賣場(chǎng)内設立空調新風系統主要是爲人(rén)群提供舒适的(de)環境，但(dàn)在追求舒适的(de)同時往往也(yě)會(huì)消耗了大(dà)量的(de)能(néng)源。如(rú)何有(yǒu)效地(dì)解決這個(gè)問題，就需将環境對人(rén)的(de)影響進行(xíng)分(fēn)析。資料顯示，室内空調計(jì)算溫度與耗能(néng)量有(yǒu)直接的(de)相(xiàng)互關系，因此通過合理(lǐ)的(de)設定室内空調的(de)運行(xíng)參數，既可(kě)以滿足人(rén)體對環境舒适性要求的(de)同時，又(yòu)可(kě)以達到(dào)節能(néng)的(de)目的(de)，降低空調系統運行(xíng)時間，節約費用(yòng)。另一方面CO2是衡量空氣質量的(de)重要指标，爲了在節能(néng)的(de)同時提供适宜空氣環境，需對CO2進行(xíng)監測與調節。

1 中央空調系統的(de)特點

本案例中，中央空調系統主要負責賣場(chǎng)一至三層的(de)冷(lěng)暖供給，其中一層主要爲商鋪和(hé)車(chē)庫，二、三層爲賣場(chǎng)區域。因賣場(chǎng)商品分(fēn)區擺放(fàng)，各區域功能(néng)不同，造成人(rén)流密度分(fēn)布不均，導緻各區域溫度、CO2濃度差異，同時考慮到(dào)超市空調爲懸挂式安裝、冷(lěng)（暖）風分(fēn)區供給、就地(dì)回風，所以本系統采用(yòng)通過DeviceNet現場(chǎng)總線網絡進行(xíng)區域控制(zhì)、局部微調、集中管理(lǐ)的(de)控制(zhì)策略。

另一方面，不同時間、不同時段人(rén)流量差異較大(dà)，溫度、CO2濃度也(yě)伴随人(rén)流量的(de)變化而變化，如(rú)人(rén)流量在周末、節假日增多、平時相(xiàng)對較少(shǎo)，溫度、CO2濃度也(yě)相(xiàng)對較高(gāo)。本套自動控制(zhì)系統會(huì)根據現場(chǎng)環境對溫度、CO2濃度自動調節。

2 中央空調的(de)控制(zhì)

2.1總體結構設計(jì)

根據空調機組分(fēn)布特點，對于CO2濃度和(hé)室内溫度采用(yòng)區域控制(zhì)；冷(lěng)（熱(rè)）水(shuǐ)和(hé)風機采用(yòng)VWV、VAV混合控制(zhì)模式，由此達到(dào)舒适和(hé)節能(néng)目的(de)。

整個(gè)大(dà)樓共分(fēn)爲三層，一層3台AHU，二層3台AHU，三層2台AHU、1台PAH，每層都(dōu)由不同的(de)功能(néng)區域組成。所有(yǒu)AHU和(hé)PAH由1台總控制(zhì)器(qì)來負責整體控制(zhì)。每台AHU、PAH都(dōu)有(yǒu)1台各自獨立的(de)控制(zhì)箱。整體架構如(rú)圖1。



圖1 中央空調整體架構

2.2 總控制(zhì)器(qì)結構

總控制(zhì)器(qì)主要由觸摸屏、PLC以及DVPDNET掃描模塊構成。總控制(zhì)器(qì)通過台達的(de)DeviceNet總線與現場(chǎng)控制(zhì)器(qì)通訊，進行(xíng)數據交換。

觸摸屏通過RS485總線以MODBUS協議與總控制(zhì)器(qì)通訊，監視各台AHU的(de)運行(xíng)狀态。現場(chǎng)控制(zhì)器(qì)的(de)溫度、CO2濃度可(kě)以通過總控制(zhì)器(qì)的(de)觸摸屏來設定，設定好的(de)數據通過DeviceNet通訊分(fēn)發給各現場(chǎng)控制(zhì)器(qì)。

