1 引言

風冷組合式機組基于plc的全新風熱泵型屋頂式空調機組，集送風、制冷、加熱、加濕、空氣凈化、電氣控制等于一體，具有制冷量大、制冷回路簡化、可靠性強、結構緊湊等特點。機組可以安裝在屋頂，不占用有效空間，空氣處理部分也可安裝在機房內，送風管道連接簡便。采用plc控制系統能夠保證機組精確的溫、濕度。本文結合某單位設計安裝的空調系統實例概述該類空調產品的控制特點?？照{系統控制要求綜述：

(1) 溫控范圍及靈敏度：夏季10±2℃，冬季8±2℃；

(2) 濕控范圍及靈敏度：夏季55±10%，冬季40±10%；

(3) 變風量運行，且配置備用送風機段，在風機故障時自動投入運行；

(4) 機組制冷量200kw，制熱量(熱泵式)124kw，能量控制分如下幾檔：0%，25%，50%，75%，100%。

2 系統設計

2.1 硬件架構

(1) 各回路均配置空氣開關、交流接觸器及熱繼電器；

(2) 送風機配置變頻器，頻率可調節范圍30~50hz；

(3) 控制系統采用西門子s7-200cn可編程控制器，人機界面采用全中文顯示的西門子觸摸屏，具體配置為：cpu226一塊、em222一塊、em235一塊、em231rtd三塊、em232一塊、觸摸屏ktp178一臺、新風、室內溫濕度傳感器各一只、除霜探頭四只、露點溫度傳感器一只。

2.2 控制對象

機組控制對象包括：送風電機(一用一備)、送風機變頻器、預加熱電加熱器、電加熱器、加濕器、風閥、渦旋式壓縮機、冷凝風機、四通換向閥等。基于plc的全新風熱泵型屋頂式空調機控制流程如圖1所示。



圖1 全新風空調系統控制流程

3 系統原理設計

3.1 夏季控制

機組做制冷運行，并按露點溫度控制。露點溫度由用戶在觸摸屏上設置。當蒸發器露點溫度大于設定值△t1℃時先啟動壓縮機1，大于設定值△t2時啟動壓縮機2，壓縮機1運行延時一段時間后，由室內溫濕度傳感器測量值與室內溫濕度設定值比較，若溫度偏高△t3，再啟動壓縮機3，偏高△t4時啟動壓縮機4，與此同時若室內濕度大于設定值，投入電加熱(如果室內溫度低于設定值也要投入電加熱)，若新風溫度低于設定值，壓縮機1，2停止，同時濕度低于設定值時壓縮機3，4也停止。

3.2 冬季控制

冬季機組熱泵運行，當新風溫度低于默認值t1℃時，壓縮機1啟動，低于默認值t2℃啟動壓縮機2，當新風溫度低于默認值t3℃且室內溫度偏低t4℃以上，壓縮機3啟動，當新風溫度低于默認值t5℃且室內溫度偏低t6℃以上，壓縮機4啟動，若新風溫度低于t7℃預加熱投入；若室內溫度低于各設定值t8℃時電加熱分組啟動；高于設定值t9℃時電加熱依次停止；若新風溫度升至t10℃時，預加熱和電加熱都停止；如果壓縮機啟動，則電加熱停止。熱泵運行一段時間后，當室內溫度高于各設定值t11℃時依次停各壓縮機。此外，室內溫濕度還可根據實測值由熱回收裝置和加濕器進行加熱控制和加濕調節。

3.3 除霜控制

冬季機組做熱泵運行時，特別是當環境溫度接近0℃或低于0℃時，機組將出現結霜狀況。除霜時采用互鎖控制，避免溫度波動過大，即系統1進入除霜時，系統2不能同時進入除霜，系統3進入除霜時，系統4不能同時進入除霜；除霜時投必要的電加熱。當機組進入制熱工況后，低溫低壓的制冷劑進入翅片換熱器，盤管溫度不斷下降，吸氣溫度也隨著下降，當盤管溫度下降到設定值時，并且除霜周期已到，plc控制四通換向閥換向進入除霜模式，同時停止冷凝風機，啟動電加熱器；當蒸發器盤管溫度上升到 設定值，或除霜執行時間到達設置的最長除霜時間，四通閥換向，除霜結束，電加熱停止運行，機組又進入制熱工況，如此循環下去。

3.4 加濕器控制

送風機啟動后，當室內相對濕度低于設定值時，加濕器按比例投入。若選用電極加濕器，則在加濕器上配有加濕控制板，能自動進行進、排水控制，為方便用戶使用，在plc還加上加濕器手動排水和定時排水控制。

3.5 送風機控制

當主用送風機故障并停機時，可自動切換為備用送風機運行，并關閉主用送風機相應風閥，啟動備用送風機相應風閥。在備用送風機工作時，應修理好主用送風機。送風機通過變頻器改變頻率，從而改變送風機的轉速，最終達到變風量運行且節能目的。

3.6 變頻器防干擾處理

變頻器很容易產生干擾源，使溫濕度波動加劇，嚴重時會使控制器誤動作，影響空調機正常的邏輯控制，因此，無論從硬件還是軟件方面都必須考慮消除變頻干擾。布線時，動力線與控制線分開，變頻器必須可靠接地，熱電阻pt100應使用橋式接法。軟件方面應對各模擬量輸入接口進行濾波處理等措施。這樣基本能消除變頻器所帶來的干擾。

3.7 人機界面

采用全中文的觸摸屏顯示器，操作簡易，顯示內容豐富?？蓪崟r監控各處的溫、濕度參數，設定室內溫、濕度值，定時開、關機功能，顯示實時故障與歷史故障。為安全起見，對一些重要參數設置多級密碼保護。

3.8 安全保護

機組主要設置如下保護：送風機變頻故障、送風機風壓故障、電加熱高溫保護、用戶外部故障連鎖、電源相序保護、壓縮機高、低壓保護、壓差報警、加濕故障。

4 結束語

全新風熱泵型屋頂式空調機已經在某單位可靠運行一年以上，滿足用戶溫、濕度控制要求，用戶反映良好，機組運行至今還沒有出現任何不良故障。全新風熱泵型屋頂式空調機最大特點是能向被控環境提供新鮮的舒適空氣。對于不同季節，使用不同運行模式，既高效又節能。此類空調機在冶金、化工及機電等行業將得到廣泛應用，具有廣闊的應用前景。