1、1/ 12PLC在中央空調(diào)上的應(yīng)用研究打印該信息添加：用戶發(fā)布來源：未知一、 前言我公司是一家主要生產(chǎn)乙肝疫苗的制藥公司，由凈化中央空調(diào)設(shè)備提供生產(chǎn)車間的潔凈環(huán)境,使生產(chǎn)車間各個房間的溫度、濕度和壓差等均能達(dá)到國家GMP規(guī)定的要求。因為季節(jié)的變化，晝夜的變化，這樣生產(chǎn)車間的各個房間對風(fēng)量具有很明顯的需求變化，而水泵風(fēng) 機(jī)的風(fēng)量、水流量的調(diào)節(jié)是靠風(fēng)門、節(jié)流閥的手動調(diào)節(jié)。當(dāng)風(fēng)量、水流量的需求減少時， 風(fēng)門、閥的開度減少；當(dāng)風(fēng)量、水流量的需求增加時，風(fēng)門、閥的開度增大。這種調(diào)節(jié)方 式雖然簡單易行，已成習(xí)慣，但它是以增加管網(wǎng)損耗，耗費大量能源在風(fēng)門、閥上作為代價的。而且該中央空調(diào)在正常工作時，大多數(shù)風(fēng)

2、門及閥的開度都在50%-60%，這說明現(xiàn)有中央空調(diào)水泵風(fēng)機(jī)設(shè)計的容量要比實際需要高出很多，嚴(yán)重存在大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成電能的大量浪費。近年來隨著電力、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù) 越來越成熟，因此我們對公司的中央空調(diào)水泵風(fēng)機(jī)加裝19臺變頻器進(jìn)行了節(jié)能改造。又因為水泵風(fēng)機(jī)分散性較大，為了減少值班人員的巡視工作強(qiáng)度，便于及時掌握水泵風(fēng)機(jī)的工 作狀態(tài)和發(fā)現(xiàn)故障，我們通過PLC及人機(jī)界面與變頻器的通訊應(yīng)用，在中央監(jiān)控室增裝變頻監(jiān)控系統(tǒng)，這樣值班人員就可在人機(jī)界面上直接設(shè)定頻率值與啟停各臺變頻器，能實時 監(jiān)控水泵風(fēng)機(jī)電機(jī)實際工作電流、電壓、頻率的大小，并具有報警等功能。二、 中央空調(diào)

3、水泵風(fēng)機(jī)變頻改造方案1、改造前設(shè)備情況1）、基因部空調(diào)設(shè)備情況2/ 12制冷主機(jī)為日立機(jī)組，共三臺。冷凍泵：11KW,2極 全壓啟動4臺，揚(yáng)程30m，出水溫度6C,回水溫度為10C,出水壓力為0.35Mpa，每臺電機(jī)額定電流為21.8A，正常工作電 流為16.6A。一般情況下，開二臺備二臺。冷卻泵：15KW,2極全壓啟動4臺，揚(yáng)程30m, 出水溫度32.5C,回水溫度為28.2C,出水壓力為0.38Mpa，每臺電機(jī)額定電流為29.9A, 正常工作電流為18.0A。一般情況下，開二臺備二臺。2）、老二樓空調(diào)機(jī)房空調(diào)設(shè)備情況制冷主機(jī)為日立機(jī)組，共兩臺。冷凍泵：15KW,2極 全壓啟動3臺，揚(yáng)程30

4、m，出水溫度6.1C,回水溫度為9.8C,出水壓力為0.36Mpa，每臺電機(jī)額定電流為29.9A，正常工作 電流為21A。一般情況下，開一臺備二臺。冷卻泵：15KW,2極全壓啟動3臺，揚(yáng)程30m，出水溫度31.8C，回水溫度為27.7C,出水壓力為0.41Mpa，每臺電機(jī)額定電流為29.9A，正常工作電流為20.6A。一般情況下，開一臺備二臺。3）、分包裝空調(diào)機(jī)房空調(diào)設(shè)備情況制冷主機(jī)為日立機(jī)組，共兩臺。冷凍泵：15KW,2極 全壓啟動3臺，揚(yáng)程30m，出水溫度5.8C，回水溫度為9.3C,出水壓力為0.38Mpa，每臺電機(jī)額定電流為29.9A，正常工作 電流為20.2A。一般情況下，開二臺備一