通過DVPDNET掃描模塊對整個(gè)網絡進行(xíng)管理(lǐ)，并通過人(rén)機界面顯示各網絡節點的(de)狀态。當網絡上(shàng)的(de)節點發生異常時，相(xiàng)應的(de)指示燈點亮。實時顯示掃描模塊的(de)狀态，當掃描模塊發生錯誤時，顯示掃描模塊的(de)錯誤代碼。

2.3 現場(chǎng)控制(zhì)器(qì)

現場(chǎng)控制(zhì)器(qì)主要由DNA02模塊、PLC、變頻器(qì)、接觸器(qì)等部件(jiàn)構成。現場(chǎng)控制(zhì)器(qì)接受總控制(zhì)器(qì)的(de)溫度、CO2濃度設定指令。現場(chǎng)控制(zhì)器(qì)之間還可(kě)以通過總控制(zhì)器(qì)實現數據共享，将采集到(dào)的(de)溫度、CO2濃度等信号傳送給與該區域相(xiàng)關的(de)其他(tā)現場(chǎng)控制(zhì)器(qì)。現場(chǎng)控制(zhì)器(qì)控制(zhì)AHU、PAH空調機的(de)風機轉速、冷(lěng)（熱(rè)）水(shuǐ)閥門開(kāi)度和(hé)新風閥開(kāi)度來調節室内溫度和(hé)CO2濃度。

2.4 AHU的(de)控制(zhì)流程

AHU操作箱可(kě)以選擇自動控制(zhì)或手動控制(zhì)。自動控制(zhì)時，現場(chǎng)溫度及CO2濃度由台達PLC智能(néng)控制(zhì)在允許的(de)設定範圍内；當操作箱出現故障時(如(rú)傳感器(qì)損壞、出現通訊故障等)，可(kě)以選擇将變頻器(qì)以固定頻率運行(xíng)或者工(gōng)頻運行(xíng)，以便檢修。

2.5 對于CO2的(de)濃度和(hé)人(rén)流量的(de)處理(lǐ)

在賣場(chǎng)中，根據空間區域布置CO2傳感器(qì)位置，主要在人(rén)員集中密集處采集CO2濃度值。CO2傳感器(qì)就近接線于現場(chǎng)控制(zhì)箱的(de)PLC，此信号經過集中控制(zhì)器(qì)發送給本區域相(xiàng)關的(de)空氣處理(lǐ)機組的(de)控制(zhì)器(qì)，然後由各台AHU通過調整新風閥門開(kāi)度來引進新風量，調節室内CO2濃度。新風閥門的(de)開(kāi)度的(de)大(dà)小(xiǎo)是通過CO2濃度、室外溫度的(de)目标值依據其權重的(de)大(dà)小(xiǎo)來進行(xíng)PID控制(zhì)的(de)。

2.6 火(huǒ)警連鎖

系統與安防系統連動，當發生火(huǒ)警時，總控制(zhì)器(qì)上(shàng)人(rén)機出現報警畫面，同時空調機停止工(gōng)作，水(shuǐ)閥、風閥關閉，排煙系統啓動，排出煙霧。本系統提供一個(gè)幹接點與安防系統連動。

2.7 DeviceNet網絡配置

2.7.1 模塊設置

按照(zhào)表1分(fēn)别對網絡上(shàng)的(de)節點進行(xíng)設置。

表1 網絡節點配置

模塊名稱	節點地(dì)址	通訊速率
DVPDNET-SL掃描模塊	00	500K bps
DNA02	01	500K bps
DNA02	02	500K bps
… …	… …	… …
DNA02	09	500K bps

