一、 引言：
隨著科技的進步，人們已經(jīng)不滿足對同一建筑物內(nèi)的數(shù)據(jù)進行采集、分析和處理。在很多場合，我們需要對地理位置分布較散或在幾座建筑物內(nèi)的各種開關(guān)及模擬量信號進行聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一監(jiān)控的情況。
中央空調(diào)是對建筑物內(nèi)空氣的各種參數(shù)（如室內(nèi)溫度、濕度）進行調(diào)節(jié)的專用系統(tǒng)，它通過對空調(diào)機組（加熱、降溫、除濕、增濕）、風機、閥門、泵等設(shè)備的開、關(guān)及連續(xù)調(diào)節(jié)來控制室內(nèi)的溫度、濕度及其它參數(shù)指標，使之滿足特定場合的要求。
潔凈室中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應用于醫(yī)療、生物、試驗室、電子、溫室、辦公大樓等場合，以監(jiān)控其室內(nèi)的溫度、相對濕度、相對大氣壓、風量、塵、菌及有害氣體的濃度等相關(guān)參數(shù)及指標。
早期中央空調(diào)的控制設(shè)備多為就地式專用控制器或DDC控制器，控制功能簡單、不易聯(lián)網(wǎng)及信息集成度不高等缺點。隨著計算機技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的中央空調(diào)系統(tǒng)都傾向于采用先進、實用、可靠的可編程控制器（PLC）來進行控制。提高中央空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性、可靠性及可維護性。
二、 Haiwell(海為)PLC在潔凈室中央空調(diào)系統(tǒng)中的應用實例
<一>、工程概述及電氣控制要求：
1、 本工程應用于大型生物制藥公司的生產(chǎn)車間及溫室。生產(chǎn)車間按功能分為12個（P2潔凈等級9個，P3潔凈等級2個，共公水系統(tǒng)1個），溫室4個；
2、 考慮到各個生產(chǎn)車間的電氣室在地理位置上分布較散，為便于布線及維護，要求每個生產(chǎn)車間均用一套獨立的PLC控制系統(tǒng)；每個生產(chǎn)車間的運行參數(shù)及實時數(shù)據(jù)要在本地及中央控制室中設(shè)定與讀?。?br/>3、 每個溫室的運行參數(shù)及實時數(shù)據(jù)要在本地及中央控制室中設(shè)定與讀?。?br/>4、 P2、P3潔凈等級的11個系統(tǒng)均可設(shè)定控制溫度、濕度、負壓；4個溫室可設(shè)定控制溫度、濕度；
5、 兩個P3潔凈等級的系統(tǒng)需具備兩個或以上的本地數(shù)據(jù)設(shè)定與監(jiān)控；
6、 控制系統(tǒng)要求節(jié)能；
<二>、用Haiwell(海為)PLC的實現(xiàn)方法：
1、 因各個系統(tǒng)的位置較遠,為便于布線及安裝，每個生產(chǎn)車間（電氣控制室）使用1臺Haiwell 可編程控制器（PLC）； 負責對現(xiàn)象各種信號的采集與處理，同時據(jù)設(shè)定的各種工作參數(shù)對現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu)（如電機、閥門、泵等）進行輸出控制，以達到指定的控制效果；
2、 4個溫室因信號輸入輸出比較簡單，只有模擬量的輸入（溫度與濕度的實時值）與輸出（風閥的比例調(diào)節(jié)），考慮到相對距離較遠，為節(jié)省成本，選用Haiwell（海為）PLC的模擬量擴展模塊作為遠程IO，用RS-485通訊連接方式與之相近的PLC主機相聯(lián)接（或直接與上位機相連），通過PLC主機以通訊方式將當前實時數(shù)據(jù)讀出及控制遠程模塊模擬量輸出給執(zhí)行機構(gòu)；
3、 為實現(xiàn)可在本地設(shè)定及讀取數(shù)據(jù)，每臺PLC主機掛一個人機界面（文本或觸摸屏），兩者之間用RS-232或RS-485相聯(lián)進行通訊；
4、 對于兩個P3潔凈等級的系統(tǒng)因需具備兩個或以上的本地數(shù)據(jù)設(shè)定與監(jiān)控，所以可以將兩個人機界面（文本或觸摸屏）以RS-485連接方式組成一個RS-485網(wǎng)（一臺人機界面作為主站，其余的作為從站），作為主站的人機界面與Haiwell(海為)PLC主機的RS-232（COM1）口或擴展通訊模塊進行通訊，以達到多個本地設(shè)定與監(jiān)控的目的；
