論文多機(jī)頭活塞式冷水機(jī)組電控系統(tǒng)PLC改造

1、基于PLC多機(jī)頭活塞式冷水機(jī)組電控系統(tǒng)改造 摘要：針對(duì)多機(jī)頭活塞式冷水機(jī)組設(shè)計(jì)了新的PLC控制系統(tǒng)，替代了原繼電器控制系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了通過邏輯程序，以不同數(shù)量的壓縮機(jī)組合構(gòu)成多種運(yùn)行模式，完成冷量控制，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)過程控制?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行多年，表明該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，高效節(jié)能，符合設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：冷水機(jī)組 壓縮機(jī) PLC 控制模式electrical control system Alteration of Multi-head piston chillerBased on PLC ControlAbstract： the new PLC control system For Multi-head (c

2、ompressor) piston chiller is designed ，replacement of the original（old哪個(gè)好） relay control system. introduces in detail through logic program , with the variety of operation mode for combination of the different number of compressor unit，the refrigerating capacity is controlled, in order to achieve op

3、timal process control.It is proved through Running for many years that this system is steady, high efficiency and energy saving, with the design requirements.Keywords：chiller；compressor； PLC； control mode目前國內(nèi)的冷水機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行控制基本有三種方式：?jiǎn)纹瑱C(jī)、PLC和繼電器控制。對(duì)于繼電器邏輯控制，由于繼電器觸點(diǎn)在長時(shí)間使用情況下將會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)的粘連、打火放電或勵(lì)磁線圈燒毀等現(xiàn)象，導(dǎo)致繼電器觸點(diǎn)誤

4、動(dòng)或拒動(dòng)，控制邏輯不能正常執(zhí)行，使得系統(tǒng)的安全可靠性差，事故隱患潛在，造成機(jī)組不能正常運(yùn)行，甚至對(duì)整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。本文針對(duì)某單位六機(jī)頭（6臺(tái)壓縮機(jī)）活塞式冷水機(jī)組運(yùn)用PLC對(duì)原繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，即解決上述問題，又能在編制程序中，根據(jù)制冷所需溫度，輔之以不同數(shù)量的壓縮機(jī)組合，形成高效運(yùn)行模式，使機(jī)組配置得到充分利用，能耗降到最低，延長機(jī)組壽命。1 機(jī)組最優(yōu)化運(yùn)行控制模式控制運(yùn)行方式采用自動(dòng)和手動(dòng)兩種。手動(dòng)方式主要用于調(diào)試、應(yīng)急情況下使用。每臺(tái)機(jī)組單獨(dú)控制，當(dāng)某臺(tái)發(fā)生故障需要維修調(diào)試，將開關(guān)撥到手動(dòng)位即可。自動(dòng)運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)高效、節(jié)能、延長設(shè)備使用壽命等綜合效益的最優(yōu)化為目的。

5、機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行調(diào)節(jié)由進(jìn)入房間的冷媒水溫度來決定。即通過跟蹤房間的冷媒水溫度的變化來制定機(jī)組相應(yīng)運(yùn)行模式?？照{(diào)工況要求機(jī)組冷媒水出水溫度穩(wěn)定在7，考察實(shí)地情況房間內(nèi)空調(diào)末端風(fēng)機(jī)盤管選型偏大，從節(jié)能和空調(diào)舒適性角度考慮，冷媒水溫度在12以內(nèi)基本就能保證房間空調(diào)效果，這樣，改造的總體思路是機(jī)組冷媒水溫度在7-12之間運(yùn)行。為此，設(shè)定12、7、6.8和5四個(gè)溫度控制點(diǎn)(可按實(shí)際情況進(jìn)行溫度設(shè)置的修改)。12是溫度上限，是所有壓縮機(jī)啟動(dòng)條件；6.8是溫度下限，是所有壓縮機(jī)停機(jī)條件。7為控制部分壓縮機(jī)停止的條件；5為低溫報(bào)警故障點(diǎn)。通過控制運(yùn)行壓縮機(jī)不同的臺(tái)數(shù)使冷媒水溫度穩(wěn)定在7-12之間。為了機(jī)組高效節(jié)能