5、臺。冷卻泵：15KW,2極全壓啟動3臺，揚(yáng)程30m，出水溫度31.6C，回水溫度為27.3C,出水壓力為0.40Mpa，每臺電機(jī)額定電流為29.9A，正常工作電流為21.2A。一般情況下，開二臺備一臺。4）、公司共有13臺空調(diào)風(fēng)柜。基因部空調(diào)風(fēng)柜7臺，其中22KW風(fēng)機(jī)電機(jī)3臺，11KW風(fēng)機(jī)電機(jī)2臺，15KW和18.5KW風(fēng)機(jī)電機(jī)各1臺。老二樓空調(diào)風(fēng)柜3臺，其中15KW風(fēng)機(jī)電機(jī)2臺，11KW風(fēng)機(jī)電機(jī)1臺。質(zhì)檢部空調(diào)風(fēng)柜3臺，其中11KW風(fēng)機(jī)電機(jī)2臺，7.5KW風(fēng)機(jī)電機(jī)1臺。3/ 122、水泵變頻改造方案因為冷凍泵和冷卻泵進(jìn)出水溫差都小于5C,這說明冷凍水流量和冷卻水流量還有余量，再加之，電機(jī)正常

6、工作電流小于額定電流5-12A），明顯存在 “大馬拉小車 ”的現(xiàn)象。 因此，我們對基因部的冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)各自使用一臺臺達(dá)VFD-P11KW變頻器和一臺臺達(dá)VFD-P15KW變頻器分別實行一拖三驅(qū)動如圖一所示）。根據(jù)需要由PLC1分 別控制3臺冷凍水泵和3臺冷卻水泵輪流切換工作但同一時刻一臺變頻器只能驅(qū)動一臺水 泵電機(jī)運轉(zhuǎn)），使冷凍水量和冷卻水量得到靈活、方便、適時、適量的自動控制，以滿足 生產(chǎn)工藝的需求。同樣對老二樓空調(diào)機(jī)房及分包裝空調(diào)機(jī)房的冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)也 各使用一臺臺達(dá)VFD-P15KW變頻器分別實行一拖三驅(qū)動，其控制方式與基因部的冷凍水 系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)控制方式相同。下面

7、以基因部冷凍水系統(tǒng)加以說明：1）、閉環(huán)控制 基因部冷凍水系統(tǒng)采用全閉環(huán)自動溫差控制。采用一臺11KW變頻器實行一拖三。具體方 法是：先將中央空調(diào)水泵系統(tǒng)所有的風(fēng)閥門完全打開，在保證冷凍機(jī)組冷凍水量和壓力所 需前提下，確定一個冷凍泵變頻器工作的最低工作頻率調(diào)試時確定為35HZ），將其設(shè)定為下限頻率并鎖定。用兩支溫度傳感器采集冷凍水主管道上的出水溫度和回水溫度，傳送 兩者的溫差信號至溫差控制器，通過PID2調(diào)節(jié)將溫差量變?yōu)槟M量反饋給變頻器，當(dāng)溫差 小于等于設(shè)定值5C時，冷凍水流量可適當(dāng)減少，這時變頻器WVF2降頻運行，電機(jī)轉(zhuǎn)速減慢；當(dāng)溫差大于設(shè)定值5C時，這時變頻器VVVF2升頻運行，電機(jī)轉(zhuǎn)速加

