟ^臺達的DeviceNet總線與現(xiàn)場控制器通訊，進行數(shù)據(jù)交換。觸摸屏通過RS485總線以MODBUS協(xié)議與總控制器通訊，監(jiān)視各臺AHU的運行狀態(tài)。現(xiàn)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(shè)定，設(shè)定好的數(shù)據(jù)通過DeviceNet通訊分發(fā)給各現(xiàn)場控制器。通過臺達DVPDNET主站模塊對整個網(wǎng)絡(luò)進行管理，并通過人機界面顯示各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的狀態(tài)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點發(fā)生異常時，相應(yīng)的指示燈點亮。實時顯示主站模塊的狀態(tài)，當(dāng)主站模塊發(fā)生錯誤時，顯示主站模塊的錯誤代碼。
2.3 現(xiàn)場控制器
現(xiàn)場控制器主要由臺達MODBUS/DeviceNet轉(zhuǎn)換模塊DNA02、PLC、變頻器、接觸器等部件構(gòu)成?，F(xiàn)場控制器接受總控制器的溫度、CO2濃度設(shè)定指令。現(xiàn)場控制器之間還可以通過總控制器實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，將采集到的溫度、CO2濃度等信號傳送給與該區(qū)域相關(guān)的其他現(xiàn)場控制器?，F(xiàn)場控制器控制AHU、PAH空調(diào)機的風(fēng)機轉(zhuǎn)速、冷（熱）水閥門開度和新風(fēng)閥開度來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和CO2濃度。
2. 4 AHU的控制流程
空調(diào)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(xiàn)場溫度及CO2濃度由臺達PLC智能控制在允許的設(shè)定范圍內(nèi)；當(dāng)操作箱出現(xiàn)故障時(如傳感器損壞、出現(xiàn)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(jù)空間區(qū)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(xiàn)場控制箱的PLC，此信號經(jīng)過集中控制器發(fā)送給本區(qū)域相關(guān)的空氣處理機組的控制器，然后由各臺AHU通過調(diào)整新風(fēng)閥門開度來引進新風(fēng)量，調(diào)節(jié)室內(nèi)CO2濃度。新風(fēng)閥門的開度的大小是通過CO2濃度、室外溫度的目標(biāo)值依據(jù)其權(quán)重的大小來進行PID控制的。
2. 6 火警連鎖
系統(tǒng)與安防系統(tǒng)連動，當(dāng)發(fā)生火警時，總控制器上人機出現(xiàn)報警畫面，同時空調(diào)機停止工作，水閥、風(fēng)閥關(guān)閉，排煙系統(tǒng)啟動，排出煙霧。本系統(tǒng)提供一個干接點與安防系統(tǒng)連動。
3 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)配置設(shè)計
按照表1分別對網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點進行設(shè)置。使用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)配置工具配置網(wǎng)絡(luò)。
表1 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)置
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