基于PLC控制的中央空調(diào)節(jié)能改造(共7頁)

1、基于PLC控制(kngzh)的中央空調(diào)節(jié)能改造 T: 5.4pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ece9d8; PADCING-BOTTOM: 0cm; WIDTH: 142pt; BORDER-TOP-COLOR: #ece9d8; PADCING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: WINOOWtext 1pt solid; BACKGROUND-COLOR: transparent vAlign=top width=189冷卻(lngqu)變頻器1#正轉(zhuǎn)信號X6自動控制Y6冷卻變頻器2#使能信號(xnho)X7冷凍變頻器1#故障Y7冷卻變頻器2#正轉(zhuǎn)信號X10冷

2、凍變頻器2#故障Y10冷卻塔變頻器1#使能信號X11冷卻變頻器1#故障Y11冷卻塔變頻器1#正轉(zhuǎn)信號X12冷卻變頻器2#故障Y12冷卻塔變頻器2#使能信號X13冷卻塔變頻器1#故障Y13冷卻塔變頻器2#正轉(zhuǎn)信號X14冷卻塔變頻器2#故障Y14原控選擇X15冬天制熱模式Y(jié)15本控選擇X16夏天制冷模式Y(jié)16冷凍出水閥門開啟控制X17預(yù)留Y17冷凍回水閥門開啟控制X20預(yù)留Y20冷卻水出水閥門開啟控制X21預(yù)留Y21冷卻水回水閥門開啟控制X22預(yù)留Y22預(yù)留X23預(yù)留Y23預(yù)留AD1#CH0冷凍水出水溫度傳感器輸入一DA1#CH0冷凍變頻器1#，2#頻率信號AD1#CH1冷凍水出水溫度傳感器輸入二

3、DA1#CH1冷卻變頻器1#，2#頻率信號AD1#CH2冷凍水回水溫度傳感器輸入一DA1#CH2冷卻變頻器1#，2#頻率信號AD1#CH3冷凍水回水溫度傳感器輸入二DA1#CH3預(yù)留AD2#CH0冷卻水出水溫度傳感器輸入 AD2#CH1冷卻水回水溫度傳感器輸入 AD2#CH2空調(diào)房間末端壓力傳感器輸入 AD2#CH3預(yù)留 5.2 冷凍水系統(tǒng)控制 冷凍水系統(tǒng)中央空調(diào)控制中最為關(guān)鍵的一環(huán)，我們之所以使用中央空調(diào)的原因就是為了調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度，所以一定要保證冷凍水系統(tǒng)供應(yīng)合適的冷（熱）量。根據(jù)空調(diào)專業(yè)人士多年的研究，冷凍水出水溫度保持在7，冷凍水回水溫度保持在12時，處于最節(jié)能狀態(tài)，所以首先我們通過

4、觸摸屏將出水溫度和回水溫度設(shè)置好，并且設(shè)置好回水和出水溫差為5，PLC主機通過FROM指令實時讀取模擬量輸入模塊AD1#CH0、AD1#CH1、AD1#CH2、AD1#CH3的溫度，并將實際回水溫度減去實際出水溫度，并與實際溫差做比較進行PID控制。冷凍水系統(tǒng)邏輯控制： 首先選擇自動模式控制，并設(shè)定好溫差，啟動冷凍水自動控制，PLC主機首先控制冷凍水出水和回水閥門，延時5秒鐘啟動冷凍水循環(huán)泵，兩臺冷凍水泵由變頻器控制并聯(lián)運行（主電路分開，變頻器頻率信號一樣），變頻器頻率由模擬量DA模塊輸出電流信號控制。在PLC程序中設(shè)定最小輸出頻率，最小輸出頻率由空調(diào)房間末端壓力傳感器控制，使用此壓力傳感器的

5、目的是為了保證最高層末端的房間有足夠的冷凍水供給，以使末端空調(diào)房間和其它空調(diào)房間一樣，能夠合適地控制舒適的溫度。為了提供人性化的控制方案，可以通過觸摸屏選擇自動啟動冷凍循環(huán)泵，比如某辦公樓周一到周五有人上班，可以設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)在辦公人員上班以前半小時啟動，當辦公人員來上班時，房間內(nèi)的溫度已經(jīng)自動調(diào)節(jié)到了設(shè)定的舒適溫度，為辦公人員提供舒適的工作環(huán)境，確保他們高效率的工作；還可以設(shè)置自動關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)，在辦公人員下班以后自動關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)；這樣人性化的控制方式會讓人心情愉悅；周六周日不上班，那么可以設(shè)置周六周日不啟動空調(diào)系統(tǒng)，所有的事情都交給了PLC主機，不需要辦公人員花很多時間來管理。PLC會自動檢測

