基于PLC技术的数据中心冷源自控系统设计与应用.pdfVIP

志不强者智不达，言不信者行不果。——墨翟

基于PLC技术的数据中心冷源自控系统设

计与应用

作者：何照东周华飞

来源：《电脑知识与技术》2024年第12期

关键词：数据中心；冷源；碳达峰；自控系统；PLC

前言0

志不强者智不达，言不信者行不果。——墨翟

在早期，数据中心的制冷系统缺乏统一标准[1]，也没有设定专门的机房和专用空调设

备。一般使用的是普通民用空调，或依赖大楼的集中制冷系统来提供舒适性冷气。然而，这些

舒适性空调设备是根据人的需求和环境条件设计的，主要用于处理人的热舒适度，而非专为处

理数据中心机房的热负荷集中问题而设计。这类空调仅具备降温功能，缺少精确的温度控制和

湿度控制功能，也没有严格的除尘措施和相关测试指标。

随着互联网和信息化的深入发展，对数据中心的需求不断增大，数据中心也逐渐渗透到各

个行业中。各类企业对数据中心的理解和需求逐渐出现差异：一些企业视数据中心为成本中

心，而数据中心租赁企业则将其视为利润中心。金融行业对数据中心的可靠性有着严格要求，

而制造业则更加关注数据中心的易用性和成本。这些多样化的需求推动了数据中心行业的快速

发展和创新方案的产生。

基于1PLC的数据中心冷源自控系统架构

典型1.1冷源系统架构

典型数据中心水冷系统以水冷离心式冷水机组作为冷源[2]。以北京某数据中心为例，总

共配置了5套冷水机组和5台冷冻水一级泵。每套冷冻单元都包含一台变频制冷机组、一台冷

却塔（配有变频风机）、一台变频冷冻水泵、一台变频冷却水泵、一台板式换热器、加药设

备、旁流水处理设备以及用于控制的电动阀门和各种传感器。除了上述设备，制冷系统还配备

了冷冻水补水软化装置、软化水箱、自动补水定压设备、冷却水补水池、冷却水补水变频供水

装置和全自动加药装置。

冷冻水系统采用了一次泵变流量系统，其冷冻侧供回水温度定为15/21℃。冷冻水泵利用

末端环路压差控制，能够根据冷负荷的变化调节流量，以确保供水参数的稳定和实现节能。冷

却水系统的设计使每台冷水机组都有独立的环路，每台冷却水泵都与一台冷水机组一一对应，

整个冷却水系统都有冗余设计。每台冷却塔都与一台冷水机组一一对应，并且是基于极端湿球

温度（29.7℃）和冬季自然冷却湿球温度（8℃）进行选取的。

控制系统1.2架构

数据中心冷源自控系统主要负责对冷水机组、冷却塔、冷却泵、冷冻泵、蓄冷罐以及各类

阀门等设备进行信号采集和控制[3]。本系统由现场设备、控制器、系统网络、软件平台构

成，以PLC为核心控制器。控制器负责将传感器传来的电信号转换为可处理的数据信号。系

统网络用于构建控制器间、控制器与服务器间、服务器与服务器间的通信网络架构[4]。软件

平台则提供人机操作界面、实时数据、工作状态、报警信息、报表统计等功能。

本系统采用“集散式”结构[5]，具备自动故障报警监测功能，能满足全天候24小时运行的

需求。通过TCP/IP协议对暖通和环境设备进行实时监测和控制，以建立一个可扩展的整体平

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台，旨在满足现有需求的同时，兼顾未来不断增长的需求，并方便新设备、新系统的在线接

入。系统包含以下几个层级：

设备层：此层由多种感应器、执行机构、机械电子设备等构成，是控制系统中最基础的一

层。它能通过感应器直接获取现场的各类环境与设备运行数据，且能响应控制级的操作指令，

对各种现场设备实施远程控制。此级能够实时、可靠并且有效地收集并传递所有设备的运行状

况与控制需求。

控制层：由PLC控制单元、模块化组件、综合网