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(hào)X6自動(dòng)控制Y6冷卻變頻器2#使能信號(hào)(xnho)X7冷凍變頻器1#故障Y7冷卻變頻器2#正轉(zhuǎn)信號(hào)X10冷

2、凍變頻器2#故障Y10冷卻塔變頻器1#使能信號(hào)X11冷卻變頻器1#故障Y11冷卻塔變頻器1#正轉(zhuǎn)信號(hào)X12冷卻變頻器2#故障Y12冷卻塔變頻器2#使能信號(hào)X13冷卻塔變頻器1#故障Y13冷卻塔變頻器2#正轉(zhuǎn)信號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(shí)，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(jī)通過FROM指令實(shí)時(shí)讀取模擬量輸入模塊AD1#CH0、AD1#CH1、AD1#CH2、AD1#CH3的溫度，并將實(shí)際回水溫度減去實(shí)際出水溫度，并與實(shí)際溫差做比較進(jìn)行PID控制。冷凍水系統(tǒng)邏輯控制： 首先選擇自動(dòng)模式控制，并設(shè)定好溫差，啟動(dòng)冷凍水自動(dòng)控制，PLC主機(jī)首先控制冷凍水出水和回水閥門，延時(shí)5秒鐘啟動(dòng)冷凍水循環(huán)泵，兩臺(tái)冷凍水泵由變頻器控制并聯(lián)運(yùn)行（主電路分開，變頻器頻率信號(hào)一樣），變頻器頻率由模擬量DA模塊輸出電流信號(hào)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(dòng)啟動(dòng)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(shí)啟動(dòng)，當(dāng)辦公人員來上班時(shí)，房間內(nèi)的溫度已經(jīng)自動(dòng)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(dòng)關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)，在辦公人員下班以后自動(dòng)關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)；這樣人性化的控制方式會(huì)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(dòng)空調(diào)系統(tǒng)，所有的事情都交給了PLC主機(jī)，不需要辦公人員花很多時(shí)間來管理。PLC會(huì)自動(dòng)檢測(cè)

6、溫度傳感器和壓力傳感器狀態(tài)，當(dāng)傳感器異常時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警；當(dāng)有變頻器發(fā)生故障時(shí)，PLC主機(jī)檢測(cè)到變頻器的故障信號(hào)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，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(dāng)設(shè)定(sh dn)溫差大于實(shí)際溫差時(shí)，表明實(shí)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(shí)際供冷量增加，則實(shí)際溫差會(huì)逐漸減小直至接近設(shè)定溫差；當(dāng)設(shè)定溫差小于實(shí)際溫差時(shí)，表明實(shí)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(shí)際供冷量減小，則實(shí)際溫差會(huì)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(gè)溫度傳感器檢測(cè)，是為了保證冷凍水系統(tǒng)的安全，不會(huì)因?yàn)槟骋粋€(gè)傳感器有故障而致使整個(gè)冷凍水系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。冷凍水系統(tǒng)電量監(jiān)控： 用一個(gè)電量表監(jiān)測(cè)當(dāng)前有功功率、無功功率、功率因素、電壓、電流等，用于監(jiān)測(cè)電源質(zhì)量以及統(tǒng)計(jì)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(jī)的RS232編程口與觸摸屏通訊，這樣觸摸屏可以實(shí)時(shí)修改PLC主機(jī)的控制參數(shù)，比如設(shè)定定時(shí)啟動(dòng)時(shí)間、定時(shí)關(guān)閉時(shí)間、出水回水溫差等；以及監(jiān)視當(dāng)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(jī)上自帶的RS485口與電表通訊，通過MODBUS協(xié)議RTU方式通訊，實(shí)時(shí)

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(jī)上擴(kuò)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，并通過電腦把通訊取回來的電量參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)形成報(bào)表，同時(shí)監(jiān)控各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)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(jī)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(jī)會(huì)因?yàn)樵谥评溥^程中產(chǎn)生的廢熱無法散去，而導(dǎo)致熱保護(hù)動(dòng)作執(zhí)行，從而制冷主機(jī)會(huì)停機(jī)。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(shí)，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(jī)通過FROM指令實(shí)時(shí)讀取模擬量輸入模塊AD2#CH0，AD2#CH1的溫度，并將實(shí)際回水溫度減去實(shí)際出水溫度，并與實(shí)際溫差做比較進(jìn)行PID控制。冷卻水系統(tǒng)邏輯(lu j)控制： 首先選擇自動(dòng)模式控制，并設(shè)定好溫差，啟動(dòng)冷卻水自動(dòng)控制，PLC主機(jī)首先控制冷卻水出水和回水閥門打開，延時(shí)5秒鐘啟動(dòng)冷卻水循環(huán)泵，兩臺(tái)15KW冷卻水泵由變頻器控制并聯(lián)運(yùn)行（主電路分開，變頻器頻率信號(hào)一樣），變頻器頻率由模擬量DA模塊輸出電流信號(hào)控制。和冷凍水系統(tǒng)控制一樣，冷卻水系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定自動(dòng)啟動(dòng)的時(shí)間，跟隨制冷主機(jī)和冷凍水系