6、溫度傳感器和壓力傳感器狀態(tài)，當傳感器異常時會發(fā)出報警；當有變頻器發(fā)生故障時，PLC主機檢測到變頻器的故障信號，會發(fā)出報警信號，提醒維修保養(yǎng)人員去排除故障。冷凍(lngdng)水系統(tǒng)PID控制(kngzh)： 當設(shè)定(sh dn)溫差大于實際溫差時，表明實際供冷量不足以滿足空調(diào)房間需要，需要增加冷量，PLC通過TO指令控制DA模塊輸出電流增加，從而提高冷凍泵轉(zhuǎn)速以使實際供冷量增加，則實際溫差會逐漸減小直至接近設(shè)定溫差；當設(shè)定溫差小于實際溫差時，表明實際供冷量有富余超過了空調(diào)房間的需要，需要減小冷量，PLC通過TO指令控制DA模塊輸出電流減小，從而降低冷凍泵轉(zhuǎn)速以使實際供冷量減小，則實際溫差會逐漸

7、減小直至接近設(shè)定溫差。之所以出水和回水用2個溫度傳感器檢測，是為了保證冷凍水系統(tǒng)的安全，不會因為某一個傳感器有故障而致使整個冷凍水系統(tǒng)不能正常運行。冷凍水系統(tǒng)電量監(jiān)控： 用一個電量表監(jiān)測當前有功功率、無功功率、功率因素、電壓、電流等，用于監(jiān)測電源質(zhì)量以及統(tǒng)計節(jié)能狀況。冷凍水系統(tǒng)通訊控制： 通訊接口一：通過PLC主機的RS232編程口與觸摸屏通訊，這樣觸摸屏可以實時修改PLC主機的控制參數(shù)，比如設(shè)定定時啟動時間、定時關(guān)閉時間、出水回水溫差等；以及監(jiān)視當前出水溫度、回水溫度、變頻器頻率、變頻器狀態(tài)等；通訊接口二：通過PLC主機上自帶的RS485口與電表通訊，通過MODBUS協(xié)議RTU方式通訊，實時

8、取回電量表參數(shù)，并存在PLC內(nèi)存里；通訊接口三：通過PLC主機上擴展的RS485口連接到主監(jiān)控室，通過MODBUS協(xié)議RTU方式與主控室內(nèi)電腦通訊，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，并通過電腦把通訊取回來的電量參數(shù)進行統(tǒng)計形成報表，同時監(jiān)控各節(jié)點的運行狀態(tài)。 下圖為觸摸屏監(jiān)控參數(shù)及冷凍水循環(huán)系統(tǒng)主電路圖：5.3 冷卻水系統(tǒng)控制 冷凍水系統(tǒng)也是中央空調(diào)控制中比較關(guān)鍵的一環(huán)，要保證制冷主機正常工作，則必須要保證冷卻循環(huán)水系統(tǒng)正常工作，否則制冷主機會因為在制冷過程中產(chǎn)生的廢熱無法散去，而導致熱保護動作執(zhí)行，從而制冷主機會停機。根據(jù)空調(diào)專業(yè)人士多年的研究，冷卻水出水溫度保持在37，冷凍水回水溫度保持在32時，處于最節(jié)能狀

9、態(tài)，所以首先我們通過觸摸屏將出水溫度和回水溫度設(shè)置好，并且設(shè)置好回水和出水溫差為5，PLC主機通過FROM指令實時讀取模擬量輸入模塊AD2#CH0，AD2#CH1的溫度，并將實際回水溫度減去實際出水溫度，并與實際溫差做比較進行PID控制。冷卻水系統(tǒng)邏輯(lu j)控制： 首先選擇自動模式控制，并設(shè)定好溫差，啟動冷卻水自動控制，PLC主機首先控制冷卻水出水和回水閥門打開，延時5秒鐘啟動冷卻水循環(huán)泵，兩臺15KW冷卻水泵由變頻器控制并聯(lián)運行（主電路分開，變頻器頻率信號一樣），變頻器頻率由模擬量DA模塊輸出電流信號控制。和冷凍水系統(tǒng)控制一樣，冷卻水系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)定自動啟動的時間，跟隨制冷主機和冷凍水系

