空气处理机组中的PLC控制设计

空气处理机组中的 PLC 控制设计
摘要：现阶段，随着我国社会经济迅猛发展，我国工业化程度不断提升，现
代化科学技术日渐成熟，目前一种以PLC控制系统为基础的空气处理机组得到了
大范围的应用，而且极大程度的提升了风机在工作时的效率，以及运行期间的安
全性、可靠性，并且在节能层面拥有极好的效果。

本文主要针对PLC控制在空气
处理机组中的设计进行分析，然后基于此分析了一系列设计情况，以供参考。

关键词：空气处理机组；PLC控制；设计
前言：空气处理机组在中央空调系统中属于其中一项末端设备，主要作用是
调节室内空气的温度、湿度、洁净度。

经过送风管可以将冷却、加热之后的空气
输送到室内，回风管会将室内的空气回抽之后对其进行过滤，经过多次循环往复，室内温度会稳定在对人体健康有益的范围内，而上述内容的实现，需要以PLC控
制技术为基础。

所以，针对PLC控制在空气处理机组中的设计工作进行分析以及
研究，就目前现状而言，拥有极其重要的现实意义。

1PLC控制在空气处理机组中存在的问题
1.1 常见问题
1.1.1 外部设备故障
系统外部设备主要是指，与实际过程产生联系的各种传感器、开关。

如果这
部分设备出现故障，会对系统的控制功能产生不利影响。

1.1.2 硬件故障
硬件故障主要是指系统中的模板、元件损坏所导致的各项故障，主要因素是
应用时间过长、使用方法不当，从而导致的元件老化现象。

1.1.3 系统故障
通常情况下来说，PLC控制系统自身出现故障的概率相对较低，一旦发生故
障也可以应用自身的自我检测系统进行检测。

此外，PLC系统出现故障的主要区
域就是，PLC外部的输出或者输入环节、执行机构，通常情况下来说，这些区域
如果出现问题，PLC控制系统不会立刻停止，通常都是在故障发生之后才会有所
体现。

1.1.4 软件故障
此类故障通常情况下是，软件自身出现不同bug所导致的，一般解决的方式
就是对软件进行升级。

1.2 PLC和变频器在连接期间的注意问题
空气处理机组中的一个主要设备是变频器，PLC系统和变频器在连接层面的
质量极大程度的决定了空气处理机组，在工作期间的效率以及适用性能。

一般情
况下来说，PLC通过类似功能的元器件、继电器的触点，与变频器之间进行有效
连接。

对于继电器触点进行应用时，通常情况下会发生一些接触不良，从而导致
一些失误操作，而应用晶体管实现连接时，需要思考晶体管自身的电容、电压等
诸多因素，从而保证系统在运行期间的可靠性。

此外，变频器自身会包含一些数
值指令信号的输入，因为接口电流输入信号存在不同程度的差异，所以需要按照
变频率的输入阻抗，对PLC系统最终输出的模块进行有效选择[1]。

2PLC控制在空气处理机组中的设计分析
2.1 硬件设计
空气处理机组的智能终端应用，西门子S7-200系列的PLC，主要硬件配置包
含CPU224、用来手动操作以及调节的TD400C、模拟量的输出和输入模块EM235。

PLC开关量的输入信号主要包含风阀阀位、防冻开关、压差信号、风机过载
保护、本机启停、就地远程选择等。

PLC开关量的输出主要以声光报警器、风阀、风机为主要管控对象。

控制系统应用热电阻对送回风温度进行测量，经过变送器
将4~20毫安的电流进行输送，将其发送到EM235的输入端口中。

模拟量在输入
期间包含4~20毫安的二氧化碳浓度信号、0~10伏的电动水阀开度信号。

PLC模
拟量的输出，主要用来对比例阀的开度进行有效调节，指定0~10伏对应0~100%
的实际阀门开度。

为了对网络资源进行有效的优化以及完善，并在性价比层面实现最高的数值，对控制系统进行分类，按照建筑物的种类进行划分，选择安装经济、可靠性较强
的PLC站点对监控主机进行连接，相同建筑物内部的诸多机组PLC，按照PPI的
主/从协议模式对网络进行构建，风阀相互之间使用RS-485进行连接，然后以不
同的网络地址对其进行有效区分。