8、快，水流量增 加。冷凍泵的工作臺數(shù)和增減由PLC1控制。這樣就能夠根據(jù)系統(tǒng)實時需要，提供合適的 流量，不會造成電能的浪費。4/ 122）、開環(huán)控制 將控制屏上的轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至開環(huán)位置，順時針旋動電位器來改變冷凍水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速快慢。3）、工頻/變頻切換工作在系統(tǒng)自動工作狀態(tài)下，當(dāng)變頻器發(fā)生故障時，由PLC1控制另一臺備用水泵電機(jī)投入工頻運行，同時發(fā)出聲光報警，提醒值班人員及時發(fā)現(xiàn)和處理故障。也可將控制柜面板上的手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至手動位置，按下相應(yīng)的起動按鈕來啟動相應(yīng)的水泵電機(jī)。圖一中央空調(diào)水泵變頻改造原理圖3、風(fēng)機(jī)變頻改造方案因為所有風(fēng)柜的風(fēng)機(jī)均處于全開、正常負(fù)荷運行狀態(tài)，恒溫調(diào)節(jié)時，是由冷風(fēng)

9、出風(fēng)閥來調(diào)節(jié)風(fēng)量。如果生產(chǎn)車間房間內(nèi)的溫度偏高，則風(fēng)閥開大，加大冷風(fēng)量，使生產(chǎn)車間房間內(nèi)的溫度降低。如果生產(chǎn)車間房間內(nèi)的溫度偏低，則需關(guān)閉一部分風(fēng)閥開度，減少冷風(fēng)1A三*8工陽和電帽PIL匚15/ 12量，來維持生產(chǎn)車間房間的冷熱平衡。因此，送入生產(chǎn)車間內(nèi)部的風(fēng)量是可調(diào)節(jié)的、變化 的。特別是到了夜班時，人員很少，且很少出入、走動等活動，系統(tǒng)負(fù)荷很輕，對空調(diào)冷量的要求也大大降低，只需少量的冷風(fēng)量就能維持生產(chǎn)車間房間的正壓與冷量的需求了，故對1 3臺風(fēng)機(jī)全部進(jìn)行了變頻節(jié)能改造，利用變頻器來對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。中央空調(diào)風(fēng)機(jī)變頻改造原理圖如圖二所示，在原有工頻控制的基礎(chǔ)上，增加7個變頻控制柜，采用13臺臺

10、達(dá)VFD-P系列變頻器驅(qū)動13臺風(fēng)機(jī)電機(jī)，變頻/工頻可以相互切換。在工 頻方式下運行時，不改變原來的操作方式，在變頻方式下運行時，變頻器在不同的時間段自動輸出不同的頻率。即13臺變頻器受時控開關(guān)的程序控制，在周一至周五的7：30-23:00設(shè)定變頻器在45HZ下運行，在周一至周五的23:00后至第二天的7:30及周六、周日設(shè)定變頻器在35HZ下運行其運行的頻率可根據(jù)需要來設(shè)定），以改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時13臺變頻器與中央監(jiān)控室的人機(jī)界面和PLC實行聯(lián)機(jī)通訊，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程人機(jī)監(jiān)控。鳳機(jī)電機(jī)圖二中央空調(diào)風(fēng)機(jī)變頻改造原理圖人機(jī)界面6/ 12中 央空調(diào)水泵風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造效果為了能直觀體現(xiàn)變頻改造后的節(jié)

11、能效果，我們做了如下的測試：以1#日立機(jī)組冷卻水泵14#15KW）和K4風(fēng)柜4#22KW）為對象，在它們各自的主回路上加裝電度表，先工頻運行一星期，每天定時記錄電表讀數(shù)，再變頻運行一星期，進(jìn)行同樣的工作，其數(shù)據(jù)如表1和表2所示。表1:1#日立機(jī)組冷卻水泵節(jié)能數(shù)據(jù)統(tǒng)計工頻運行 毎天上午9 :口抄表）變頻運行（毎天上午9 : 00抄表）日期電表讀數(shù)（度）用電量（度）日期電表讀數(shù)（度）用電量（度）2002年3月I9S391/2002年4月1日4121/20M年3月20 011913002002年4月2日43091B6200斧3215146&295年4月汨4492193200再3月22日178