10、統(tǒng)啟動(dòng)而啟動(dòng)。PLC會(huì)自動(dòng)檢測(cè)溫度冷卻水出水和回水傳感器的狀態(tài)，當(dāng)傳感器異常(ychng)時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警；當(dāng)有變頻器發(fā)生故障時(shí)，PLC主機(jī)檢測(cè)到變頻器的故障信號(hào)(xnho)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒維修保養(yǎng)人員去排除故障。冷卻水系統(tǒng)PID控制： 當(dāng)冷卻水系統(tǒng)設(shè)定溫差大于實(shí)際溫差時(shí)，表明實(shí)際散熱量不足，無法即時(shí)散出制冷主機(jī)所產(chǎn)生的廢熱，需要增加冷卻水泵循環(huán)速度以達(dá)到加快散發(fā)制冷主機(jī)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(shí)際溫差會(huì)逐漸減小直至接近設(shè)定溫差；當(dāng)設(shè)定溫差小于實(shí)際溫差時(shí)，表明實(shí)際冷卻水循環(huán)有富余，超過需要散發(fā)制冷主機(jī)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(shí)際散熱量減小，則實(shí)際溫差會(huì)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(gè)電量表監(jiān)測(cè)冷卻水系統(tǒng)當(dāng)前的有功功率、無功功率、功率因素、電壓、電流等，用于監(jiān)測(cè)電源質(zhì)量以及統(tǒng)計(jì)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(jì)實(shí)際用電量以用于比較是否節(jié)能；同時(shí)監(jiān)控冷卻水系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)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(dá)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(dòng)并通過熱傳遞迅速將水中的熱量交換到大氣中，同時(shí)通過冷卻塔風(fēng)機(jī)加速水蒸發(fā)，因?yàn)檎舭l(fā)要吸熱，通過蒸發(fā)吸熱來達(dá)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(shí)，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(jī)通過FROM指令(zhlng)實(shí)時(shí)讀取模擬量輸入模塊AD2#CH2，AD2#CH3的溫度，并將實(shí)際回水溫度減去實(shí)際出水溫度，并與實(shí)際溫差做比較進(jìn)行PID控制，根據(jù)溫差變化實(shí)時(shí)改變冷卻塔風(fēng)機(jī)的頻率。冷卻塔系統(tǒng)邏輯控制： 首先選擇自動(dòng)模式控制，并設(shè)定