6、、延長壽命，提高自動(dòng)化水平，控制模式采用兩回路三種組合配置以及六個(gè)運(yùn)行循環(huán)狀態(tài)。6臺(tái)壓縮機(jī)分兩回路，1、2、3臺(tái)為第一回路；4、5、6臺(tái)為第二回路。兩回路的設(shè)備配置， 可以有三種運(yùn)行方式：兩回路同時(shí)運(yùn)行； 一回路運(yùn)行而另一回路停機(jī)； 兩回路同時(shí)停機(jī)。自動(dòng)運(yùn)行控制模式分為6種循環(huán)狀態(tài)，簡(jiǎn)介如下：循環(huán)一：（1）當(dāng)冷媒水溫度第一次升到12上限時(shí)，按第1、2、3、4、5、6臺(tái)順序啟動(dòng)兩回路壓縮機(jī)；（2）當(dāng)冷媒水溫度變化降至7時(shí)，停止先啟動(dòng)的第一回路（按先啟先停順序停機(jī)），后啟動(dòng)的第二回路繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)溫度又回升到7-12之間，兩回路運(yùn)行狀態(tài)不變；當(dāng)冷媒水溫度繼續(xù)回升到12以上，重新啟動(dòng)已停止的第一回路（

7、按原來順序啟機(jī)），兩回路同時(shí)運(yùn)行；（3）當(dāng)冷媒水溫度變化低于7，繼續(xù)下降到6.8下限時(shí)，兩回路全部停止工作。經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)溫度開始回升，機(jī)組狀態(tài)不變，只有到12以上，才開始第二次循環(huán)起機(jī)；（4）當(dāng)溫度繼續(xù)下降到5故障點(diǎn)時(shí)，機(jī)組報(bào)警停機(jī)。循環(huán)二：（1）經(jīng)過第一次循環(huán)，當(dāng)冷媒水溫度升到12上限后，開始第二次循環(huán)起機(jī)，按第2、3、1、5、6、4臺(tái)順序啟動(dòng)兩回路壓縮機(jī)；（2）當(dāng)冷媒水溫度變化降至7時(shí)，停止先啟動(dòng)的第一回路（按先啟先停順序停機(jī)），后啟動(dòng)的第二回路繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)溫度又回升到7-12之間，兩回路運(yùn)行狀態(tài)不變；當(dāng)冷媒水溫度繼續(xù)回升到12以上，重新啟動(dòng)已停止的第一回路（按原來順序啟機(jī)），兩回路同

8、時(shí)運(yùn)行；（3）當(dāng)冷媒水溫度變化低于7，繼續(xù)下降到6.8下限時(shí)，兩回路全部停止工作。經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)溫度開始回升，機(jī)組狀態(tài)不變，只有到12以上，才開始第三次循環(huán)起機(jī)；（4）當(dāng)溫度繼續(xù)下降到5故障點(diǎn)時(shí)，機(jī)組報(bào)警停機(jī)。由循環(huán)一到循環(huán)六，之后再由循環(huán)一到循環(huán)六，六種循環(huán)狀態(tài)成環(huán)形循環(huán)，每次循環(huán)起機(jī)，遵循6臺(tái)壓縮機(jī)輪流坐莊式啟機(jī)并且遵循先啟先停原則，保證機(jī)組壽命延長且均等。六種循環(huán)狀態(tài)見表1。表1 壓縮機(jī)六種循環(huán)狀態(tài)t12 啟機(jī)6.8t7 停一回路5.5t6.8 停兩回路循環(huán)1回路1回路2機(jī)1機(jī)2機(jī)3機(jī)4機(jī)5機(jī)6停回路1 機(jī)1機(jī)2機(jī)3停回路2機(jī)4機(jī)5機(jī)6循環(huán)2回路1回路2機(jī)2機(jī)3機(jī)1機(jī)5機(jī)6機(jī)4?；芈?