5、 在本系統(tǒng)中，要達到節(jié)能的效果，除在工藝控制上進行合理的處理外，在系統(tǒng)硬件配置上，風機、泵的驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)可采用變頻器；變頻器的開關(guān)可用PLC的DO進行控制，而其運轉(zhuǎn)的頻率可用Haiwell(海為)PLC的模擬量輸出信號或直接用PLC與變頻器通訊的方式進行控制；
6、 因各個車間的電氣控制室（PLC）相距較遠，且距中央監(jiān)控室距離很遠，各個Haiwell(海為)PLC主機可用RS-485的連接方式組成1~2個RS-485子網(wǎng)與位于中央監(jiān)控室的計算機（上位機）進行通訊，達到從遠程對各個控制系統(tǒng)進行監(jiān)視與控制的目的。
<三>、選用Haiwell(海為)PLC的理由（優(yōu)點）：
1、 節(jié)省投資成本：
（1）、Haiwell(海為)PLC的性價比高，節(jié)省投資成本，除自身帶有各種外設(shè)接口（開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、模擬量輸入、模擬量輸出、高速計數(shù)器、高速脈沖輸出通道、電源、通信端口等）外，還可擴展各種類型的擴展模塊，進行靈活的配置，便于日后的系統(tǒng)擴展與升級；
（2）、Haiwell(海為)PLC的主機本身自帶有幾個模擬量輸入輸出通道（AI/AO），且其各種模擬量擴展模塊均有一個用于通訊連接的通訊口（RS232或RS-485），所以， Haiwell(海為)PLC的模擬量擴展模塊支持并行總線（直接用擴展總線掛到PLC主機的擴展接口上）與串行總線（用模擬量擴展模塊上的通訊口與PLC主機的通訊口進行通訊連接）兩種方式進行對模擬量輸入輸出通道的擴展，當用串行總線進行擴展時，可作為遠程IO模塊，不受AI/AO點數(shù)的擴展限制；這一點對于有大量模擬量信號（溫度、濕度、壓差、風量、流量、風機轉(zhuǎn)速、閥門開度等）需要進行采集及監(jiān)控的潔凈式中央空調(diào)極其重要；
（3）、在第（2）點中提到Haiwell(海為)PLC的各種模擬量擴展模塊均有一個用于通訊連接的通訊口（RS232或RS-485），對于本實例中的4個溫室的控制就可省去PLC主機，而直接用串行總線的RS-485的通訊方式（距離較遠）對溫室的模擬量輸入輸出進行擴展，掛到與之臨近的PLC主機的RS-485口或擴展RS-485通訊口中，可極大地節(jié)省投資成本；
2、 網(wǎng)絡(luò)通訊功能：
（1）、實例通訊需求：在本實例中，每個控制系統(tǒng)（PLC）均要求同時與遠程計算機（上位機）、人機界面（文本或觸摸屏）通訊；P3潔凈等級的2個系統(tǒng)還需2個或以上的RS-485通訊端口（一個與本地的現(xiàn)場設(shè)備組成的485子網(wǎng)通訊，另一個與遠程上位機通訊），所以，一臺PLC至少要具備兩個以上的通訊端口才能滿足工程需求；
（2）、Haiwell(海為)PLC具備豐富的網(wǎng)絡(luò)通訊功能：各種PLC主機內(nèi)置2個通訊口（一個為RS-232，另一個為RS-485），可擴展至5個通訊口，每個通訊口都可以進行編程和聯(lián)網(wǎng)，都可作為主站或從站。支持1：N、N：1、N：N聯(lián)網(wǎng)方式，支持各種人機界面和組態(tài)軟件，可與任何帶通訊功能的第三方設(shè)備（如變頻器、儀表、條碼閱讀器等）聯(lián)網(wǎng)；本實例中，兩個P3潔凈等級的PLC主機要掛兩臺或以上的人機界面，若一臺人機界面與一個通訊端口相連接的話，則該PLC至少需要四個通訊端口方，這樣一來，硬件成本肯定要增加，為節(jié)省通訊端口，使用兩個文本或觸摸屏以RS-485連接方式組成一個RS-485網(wǎng)，再與Haiwell(海為)PLC主機的RS-232（COM1）口進行通訊，Haiwell(海為)PLC作為從站。Haiwell(海為)PLC的每個通訊口（包括主機自帶的兩個通訊口或擴展的通訊口）與第三方通訊時均可作為主戰(zhàn)也可作為從站；
