1 引言
商場等大型建筑采用中央空調(diào)系統(tǒng)主要是為人群提供舒適的環(huán)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(huán)境對人的影響進(jìn)行分析。資料顯示，室內(nèi)空調(diào)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(yùn)行參數(shù)，既可以滿足人體對環(huán)境舒適性要求的同時，又可以達(dá)到節(jié)能的目的，降低空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時間，節(jié)約費(fèi)用。
隨著變頻技術(shù)的日益成熟，利用變頻器、PLC、人機(jī)界面、溫度傳感器等自動化產(chǎn)品構(gòu)建的自動控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，既滿足了人體對環(huán)境舒適性的要求，有達(dá)到了節(jié)能的目的。采用臺達(dá)自動化產(chǎn)品及DeviceNet現(xiàn)場總線產(chǎn)品組建中央空調(diào)控制系統(tǒng)，不僅滿足了上述的要求，并且便于安裝調(diào)試，并由于減少了現(xiàn)場接線，極大地提高了控制系統(tǒng)的可靠性和實時性。
2 中央空調(diào)系統(tǒng)的特點
在本項目中，中央空調(diào)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)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(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、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(jìn)行區(qū)域控制、局部微調(diào)、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(jié)假日增多，平時相對較少，溫度、CO2 濃度也在周末及節(jié)假日相對較高。本套自動控制系統(tǒng)會根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境對溫度、CO2 濃度自動調(diào)節(jié)。
3 中央空調(diào)系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計
3.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)空調(diào)機(jī)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(jī)采用VWV、VAV混合控制模式，由此達(dá)到舒適和節(jié)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(qū)域組成。所有AHU和PAH由1臺總控制器來負(fù)責(zé)整體控制。每臺AHU、PAH都有1臺各自獨立的控制箱。
控制系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。
3.2 總控制器結(jié)構(gòu)
總控制器主要由觸摸屏、PLC以及DVPDNET掃描模塊構(gòu)成?？偪刂破魍ㄟ^臺達(dá)的DeviceNet總線與現(xiàn)場控制器通訊，進(jìn)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(yùn)行狀態(tài)?，F(xiàn)場控制器的溫度、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DVPDNET掃描模塊對整個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，并通過人機(jī)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。實時顯示掃描模塊的狀態(tài)，當(dāng)掃描模塊發(fā)生錯誤時，顯示掃描模塊的錯誤代碼。
3.3 現(xiàn)場控制器
現(xiàn)場控制器主要由DNA02模塊、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(jī)的風(fēng)機(jī)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。
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(xiàn)場溫度及CO2濃度由臺達(dá)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(yùn)行或者工頻運(yùn)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(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(jī)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(jìn)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(jìn)行PID控制的。
3.6火警連鎖
本系統(tǒng)與安防系統(tǒng)連動，當(dāng)發(fā)生火警時，總控制器上人機(jī)出現(xiàn)報警畫面，同時空調(diào)機(jī)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。
3.7 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)配置
3.7.1模塊設(shè)置
按照表1分別對網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點進(jìn)行設(shè)置。
3.7.2 DeviceNet從站的配置
（1）打開DeviceNetBuilder軟件，軟件界面如圖2所示。
（2）選擇“設(shè)置（S）”功能點“通訊設(shè)置”，選擇“系統(tǒng)通道”指令，如圖3所示。
（3）在此對計算機(jī)與 SV 主機(jī)的通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。如“通訊端口”、“通訊地址”、“通訊速率”、“通訊格式”。設(shè)置正確后，點擊“確定”按鈕，返回主界面。
（4）選擇“網(wǎng)絡(luò)（N）”菜單點“在線”指令，彈出選擇通訊通道窗口，如圖4所示。
（5）按圖4中的“確定”對DeviceNet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行掃描，正常情況下彈出掃描進(jìn)度條；按“取消”返回主畫面。如果上述對話框的進(jìn)度條一直沒有動作，則說明PC和SV PLC通訊連接不正?；騊C上有其他程序使用串口。掃描結(jié)束后，會提示“掃描網(wǎng)絡(luò)已完成”。此時，網(wǎng)絡(luò)中被掃描到的所有節(jié)點的圖標(biāo)和設(shè)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(jié)點地址為01。
（6）用鼠標(biāo)雙擊VFD-F Drives節(jié)點，彈出節(jié)點配置窗口，如圖6所示。在此對VFD-F變頻器的識別參數(shù)以及IO信息進(jìn)行確認(rèn)。確認(rèn)配置無誤后，點擊“確定“按鈕，返回主界面。
（7）其它從站（如PLC等）的配置與節(jié)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(jié)點0）的圖標(biāo)，彈出“掃描模塊配置…”對話框，可以看到左邊的列表里有當(dāng)前可用節(jié)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。
（2）將圖7中左邊列表中的 DeviceNet 從站設(shè)備移入掃描模塊的掃描列表中。具體步驟為：選中 DeviceNet 從站節(jié)點，然后點擊“ ”，可將DeviceNet從站節(jié)點依次移入到掃描模塊的掃描列表內(nèi)。確認(rèn)無誤后，點擊“確定”按鈕。
（3）選擇“網(wǎng)絡(luò)（N）”菜單點“下載”指令，將配置下載到DVPDNET-SL掃描模塊內(nèi)。下載時，如果 SV主機(jī)處于運(yùn)行模式，會彈出“警告”對話框，如圖8所示。
（4）點擊“是”按鈕，將配置下載至掃描模塊，確認(rèn)PLC處于RUN模式。