10、統(tǒng)啟動而啟動。PLC會自動檢測溫度冷卻水出水和回水傳感器的狀態(tài)，當傳感器異常(ychng)時會發(fā)出報警；當有變頻器發(fā)生故障時，PLC主機檢測到變頻器的故障信號(xnho)，會發(fā)出報警信號，提醒維修保養(yǎng)人員去排除故障。冷卻水系統(tǒng)PID控制： 當冷卻水系統(tǒng)設(shè)定溫差大于實際溫差時，表明實際散熱量不足，無法即時散出制冷主機所產(chǎn)生的廢熱，需要增加冷卻水泵循環(huán)速度以達到加快散發(fā)制冷主機所產(chǎn)生的廢熱，PLC通過TO指令控制DA模塊輸出電流增加，從而提高冷卻泵轉(zhuǎn)速以使水循環(huán)能力增加，則實際溫差會逐漸減小直至接近設(shè)定溫差；當設(shè)定溫差小于實際溫差時，表明實際冷卻水循環(huán)有富余，超過需要散發(fā)制冷主機所產(chǎn)廢熱的需要，需

11、要減小冷卻循環(huán)水流量。PLC通過TO指令控制DA模塊輸出電流減小，從而降低冷卻泵轉(zhuǎn)速以使實際散熱量減小，則實際溫差會逐漸減小直至接近設(shè)定溫差。冷卻水系統(tǒng)電量監(jiān)控： 用一個電量表監(jiān)測冷卻水系統(tǒng)當前的有功功率、無功功率、功率因素、電壓、電流等，用于監(jiān)測電源質(zhì)量以及統(tǒng)計節(jié)能狀況。冷卻水系統(tǒng)通訊控制： 功能與冷凍水通訊功能類同，主要用于監(jiān)控電量參數(shù)，并統(tǒng)計實際用電量以用于比較是否節(jié)能；同時監(jiān)控冷卻水系統(tǒng)各節(jié)點的運行狀態(tài)。下面是冷卻水系統(tǒng)主電路圖：5.4 冷卻塔系統(tǒng)控制 冷凍(lngdng)水系統(tǒng)是將冷卻水泵抽出來的水，通過室外空氣冷卻，為了達到水溫快速冷卻的目的，使用了冷卻塔系統(tǒng)(xtng)。冷卻塔的

12、工作原理是利用室外空氣比冷卻泵抽出冷卻水溫度低，通過空氣流動并通過熱傳遞迅速將水中的熱量交換到大氣中，同時通過冷卻塔風機加速水蒸發(fā)，因為蒸發(fā)要吸熱，通過蒸發(fā)吸熱來達到降低冷卻水溫的目的。同樣地，冷卻水出水溫度保持在37，冷凍水回水溫度保持在32時，處于最節(jié)能狀態(tài)，所以首先我們通過觸摸屏將出水溫度和回水溫度設(shè)置好，并且設(shè)置好回水和出水溫差為5，PLC主機通過FROM指令(zhlng)實時讀取模擬量輸入模塊AD2#CH2，AD2#CH3的溫度，并將實際回水溫度減去實際出水溫度，并與實際溫差做比較進行PID控制，根據(jù)溫差變化實時改變冷卻塔風機的頻率。冷卻塔系統(tǒng)邏輯控制： 首先選擇自動模式控制，并設(shè)定

13、好溫差，啟動冷卻水自動控制，兩臺15KW冷卻水泵由變頻器控制并聯(lián)運行（主電路分開，變頻器頻率信號一樣），變頻器頻率由模擬量DA模塊輸出電流信號控制。和冷凍水系統(tǒng)控制一樣，冷卻水系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)定自動啟動的時間，跟隨制冷主機和冷凍水系統(tǒng)啟動而啟動。PLC會自動檢測溫度冷卻水出水和回水傳感器的狀態(tài)，當傳感器異常時會發(fā)出報警；當有變頻器發(fā)生故障時，PLC主機檢測到變頻器的故障信號，會發(fā)出報警信號，提醒維修保養(yǎng)人員去排除故障。冷卻塔系統(tǒng)PID控制： 當冷卻水系統(tǒng)設(shè)定溫差大于實際溫差時，表明實際散熱量不足，無法即時散出制冷主機所產(chǎn)生的廢熱，需要增加冷卻塔風機循環(huán)速度以達到加快散發(fā)制冷主機所產(chǎn)生的廢熱，PLC

14、通過TO指令控制DA模塊輸出電流增加，從而提高冷卻塔風機轉(zhuǎn)速以使風速增加，空氣流通量同時變大，水蒸發(fā)能力增加，則實際溫差會逐漸減小直至接近設(shè)定溫差；當設(shè)定溫差小于實際溫差時，表明實際冷卻水循環(huán)有富余，超過需要散發(fā)制冷主機所產(chǎn)廢熱的需要，需要減小冷卻塔風機轉(zhuǎn)速，減小水蒸發(fā)。PLC主機通過TO指令控制DA模塊輸出電流減小，從而降低冷卻塔風機轉(zhuǎn)速以使實際散熱量減小，則實際溫差會逐漸減小直至接近設(shè)定溫差。冷卻塔系統(tǒng)電量監(jiān)控： 用一個電量表監(jiān)測冷卻塔風機系統(tǒng)當前的有功功率、無功功率、功率因素、電壓、電流等，用于監(jiān)測電源質(zhì)量以及統(tǒng)計節(jié)能狀況。冷卻塔系統(tǒng)通訊(tngxn)控制： 功能與冷凍水通訊功能類同，主

