工业空调系统设计_PLC 控制下中央空调与新风系统智能联动方案​
2025-06-28

在现代工业环境中,空调系统的稳定性和智能化控制成为保障生产环境的关键因素。中央空调系统作为调节车间、厂房等大空间温度的核心设备,其运行效率直接影响到生产工艺的连续性与产品质量。而新风系统的引入,则在保证空气流通、改善空气质量方面发挥着不可替代的作用。如何实现中央空调与新风系统的智能联动,是当前工业空调系统设计中的一项重要课题。本文将围绕基于PLC(可编程逻辑控制器)控制下的中央空调与新风系统的智能联动方案展开探讨。

一、系统构成与功能需求

中央空调系统通常包括冷热源设备、空气处理机组、风机盘管、送回风管道及末端控制装置。新风系统则主要由新风入口、过滤器、风机、热交换器和排风口组成。两者的联动控制需满足以下基本功能:

  1. 温湿度控制:根据室内温湿度设定值自动调节制冷/加热输出。
  2. 空气质量调节:依据CO₂浓度或VOC指标变化控制新风量。
  3. 节能运行:通过负荷预测与变频控制降低能耗。
  4. 故障报警与远程监控:实现异常状态的及时反馈与远程操作。

二、PLC控制系统的设计架构

PLC作为一种高可靠性的工业控制设备,在中央空调与新风系统的联动控制中具有天然优势。其核心设计包括输入输出模块配置、控制逻辑编程以及通信接口设置。

1. 输入信号采集

  • 室内温湿度传感器
  • CO₂浓度传感器
  • 风机转速反馈
  • 水阀开度信号
  • 故障报警信号

2. 输出控制对象

  • 中央空调冷水机组启停与容量调节
  • 空气处理机组风机启停与频率控制
  • 新风电动风阀开度调节
  • 排风风机启停控制
  • 各类指示灯与报警装置

3. 控制策略设计

采用PID闭环控制算法对温度、湿度进行精确调节;利用模糊控制策略应对多变量耦合问题;通过时间表设定不同时间段的运行模式;结合室外气象参数动态调整新风比,实现节能优化。

三、系统通信与人机交互

为了提升系统的智能化水平,PLC通常通过Modbus TCP、Profibus DP或以太网协议与上位机、楼宇自控系统(BAS)进行数据交换。同时,配备触摸屏或HMI界面,提供直观的操作界面和实时监控画面。

1. 上位机连接

通过OPC服务器或专用软件平台(如WinCC、组态王),实现远程监控、历史数据分析、报表生成等功能。

2. 移动端接入

借助物联网技术,系统可通过4G/5G网络接入云平台,用户可在手机或平板设备上查看运行状态、接收报警信息并进行远程控制。

四、联动控制逻辑实现

在PLC程序中,中央空调与新风系统的联动逻辑主要包括以下几个方面:

1. 温湿度优先原则

当室内温湿度超出设定范围时,优先启动中央空调进行调温除湿,同时根据空气质量决定是否开启新风系统。

2. CO₂浓度驱动新风调节

通过检测室内CO₂浓度,判断人员密度,自动调节新风量。当CO₂浓度低于设定下限时,适当减少新风比例以节省能耗。

3. 节能模式切换

在非高峰时段或夜间,启用节能模式,降低风机转速,关闭部分区域的新风供应,维持基础通风与温控需求。

4. 故障互锁机制

若某一设备出现故障,PLC应立即切断相关联设备电源,并触发报警,防止连锁反应扩大影响范围。

五、实际应用案例分析

某电子制造企业在其洁净厂房中实施了基于PLC控制的中央空调与新风系统联动方案。系统采用西门子S7-1200 PLC作为主控单元,集成温湿度传感器、CO₂传感器及变频器,实现了全年恒温恒湿运行。数据显示,该系统较传统控制方式节能约28%,且室内空气质量显著提升,员工舒适度和工作效率均有明显提高。

六、总结与展望

随着工业自动化与智能建筑技术的发展,中央空调与新风系统的PLC智能联动已成为行业趋势。未来,系统将进一步融合AI算法、大数据分析与边缘计算能力,实现更高级别的自主决策与预测维护。此外,绿色节能、低碳环保也将成为系统设计的重要考量方向。通过持续优化控制策略与硬件配置,构建高效、智能、可持续的工业空调系统,将是工程技术人员不断追求的目标。

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