每个空气处理机组采取分散式的方式进行安装，PPI网络在应用之后，可以
让智能末端的PLC程序，在调试和设备检修环节提供极大程度的便利，能够有效
减少劳动工作量，提升各项工作效率[2]。

2.2 软件设计
2.2.1 PLC程序
PLC程序主要划分为主站、从站两个程序。

从站程序主要负责对本机组内部
的设备进行有效监控，程序功能主要包含故障报警、PID运算、数据定时收集等。

机组工作时的浮点数据模拟量、故障状态位的信号、运行等，全部都是由程序进
行转换将其变成字节，然后储存在指定的数据储存器中，以供站调用、查询。

主
站程序在接收到监控中心所发送的操作命令之后，通过字节的形式将其写入到从
站的固定数据地址中，从站程序按照通信协议的具体格式对操作指令进行解析，
然后按照特定的操作请求实行响应。

主站程序除去对本机组的设备进行控制之外，同时也起着从站以及连接上位机的作用。

主站程序使用以太网与监控中心相互之
间进行通信联系，而从站程序中的数据在交换时，主要是以PPI网络为基础来实
现通信。

相比较于从站而言，主站中的PLC程序在数据存储层面需要更多的空间，因为运算工作体量相对比较大，而且在通讯环节需要承担极其复杂的任务量。

在编程环境下，设计工作主要如下：
1.对主站PLC的通信端口进行定义，然后设定PLC的具体地址数值为2，通
信期间的波特率设定为187.5kb/s。

2.按照相应指令向PPI网络配置中对指令进行读写，然后选取操作的具体类型，对数据存储器接收、发送的地址进行有效分配，配置全部完成之后，自动形
成NET的子程序。

3.启动以太网向导的配置工具，然后搭配CP243的以太网模块，其中包含写
入命令、字节分配、IP地址的配置，全部完成之后，生成相应的子程序。

4.对功能子程序进行编写。

5.将程序下载完成之后对其进行模拟调试。

2.2.2 上位机的组态
多站点PLC与监控主机之间在通信层面选取以太网的方式，在对数据进行交
换期间，主要通过建立变量来实现。

主要的变量主要包含远程操控命令、故障状态、运行状态，生产数据等。

PLC主站主要对通信子程序进行有效执行，根据协
议的具体格式针对通信数据展开标准性的处理，然后完成数据在交互层面的具体
任务。

上位机将NT作为主要平台，将组态王通用工业组态软件当作开发和运行期
间的工具，控制系统需要具备故障报警、通信记录、监测管理、操作等诸多功能。

应用组态王建立空气处理机组的远程监控系统，系统在设计期间会包含运行测试、项目统调、分配用户权限、编写命令语言、建立动画连接、设计图形画面、建立
数据库等诸多内容。

组态王设备在通信期间应用的服务器为OPC设备，对组态王
设备进行定义是选择S7200.OPC Server将其作为通信的主要链路。

组态王数据
库变量对OPC项目进行选择，应用PC Access与组态王对数据进行实时性交换。

监控平台的操作以及显示界面主要包含故障处理、用户管理、设定回风温度、查
询历史数据、运行报表、选择机组等内容。

空气处理机组中的集中控制系统，主要的设计目标就是可靠性、便捷性、实
用性，应用监控中心中的IPC和现场之间多站点的PLC，对数据进行实时性的交换。

同时，控制系统拥有开放web的发布功能，可以为能源管理站、安保消防、
热泵机组的监控中心等诸多部门，在运行层面提供动态性的画面，以及实时性和
历史性的有关数据信息[3]。

结束语：综上所述，常规性的电气控制系统，通常情况下存在调节性能效果差、浪费严重、能源转换效率低等诸多缺陷。

所以，在空气处理机组运行期间，
应用PLC技术拥有极其重要的现实意义，能够让机组在节能性、智能性、高效性、稳定性等层面得到有效提升。

同时，在设计、生产、安装、维护等环节，需要充
分思考PLC控制系统在具体运行期间会发生的诸多问题，提前采取有效措施对其
进行合理管控，并促进其在未来实现可持续发展。

参考文献：
[1]尹荣.顺序控制设计法在PLC编程中的有效利用[J].决策探索
(中),2019,96.
[2]贾新波.基于PLC的洁净手术室净化空调新风机组自动控制设计与实现方
法[J].中国设备工程,2020(9):2.
[3]王海飞,张子平.空气处理机组中的PLC控制设计[J].节能,2019(2):3.。