（3）、Haiwell(海為)PLC的每個通訊口（包括主機自帶的兩個通訊口或擴展的通訊口）均可用于用于編程和聯(lián)網(wǎng)，在日后的維護工作中（如修改程序時），可在不停機的狀態(tài)下進行一邊監(jiān)控當前系統(tǒng)的運行狀態(tài)，一邊對其進行維護，以減少系統(tǒng)的停機維護時間，提高生產(chǎn)效應；
（4）、一次性通訊容量大：一個實時性要求很高且數(shù)據(jù)交換量比較大的監(jiān)控系統(tǒng)中，PLC與上位機之間的通訊速度及一次性的通訊容量是決定實時性的極為重要的前提與保證。在本實例中，每個系統(tǒng)均有大量的數(shù)字量（X、Y、M等）和模擬量需要進行監(jiān)控與處理，且要以通訊方式上傳到上位機中進行監(jiān)控與處理，這樣就要求PLC具有極快的通訊速度與通訊容量，否則上位機采集的數(shù)據(jù)將得不到實時的效果，不能真實反映現(xiàn)場各個系統(tǒng)當前的運行情況。一次向PLC讀取的數(shù)據(jù)容量大：開關(guān)量點（如X、Y、M、T、C、SM）可達255個或16位數(shù)據(jù)（如V、SV、CCV、TCV、AI、AQ）可到48個，有了如此大的數(shù)據(jù)讀取容量后，計算機在向PLC發(fā)讀取實時數(shù)據(jù)的命令后，可一次性地將所要監(jiān)控的數(shù)據(jù)讀取到上位機中，減少了通訊次數(shù)，可極大地提高通訊效應，增強數(shù)據(jù)的實時性；
（5）、通訊速度快：
A、Haiwell(海為)PLC內(nèi)置多種通訊協(xié)議：內(nèi)置Modbus RTU/ASCII協(xié)議、自由通訊協(xié)議以及海為公司的HaiwellBus高速通訊協(xié)議。海為PLC的通訊波特率可高達57600（默認通信格式為19200，N，8，2 RTU）；本例中計算機與PLC之間使用Haiwell(海為)PLC內(nèi)置的Modbus RTU通訊協(xié)議，比ASCII方式在通訊速度上來的快，提高數(shù)據(jù)的實時顯示與處理；PLC作為從站用Modbus協(xié)議與上位機通訊時，PLC不需編寫任何的通訊程序；
B、極為便利的通訊指令系統(tǒng)：使您無論使用何種通訊協(xié)議都只需一條通訊指令便可完成復雜的通訊功能，編程簡單而程序簡潔，無須再為通訊端口沖突、發(fā)送接收控制、通訊中斷處理等問題煩惱，可以在程序中混合使用各種協(xié)議輕松完成您所需的各種數(shù)據(jù)交換；
C、通訊的收發(fā)均采用中斷的方式：所有通訊的收發(fā)均采用中斷的方式，編寫再多的通訊指令也不會影響用戶程序的執(zhí)行周期及響應速度，而用戶程序的執(zhí)行周期（掃描時間）也不會影響通訊的即時收發(fā)，這樣，在實際應用中保證了通訊的即時性與高效性，即使5個通訊口同時進行繁忙的通訊處理，PLC系統(tǒng)將對其進行快速統(tǒng)一地調(diào)度；
（6）、組網(wǎng)靈活：本實例中，PLC與外圍設(shè)備之間的通訊有以下幾種：
A、PLC與上位機之間用RS-485，PLC作為從站，通訊協(xié)議為Modbus；
B、PLC與單個或多個人機界面（文本或觸摸屏）之間用RS-232，PLC作為從站，通訊協(xié)議為Modbus；
C、PLC與變頻器之間用RS-485，PLC作為主站，通訊協(xié)議為Modbus；
D、PLC與遠程模擬量擴展模塊之間用RS-485，PLC作為主站；
E、PLC模擬量擴展模塊（遠程IO）與上位機之間用RS-485直接通訊，計算機作為主站；
3、 系統(tǒng)的可擴展性：
一個系統(tǒng)在設(shè)計或調(diào)試完成后，并不能保證此系統(tǒng)就是完整無缺的，在日后的維護保養(yǎng)中，在很多情況下，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大或生產(chǎn)工藝的改變要對原有控制系統(tǒng)進行升級或擴展，此時對于用戶來說只有兩種選擇：一種為重新購置控制系統(tǒng)，另一種為在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行升級或擴展。重新購置控制系統(tǒng)的成本太高且耗力耗時，為不得不作出的情況；而在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行升級或擴展的方法，可充分利用原有資源，即節(jié)省成本，又可省去大量的因施工和調(diào)試帶來的不便與時間；所以，作<