2.7.2使用(yòng)DeviceNet網絡配置工(gōng)具配置網絡

DeviceNet從站的(de)配置：
1）打開(kāi)DeviceNetBuilder軟件(jiàn)，軟件(jiàn)界面如(rú)圖2所示。

圖2 DeviceNetBuilder軟件(jiàn)界面圖

2）選擇“設置（S）”功能(néng)點“通訊設置”，選擇“系統通道”指令。如(rú)圖3所示。

圖3 通訊設置界面

3）在此對計(jì)算機與SV 主機的(de)通訊參數進行(xíng)設置。如(rú)“通訊端口”、“通訊地(dì)址”、“通訊速率”、“通訊格式”。設置正确後，點擊“确定”按鈕，返回主界面。

4）選擇“網絡（N）”菜單點“在線”指令。彈出圖4所示窗口。

圖4 通訊通道選擇界面

5）按“确定”對DeviceNet網絡進行(xíng)掃描，正常情況下彈出掃描進度條，按“取消”返回主畫面。

6）如(rú)果上(shàng)述對話(huà)框的(de)進度條一直沒有(yǒu)動作，則說明(míng)PC 和(hé)SV PLC通訊連接不正常或PC上(shàng)有(yǒu)其他(tā)程序使用(yòng)串口。掃描結束後，會(huì)提示”掃描網絡已完成”。此時，網絡中被掃描到(dào)的(de)所有(yǒu)節點的(de)圖标和(hé)設備名稱都(dōu)會(huì)顯示在軟件(jiàn)界面上(shàng)，如(rú)圖5所示。在此例中DVPDNET的(de)節點地(dì)址爲01。

圖5 掃描後軟件(jiàn)界面顯示

7）用(yòng)鼠标雙擊VFD-F Drives節點，彈出下圖所示窗口。

圖6 節點配置界面

8）在此對VFD-F變頻器(qì)的(de)識别參數以及IO信息進行(xíng)确認。确認配置無誤後，點擊“确定”按鈕。返回主界面。

9）其它從站（如(rú)PLC等）的(de)配置與節點1操作步驟類似，這裏不再贅述。
DVPDNET掃描模塊（主站）的(de)配置：
1）雙擊DNETScanner（節點0）的(de)圖标，彈出“掃描模塊配置…”對話(huà)框，可(kě)以看到(dào)左邊的(de)列表裏有(yǒu)當前可(kě)用(yòng)節點VFD-FDrives 230V 50HP，DVP-SS/SA/EH PLC，VFD-FDrives 230V 20HP，DVP-SS/SA/EH PLC，VFD-MDrives 230V 5HP，DVP-SS/SA/EH PLC… …。右邊有(yǒu)一個(gè)空的(de)”掃描列表”。

圖7 模塊掃描配置界面
2）将圖7中左邊列表中的(de)DeviceNet 從站設備移入掃描模塊的(de)掃描列表中。具體步驟爲：選中 DeviceNet 從站節點，然後點擊“>”，如(rú)圖8所示。按照(zhào)此步驟，即可(kě)将DeviceNet 從站節點依次移入到(dào)掃描模塊的(de)掃描列表内。

圖8 從站設備移入掃描模塊
3）确認無誤後，點擊“确定”按鈕。
4）選擇“網絡（N）”菜單點“下載”指令，将配置下載到(dào)DVPDNET-SL掃描模塊内。下載時，如(rú)果SV主機處于運行(xíng)模式，會(huì)彈出”警告”對話(huà)框。
5）點擊“是”按鈕，将配置下載至掃描模塊，确認PLC處于RUN模式。

2.7.3 DVPDNET-SL掃描模塊和(hé)從站的(de)IO數據映射

表2 DVPDNET-SL掃描模塊→DeviceNet從站


2.7.4 保存配置數據

選擇“文(wén)件(jiàn)（F）”菜單中“保存(S)”命令，将當前的(de)網絡配置保存。

2.8 DeviceNet網絡監視

2.8.1實現原理(lǐ)

掃描模塊對掃描列表中的(de)節點進行(xíng)實時監控，并将掃描列表中的(de)每個(gè)節點的(de)狀态映射到(dào)一個(gè)位，使用(yòng)者可(kě)以通過監控D6032~D6035的(de)内容獲取各網絡節點的(de)狀态信息。