15、要用于監(jiān)控電量參數(shù)，并統(tǒng)計(tngj)實際用電量以用于比較是否節(jié)能；同時監(jiān)控冷卻塔系統(tǒng)各節(jié)點的運行(ynxng)狀態(tài)。下面是冷卻水冷卻塔風機系統(tǒng)主電路圖：第六章 節(jié)能設(shè)備調(diào)試準備工作做好之后，就可以按照如下步驟調(diào)試：6.1 安裝柜調(diào)試 將控制柜安裝在控制室，同時接好馬達，傳感器等的連接線；接線完畢后用萬用表測試是否有短路現(xiàn)象，如果有則要排除問題出在哪里，如果沒有問題則用兆歐表測量絕緣是否完好；確定絕緣沒有問題后，將電源接入控制柜并送電。6.2手動運行調(diào)試 待電源送入控制柜后，首先開啟控制電源，將寫好的程序?qū)懭隤LC主機，并在觸摸屏上設(shè)定好參數(shù)，并把手自動切換開關(guān)打到手動擋，然后通過觸摸屏測試水

16、泵和風機是否反轉(zhuǎn)，如果有則任意調(diào)換兩相變頻器輸出端電源線；然后確認PLC主機和電量表通訊是否正常， PLC主機和遠程監(jiān)控室電腦通訊是否正常，如果異常則找出問題之所在。6.3自動運行調(diào)試 手動測試完畢后，進入自動運行測試，在觸摸屏上設(shè)定自動啟動和停止時間參數(shù)，看到了時間是否會自動啟動以及停止；然后模擬變頻器故障，確認PLC是否會發(fā)出報警信號，如果沒有報警信號則要找出問題出在哪里。6.4傳感器調(diào)試 用溫度計檢測各點溫度，并核對溫度傳感器測量的溫度是否和溫度計測量的溫度一直，如果不一致，則要校正溫度，溫度校正可以通過設(shè)置溫度偏移量來實現(xiàn)；用壓力計檢測末端壓力，并核對壓力傳感器測量的壓力是否和壓力計測

17、量的壓力一致，如果不一致則要校正壓力。6.5 PID控制調(diào)試 檢測變頻器頻率是否根據(jù)實際溫差與設(shè)定溫差的變化而變化，如果變化，查看是否按照預(yù)定軌跡變化，如冷凍泵頻率增加(zngji)，實際溫差是否會逐漸接近設(shè)定溫差。6.6手動運行(ynxng)調(diào)試 以上幾項都檢測無誤(ww)后，則設(shè)備可以投入試運行狀態(tài)。在設(shè)備運行的頭幾天，一定要經(jīng)常查看設(shè)備運行是否正常，是否會按照PLC程序運行。第七章 節(jié)能改造前后運行效果比較7.1節(jié)能效果及投資回報 進行技術(shù)改造后，系統(tǒng)會根據(jù)負載的變化而實際調(diào)節(jié)變頻器頻率，根據(jù)第二章第二節(jié)的分析，節(jié)能率應(yīng)該相當可觀。當然，實際的節(jié)能效果要通過電量表測量的數(shù)據(jù)，需要把節(jié)能前

18、和節(jié)能后的實際消耗的電能進行比較。 根據(jù)以往運行參數(shù)的統(tǒng)計與改造后的節(jié)能預(yù)測，平均節(jié)能約40%左右，節(jié)能效果是十分顯著的，一般改造后投入運行一年左右即可收回成本。7.1對系統(tǒng)的正面影響 由于冷凍泵、冷卻泵以及冷卻風機采用了變頻器軟啟停，消除了原來工頻啟動時大電流對電網(wǎng)的沖擊，用電環(huán)境得到了改善，同時變頻器能改善功率因素，電能的使用效率會大大提高；并消除了水泵啟停時產(chǎn)生的水錘對管道、閥門、壓力表等的損害；消除了原來直接啟停水泵造成的機械沖擊，電機及水泵的軸承、軸封等機械磨擦大大減少，機械部件的使用壽命得到延長 ；由于水泵大多數(shù)時間運行在額定轉(zhuǎn)速以下，電機的噪聲、溫升及震動都大大減少，電氣故障也比原來降低，電機使用壽命也相應(yīng)延長。 由于采用了溫差閉環(huán)變頻調(diào)速，提高了冷凍機組的工作