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plc空调控制

PLC和变频器在中央空调系统中节能应用

摘要:

介绍一种以PLC作为总控制部件，采用变频器控制中央空调冷冻水循环泵，构成恒压

循环供水；变频调速循环供水，以及用PLC控制一台软起动器分别起动4台井水泵控制系统。

从而实现节能目，提高系统可靠性，确保设备安全运行。

关键词：

PLC；变频器；软起动器；节能

1引言

晶澳太阳能有限公司采用3台设备制冷机组用

于生产设备制冷，设备冷冻水循环泵2台，额定功

率30kW，一备一用。

另采用2台空调制冷机组用

于环境制冷，空调冷冻水循环泵3台，额定功率

37kW，二用一备。

两种循环水泵均为工频全速运转，

由于设备冷冻水采用传统固定节流方式来满足生

产设备恒压供水要求和空调冷冻水采用固定节流

方式实现调节室内温度目，造成了大量电能

浪费，减短了水泵和阀门使用寿命。

现改造为由

PLC作为核心控制部件，由变频器和设备冷冻水泵

组成恒压供水系统。

空调冷冻水根据温差△T控制

原理，由变频器，PID温差控制器，温度变送器，

循环泵组成温差△T控制变频调速系统。

现公司有4口水井，井水泵额定功率为75kW，

采用工频恒速运行。

井水统一供给两种制冷机组冷

却水、其他车间用水、消防用水等。

由于井水泵

自耦降压起动方式控制机构宠大，故障率高。

现改

造为由PLC控制一台软起动器分别起动4台井水泵

起动方式。

2硬件配置

设计选用一台PLC作为核心控制部件，控制井

水泵软起动，设备冷冻水恒压供水和空调冷冻水

变频调速。

其中，PLC选用Siemens公司s7-200，

CPU选用S7-222，电源模块一块，数字扩展模块选

用EM22324VDC16输入/16输出。

共24个输入点，

22个输出点。

数字量输入主要有循环泵手/自动运行

方式切换，循环水泵和井水泵手动启/停操作和

井水流量反馈。

数字输出点用于19点继电器输出和

两个冷冻水系统故障报警和井水流量报警。

变频器选用MicroMaster430系列2台，一台额

定功率30kW，用于控制设备冷冻水循环泵，另一

台额定功率37kW，用于控制空调冷冻水循环泵。

MicroMaster430系列变频器是风机类和水泵类专用变频器，它拥有内置PID调节器，可以提高供水

压力控制精度，改善系统动态响应。

软起动器

选用SIRIUS3RW40系列一台，额定功率75kW，

用于软起动井水泵。

PID温差控制器一台，选用

Transmit（全仕）G-2508系列PID双路温差控制器，

用于设定温差，并将PID处理后4～20mA模拟

信号送至变频器。

压力变送器一个，用于检测设备

冷冻水管网压力，并将压力信号反馈给变频器。

温度变送器两个，用于检测蒸发器两端温度，并

将温度信号送至PID温差控制器。

3控制方案设计

3.1设备冷冻水恒压供水控制方案设计

控制原理如图2所示，设备冷冻水循环系统是

一个密闭系统，由1#，2#循环泵供水，供水压力

要求在4.0±0.5Mbar。

正常情况下，一台循环泵工

频全速运转时，出水压力可达7.5Mbar。

具有很大

裕量，为避免电能浪费，将设备冷冻水循环系

统设计为恒压供水系统。

方案设计有手动/自动两种

工作方式。

在手动方式下，工作人员可以根据实际情况现

场决定起/停水泵变频运行，并设最高优先控制

级，不受PLC自动控制，以保证检修或出现故障

时安全使用。

自动方式控制过程：

将控制面板上设备冷冻水

泵手动/自动开关，打到“自动”档，由井水泵运

行给定PLC设备冷冻水泵起动信号，PLC控制

KM11吸合，并与变频器通信，由变频器1F软起动

1#循环泵。

压力变送器检测设备冷冻水管网压力，

转化为4～20mA模拟信号反馈至变频器1F，变频器1F通过内置PID将检测压力与压力给定值

进行比较优化计算，输出运行频率调节1#循环泵

转速。

当压力变送器检测到管网压力低于给定

压力时，变频器输出频率上升，增加1#泵转速，

提高管网压力；反之，则频率下降，降低1#水泵