13、好溫差，啟動(dòng)冷卻水自動(dòng)控制，兩臺(tái)15KW冷卻水泵由變頻器控制并聯(lián)運(yùn)行（主電路分開，變頻器頻率信號(hào)一樣），變頻器頻率由模擬量DA模塊輸出電流信號(hào)控制。和冷凍水系統(tǒng)控制一樣，冷卻水系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定自動(dòng)啟動(dòng)的時(shí)間，跟隨制冷主機(jī)和冷凍水系統(tǒng)啟動(dòng)而啟動(dòng)。PLC會(huì)自動(dòng)檢測(cè)溫度冷卻水出水和回水傳感器的狀態(tài)，當(dāng)傳感器異常時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警；當(dāng)有變頻器發(fā)生故障時(shí)，PLC主機(jī)檢測(cè)到變頻器的故障信號(hào)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒維修保養(yǎng)人員去排除故障。冷卻塔系統(tǒng)PID控制： 當(dāng)冷卻水系統(tǒng)設(shè)定溫差大于實(shí)際溫差時(shí)，表明實(shí)際散熱量不足，無法即時(shí)散出制冷主機(jī)所產(chǎn)生的廢熱，需要增加冷卻塔風(fēng)機(jī)循環(huán)速度以達(dá)到加快散發(fā)制冷主機(jī)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(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以使風(fēng)速增加，空氣流通量同時(shí)變大，水蒸發(fā)能力增加，則實(shí)際溫差會(huì)逐漸減小直至接近設(shè)定溫差；當(dāng)設(shè)定溫差小于實(shí)際溫差時(shí)，表明實(shí)際冷卻水循環(huán)有富余，超過需要散發(fā)制冷主機(jī)所產(chǎn)廢熱的需要，需要減小冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減小水蒸發(fā)。PLC主機(jī)通過TO指令控制DA模塊輸出電流減小，從而降低冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以使實(shí)際散熱量減小，則實(shí)際溫差會(huì)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(gè)電量表監(jiān)測(cè)冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)當(dāng)前的有功功率、無功功率、功率因素、電壓、電流等，用于監(jiān)測(cè)電源質(zhì)量以及統(tǒng)計(jì)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(jì)(tngj)實(shí)際用電量以用于比較是否節(jié)能；同時(shí)監(jiān)控冷卻塔系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行(ynxng)狀態(tài)。下面是冷卻水冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)主電路圖：第六章 節(jié)能設(shè)備調(diào)試準(zhǔn)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(shí)接好馬達(dá)，傳感器等的連接線；接線完畢后用萬用表測(cè)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(cè)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(dòng)運(yùn)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(jī)，并在觸摸屏上設(shè)定好參數(shù)，并把手自動(dòng)切換開關(guān)打到手動(dòng)擋，然后通過觸摸屏測(cè)試水

16、泵和風(fēng)機(jī)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(rèn)PLC主機(jī)和電量表通訊是否正常， PLC主機(jī)和遠(yuǎn)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(dòng)運(yùn)行調(diào)試 手動(dòng)測(cè)試完畢后，進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行測(cè)試，在觸摸屏上設(shè)定自動(dòng)啟動(dòng)和停止時(shí)間參數(shù)，看到了時(shí)間是否會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)以及停止；然后模擬變頻器故障，確認(rèn)PLC是否會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如果沒有報(bào)警信號(hào)則要找出問題出在哪里。6.4傳感器調(diào)試 用溫度計(jì)檢測(cè)各點(diǎn)溫度，并核對(duì)溫度傳感器測(cè)量的溫度是否和溫度計(jì)測(cè)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(shí)現(xiàn)；用壓力計(jì)檢測(cè)末端壓力，并核對(duì)壓力傳感器測(cè)量的壓力是否和壓力計(jì)測(cè)

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(cè)變頻器頻率是否根據(jù)實(shí)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(shí)際溫差是否會(huì)逐漸接近設(shè)定溫差。6.6手動(dòng)運(yùn)行(ynxng)調(diào)試 以上幾項(xiàng)都檢測(cè)無誤(ww)后，則設(shè)備可以投入試運(yùn)行狀態(tài)。在設(shè)備運(yùn)行的頭幾天，一定要經(jīng)常查看設(shè)備運(yùn)行是否正常，是否會(huì)按照PLC程序運(yùn)行。第七章 節(jié)能改造前后運(yùn)行效果比較7.1節(jié)能效果及投資回報(bào) 進(jìn)行技術(shù)改造后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)負(fù)載的變化而實(shí)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(dāng)可觀。當(dāng)然，實(shí)際的節(jié)能效果要通過電量表測(cè)量的數(shù)據(jù)，需要把節(jié)能前

18、和節(jié)能后的實(shí)際消耗的電能進(jìn)行比較。 根據(jù)以往運(yùn)行參數(shù)的統(tǒng)計(jì)與改造后的節(jié)能預(yù)測(cè)，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(yùn)行一年左右即可收回成本。7.1對(duì)系統(tǒng)的正面影響 由于冷凍泵、冷卻泵以及冷卻風(fēng)機(jī)采用了變頻器軟啟停，消除了原來工頻啟動(dòng)時(shí)大電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，用電環(huán)境得到了改善，同時(shí)變頻器能改善功率因素，電能的使用效率會(huì)大大提高；并消除了水泵啟停時(shí)產(chǎn)生的水錘對(duì)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(jī)械沖擊，電機(jī)及水泵的軸承、軸封等機(jī)械磨擦大大減少，機(jī)械部件的使用壽命得到延長 ；由于水泵大多數(shù)時(shí)間運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速以下，電機(jī)的噪聲、溫升及震動(dòng)都大大減少，電氣故障也比原來降低，電機(jī)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(jī)組的工作