9、 機(jī)2機(jī)3機(jī)1?；芈?機(jī)5機(jī)6機(jī)4循環(huán)3回路1回路2機(jī)3機(jī)1機(jī)2機(jī)6機(jī)4機(jī)5?；芈? 機(jī)3機(jī)1機(jī)2?；芈?機(jī)6機(jī)4機(jī)5循環(huán)4回路2回路1機(jī)4機(jī)5機(jī)6機(jī)1機(jī)2機(jī)3?；芈?機(jī)4機(jī)5機(jī)6?；芈? 機(jī)1機(jī)2機(jī)3循環(huán)5回路2回路1機(jī)5機(jī)6機(jī)4機(jī)2機(jī)3機(jī)1?；芈?機(jī)5機(jī)6機(jī)4停回路1機(jī)2機(jī)3機(jī)1循環(huán)6回路2回路1機(jī)6機(jī)4機(jī)5機(jī)3機(jī)1機(jī)2?；芈?機(jī)6機(jī)4機(jī)5?；芈?機(jī)3機(jī)1機(jī)22 PLC控制系統(tǒng)改造和設(shè)計(jì)2.1電氣控制系統(tǒng)硬件配置對(duì)原電氣控制系統(tǒng)安全保護(hù)部件如高、低壓力控制器、油壓差控制器、水流開關(guān)等安全控制部件和空氣開關(guān)全部保留，由于原冷卻水、冷媒水兩個(gè)溫度模擬量信號(hào)采集溫度控制器可靠性差，改用先進(jìn)可靠帶

10、開關(guān)量輸出的數(shù)顯儀表，它可根據(jù)所需設(shè)置溫度點(diǎn)（如12、7、6.8），設(shè)置輸出開關(guān)量，并且顯示所測(cè)量的溫度。除原來主電路接線基本保持不變外，對(duì)各控制電路接線和電器部件中的中間繼電器、時(shí)間繼電器等全部以PLC來替換。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原控制要求，每臺(tái)機(jī)組有高、低壓力、油壓差、過流保護(hù)、水流開關(guān)、溫度控制器等22個(gè)儀表測(cè)量點(diǎn)，和1個(gè)自動(dòng)手動(dòng)轉(zhuǎn)換按鈕、1個(gè)報(bào)警復(fù)位按鈕、1個(gè)機(jī)組急停按鈕、6個(gè)手動(dòng)壓縮機(jī)開關(guān)按鈕，共占用PLC的31個(gè)輸入通道?？刂?臺(tái)壓縮機(jī)啟停的12個(gè)交流接觸器線圈（每臺(tái)壓縮機(jī)2個(gè)獨(dú)立繞組）、6個(gè)壓縮機(jī)過載指示燈、兩回路的4個(gè)高低壓指示燈、1個(gè)報(bào)警蜂鳴器共占用PLC的23個(gè)輸出點(diǎn)。對(duì)于其他故

11、障指示燈串接在相應(yīng)安全保護(hù)器件的輸入點(diǎn)上。由此，選用日本三菱公司FX1N-60MR型60點(diǎn)繼電器輸出型的PLC，輸入點(diǎn)36個(gè)，輸出點(diǎn)24個(gè)。PLC輸入輸出信號(hào)如表2所示。表2 PLC輸入輸出信號(hào)分配輸入編號(hào)說明輸入編號(hào)說明輸出編號(hào)輸出編號(hào)X0溫度超過12X6壓縮機(jī)1油壓差Y0報(bào)警器Y101號(hào)機(jī)繞組1運(yùn)行 X1溫度降到7X10壓縮機(jī)2油壓差Y2壓縮機(jī)1過載報(bào)警燈Y111號(hào)機(jī)繞組2運(yùn)行X3溫度降到6.8X12壓縮機(jī)3油壓差Y3壓縮機(jī)2過載報(bào)警燈Y122號(hào)機(jī)繞組1運(yùn)行X5溫度超過5X14壓縮機(jī)4油壓差Y4壓縮機(jī)3過載報(bào)警燈Y132號(hào)機(jī)繞組2運(yùn)行X2報(bào)警復(fù)位X16壓縮機(jī)5油壓差Y5壓縮機(jī)4過載報(bào)警燈Y