12、12952002年4月4日46821902OQ2年3月23日2C0230120咗年4月各日486718520陋年324 022802962002年4月E日50531SG2002年3月25日25603002002年4月T日52431951、表1的數(shù)據(jù)分析：在工頻運行時，水泵的負(fù)荷變化不是很大，其日用電量在298度左右。變頻運行時，因為受外界的環(huán)境溫度影響較大，故每天的用電量差別較大，但可以看 出，變頻運行時的日用電量明顯要小于工頻時的數(shù)值。我們以一個星期的總用電量來計算，工頻時為2580-89仁1689，變頻時為5248-412仁1127，貝U 1#日立機(jī)組冷卻水泵的節(jié)電率為：聚獄ns-EarJ

13、W-FLCi i AiAi奧lclc譽(yù)瓠疣10/ 12圖四 基因部中央空調(diào)風(fēng)機(jī)水泵1#監(jiān)控畫面用戶需要監(jiān)視19臺水泵風(fēng)機(jī)的電壓、電流以及頻率的大小。因此為它們分別設(shè)置三組數(shù)值 顯示區(qū)，分別顯示電壓、電流與頻率值，這是利用元件中的數(shù)值顯示功能實現(xiàn)的。系統(tǒng)啟動后，19臺變頻器周期性地向PLC回復(fù)其工作狀態(tài)，經(jīng)PLC處理后送人機(jī)界面，這樣人的人機(jī)界面上自動/手動設(shè)定、修改和寫入頻率值與啟停各臺變頻器，可實時監(jiān)測到中央空調(diào)水泵風(fēng)機(jī)電機(jī)實際工作電壓、電流、頻率的大小，并具有聲光報警等功能。具體控制方法是：采用一臺DVP-PLC、一臺人機(jī)界面PWS-3760和19臺VFD-P系列變頻器通過RS-485串行

14、通訊方式組成一個實時通信網(wǎng)絡(luò)如圖三所示）,在現(xiàn)場設(shè)定好19臺變頻器的通信參數(shù)，如控制方式為RS-485通訊指令，通訊地址：1-19，波特率為9600，通訊資料格式 等；設(shè)計系統(tǒng)機(jī)界面就可以實時顯示這三組數(shù)值。數(shù)值的格式、位數(shù)和精度等根據(jù)實際情況在數(shù)值顯示本系統(tǒng)要求對分布在不同部門、距離較遠(yuǎn)的19臺變頻器實行遠(yuǎn)程監(jiān)控，能在中央監(jiān)控室11/ 12PLC程序，程序流程圖如圖五所示。要求手動控制有即時設(shè)定、修改和寫入 頻率值與啟停各臺變頻器等功能，自動控制采用二個時段控制，可以隨時設(shè)定二個時段值 和對應(yīng)的二個頻率值，現(xiàn)使用時段值一：7：30對應(yīng)頻率一45HZ，時段值二：23：00對應(yīng)頻率二35HZ。程

15、序設(shè)計參照VFD-P變頻器通訊協(xié)議，采用PLC與變頻器間的一些RS-485通訊指令實現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，還可通過打印機(jī)實現(xiàn)報表的打印。12/ 12五、結(jié)束采用交流變頻調(diào)速器對中央空調(diào)系統(tǒng)的水泵、 風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造， 不但操作簡單方便、 節(jié) 約電能降低生產(chǎn)成本，而且大大地改善水泵風(fēng)機(jī)的運行條件，減少水泵、風(fēng)機(jī)、閥門等的 維護(hù)量。本變頻改造項目及監(jiān)控系統(tǒng)自2002年5月投運以來，已連續(xù)運行二年多，系統(tǒng)運行可靠平穩(wěn)，通訊數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時，使設(shè)備管理規(guī)范化，提高了工作效率，需要在線改變的 量為時段與頻率的設(shè)定值，采用人機(jī)界面作為人機(jī)交互工具，簡單直觀，便于操作。作為中央處理單元，兩者在變頻監(jiān)控系統(tǒng)中結(jié)合使用，實現(xiàn)了該系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、手動即懶 一丫:30PLCCZE)傅止號（薔束）的般號國的豌缺周瓣納斷據(jù) 箱W1工 作蚯瑞暢減觀HS肘戰(zhàn)二込佃圖五系統(tǒng)程序流程圖13/ 12時變頻和自動分時段變頻等功能，在實際使用中取得良好的效果