表4 PLC裝置與網絡節點的(de)對應關系

PLC元件(jiàn)	對應網絡節點
	b15	b14	b13	… …	b2	b1	b0
D6032	節點15	節點14	節點13	… …	節點2	節點1	節點0
D6033	節點31	節點30	節點29	… …	節點18	節點17	節點16
D6034	節點47	節點46	節點45	… …	節點34	節點33	節點32
D6035	節點63	節點62	節點61	… …	節點50	節點49	節點48

當掃描列表中的(de)節點正常時，相(xiàng)應的(de)位爲OFF狀态，當掃描列表中的(de)節點發生異常時，相(xiàng)應的(de)位爲ON狀态。

用(yòng)戶通過監控D6036的(de)内容實時獲取掃描模塊的(de)狀态信息。當掃描模塊正常工(gōng)作時，D6036的(de)内容爲0；當掃描模塊處于初始化時，D6036高(gāo)字節内容爲1，低字節内容爲0；當掃描模塊發生錯誤時，D6036高(gāo)字節内容爲2，錯誤的(de)詳細信息參考D6036低字節的(de)錯誤代碼 。
表5 D6036監控信息

PLC元件(jiàn)

說明(míng)

b15

b14

b13

b12

b11

b10

b9

b8

b7

b6

b5

b4

b3

b2

b1

b0

D6036

掃描模塊狀态 （0：正常，1：初始化，2：錯誤）

掃描模塊錯誤代碼

2.8.2 PLC元件(jiàn)說明(míng)

表6 PLC元件(jiàn)

PLC元件(jiàn)	元件(jiàn)說明(míng)
M0~M63	節點0~節點63狀态指示
C0~C63	節點0~節點63錯誤計(jì)數器(qì)
M100	當M100=ON時，主站處于正常狀态
M101	當M101=ON時，主站處于初始化狀态
M102	當M102=ON時，主站處于錯誤狀态
D10	主站的(de)錯誤次數
D11	主站的(de)錯誤代碼

PLC程序（DeviceNet網絡監控部分(fēn)）：

圖9 PLC程序

人(rén)機畫面（DeviceNet網絡監控部分(fēn)）：
DeviceNet網絡節點的(de)狀态監控畫面和(hé)DVPDNET掃描模塊的(de)監控畫面如(rú)圖10所示。

圖10 前四個(gè)是網絡節點的(de)狀态監控畫面，後一個(gè)是掃描模塊的(de)監控畫面

3 DeviceNet現場(chǎng)總線控制(zhì)系統特點

與傳統的(de)控制(zhì)系統相(xiàng)比，基于現場(chǎng)總線産品的(de)空調系統具有(yǒu)以下特點：布線簡單，節省安裝費用(yòng)。DeviceNet通過一根通訊線實現整個(gè)網絡各節點之間的(de)通訊，相(xiàng)對于傳統的(de)點對點控制(zhì)系統，節省大(dà)量的(de)電纜，縮短的(de)安裝時間，降低了安裝費用(yòng)；可(kě)靠性高(gāo)。DeviceNet通過一根通訊線控制(zhì)整個(gè)網絡。主站模塊對整個(gè)網絡實時監控，通過監控主站模塊，能(néng)夠迅速的(de)獲知發生故障的(de)節點設備，便于快速排除故障；當網絡上(shàng)的(de)某一節點發生故障，不會(huì)影響其它節點的(de)正常工(gōng)作。

4 結束語

中央空調系統采用(yòng)DeviceNet現場(chǎng)總線控制(zhì)技術(shù)，便于安裝和(hé)調試，極大(dà)提高(gāo)了控制(zhì)系統的(de)可(kě)靠性和(hé)實時性。DeviceNet現場(chǎng)總線适用(yòng)于電器(qì)設備和(hé)控制(zhì)設備的(de)設備級網絡控制(zhì)。現場(chǎng)總線的(de)顯著優點決定著(zhe)其廣泛應用(yòng)将成爲未來控制(zhì)領域的(de)發展趨勢。