12、143號(hào)機(jī)繞組1運(yùn)行X4手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)X20壓縮機(jī)6油壓差Y6壓縮機(jī)5過載報(bào)警燈Y153號(hào)機(jī)繞組2運(yùn)行X7壓縮機(jī)1過載X26冷卻水?dāng)嗨甕7壓縮機(jī)6過載報(bào)警燈Y164號(hào)機(jī)繞組1運(yùn)行X11壓縮機(jī)2過載X27冷媒水?dāng)嗨甕174號(hào)機(jī)繞組2運(yùn)行X13壓縮機(jī)3過載X30急停鍵Y24回路1排氣壓高燈Y205號(hào)機(jī)繞組1運(yùn)行X15壓縮機(jī)4過載X31壓縮機(jī)1手動(dòng)鍵Y25回路2排氣壓高燈Y215號(hào)機(jī)繞組2運(yùn)行X17壓縮機(jī)5過載X32壓縮機(jī)2手動(dòng)鍵Y26回路1吸氣壓低燈Y226號(hào)機(jī)繞組1運(yùn)行X21壓縮機(jī)6過載X33壓縮機(jī)3手動(dòng)鍵Y27回路2吸氣壓低燈Y236號(hào)機(jī)繞組2運(yùn)行X22回路1低壓X34壓縮機(jī)4手動(dòng)鍵X24回

13、路2低壓X35壓縮機(jī)5手動(dòng)鍵X23回路1高壓X36壓縮機(jī)6手動(dòng)鍵X25回路2高壓 2.2 PLC軟件設(shè)計(jì) PLC程序設(shè)計(jì)采用模塊化思想，由故障報(bào)警模塊、機(jī)組啟動(dòng)模塊、機(jī)組停車模塊和循環(huán)模塊組成。機(jī)組控制采用自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式，其自動(dòng)控制流程圖見圖1。故障報(bào)警模塊完成制冷機(jī)組在運(yùn)行中故障檢測(cè)、報(bào)警并根據(jù)故障種類自動(dòng)做出相應(yīng)調(diào)整。如果兩個(gè)水流開關(guān)動(dòng)作，PLC會(huì)自動(dòng)報(bào)警停機(jī)，而且能指示故障部位；如果高、低壓力控制器動(dòng)作，PLC自動(dòng)停止報(bào)警回路的所有壓縮機(jī)，發(fā)出聲光報(bào)警；如果壓縮機(jī)的油壓差控制器或過流保護(hù)器動(dòng)作，PLC自動(dòng)停止相對(duì)應(yīng)的壓縮機(jī)，發(fā)出聲光報(bào)警。不論何種故障，只要不進(jìn)行人工復(fù)位，報(bào)警器一直接通，便于操作人員的診斷。機(jī)組啟動(dòng)模塊在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮房間冷熱負(fù)荷變化，而且還要注意以下幾個(gè)方面的問題：1）機(jī)組有無故障，無故障啟機(jī)，有故障機(jī)組等待；2）機(jī)組要延時(shí)啟動(dòng)，避免壓縮機(jī)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊和壓縮機(jī)頻繁啟停。機(jī)組停機(jī)模塊考慮三個(gè)工作狀態(tài)。1）正常停機(jī)；2）故障停機(jī) 故障立即停機(jī)；這方面的故障有排氣壓力高、