转速。

为防止备用泵在备用期间发生锈蚀现象，在

自动控制方式下，将1#、2#循环泵设置起始/停止周

期，使其自动定时循环使用。

为避免在水泵切换时，管网压力变化过大，应

采取必要起/停时间协调措施，以尽量保证水压

稳定，并在切换过程中，对压力检测信号进行一定

延时“屏蔽”，防止变频器在较高压力信号下不

起动。

切换过程为：

当设定循环周期已到时，屏

蔽压力检测信号。

将正在运行水泵频率升至

50Hz后切换为工频运行，之后将备用泵变频起动

（备用泵与运行泵不固定），在频率升至30Hz时，

切除工频泵，并取消对压力信号屏蔽，恢复正常

运行，如此循环。

在水泵切换时为了防止KM11与

KM12、KM21与KM22、KM11与KM22误动作同

时吸合发生故障，须将它们电气互锁和程序互锁。

当工作泵发生故障时，则立即停止工作泵，将备用

泵投入变频运行，并输出声光报警，提示工作人员

及时检修，当变频器发生故障时则停止水泵运行立

即输出报警。

3.2空调冷冻水系统循环泵变频调速控制方案设计

控制原理如图3所示，空调冷冻水系统供回

水温度之差反映了冷冻水从室内携带热量情况。

温差大，说明室内温度高，应提高冷冻水泵转速，

加快冷冻水循环；反之，温差小，说明室内温度低，

可以适当降低冷冻水泵转速，减缓冷冻水循环。

一般中央空调冷冻水系统设计温差为5oC~7oC。

通

过温差△T控制，控制冷冻水系统循环状态，可

以降低能源损耗，延长水泵寿命。

此外，空调冷

冻水系统是一个密闭系统不必考虑恒压问题。

差控制器和循环泵温差闭环变频调速系统，控制冷

冻水泵转速随着室内热负载变化而变化。

工作

过程为：

温度变送器1、2分别在空调机组蒸发器输

入和输出端测得温度后，转换为4～20mA标准信

号送入PID温差控制器，经PID与给定温差值比较

处理后，输出4～20mA标准信号到变频器2F

模拟量输入端，变频器2F输出相应频率，调节循环

水泵转速，达到控制温度目，形成一个完整

闭环控制系统。

系统设计为手动和自动两种控制

方式手动方式工作过程与设备冷冻水泵手动工作方

式类似自动控制过程为：

将控制面板上空调冷冻

水循环泵手动/自动控制开关打到“自动”档，系统将

在自动方式下运行，由井水泵运行给定PLC空调

冷冻水泵起动指令后，首先控制KM31吸合投入3#

循环泵变频运行，由温度变送器1、2检测蒸发器两

端温度，并将温度信号送到PID温差控制器，PID

温差控制器将检测到温差与给定温差比较处理后

标准信号反馈给变频器2F。

若检测到温差大于

温差给定值时，变频器2F提升输出频率，提高水泵

转速，加快冷冻水循环；反之，则降低频率，

降低水泵转速。

在自动运行方式下，将3台水泵设

定自动循环周期，定时自动循环使用。

3台水泵

开闭顺序为“先开先关”顺序，当室内热负荷加

大时，若变频器2F输出频率已升至50Hz，经一

定延时（如20min），当检测温差值仍大于温差给定

值时，通过PLC程序控制，把3#水泵切换为工频运

行，再投入4#水泵变频运行，如此循环，直到变频

运行5#水泵。

当3台水泵被全部投入运行，且变频

泵频率已至50Hz，经延时若频率仍没下降，则由

PLC输出报警，提醒工作人员及时修改空调机组设

定值；相反，当室内热负荷减小时，变频器2F降低

输出频率，降低5#泵转速，当频率降到20Hz时，

若检测温差值仍低于温差给定值时，经延时（如

20min），停止3#泵，依此类推。

为保证变频器2F

只控制一台水泵，将KM31、KM41和KM51电气

互锁和程序互锁，同时须将KM31与KM32、KM41

与KM42、KM51与KM52电气互锁。

当变频器2F

或水泵发生故障时，由PLC输出声光报警，提示工

作人员及时检修。

3.3井水泵软起动控制方案设计

如图1所示，利用PLC控制一台软起动器，即

可分别起动4台井水泵.将井水泵运行方式设计为

手动方式。

具体控制过程为：

按下控制面板上相应起动按钮，如按下6#泵起动按钮，PLC控制KM61

吸合并运行软起动器，软起动6#井水泵。

当软起动

器起动完毕后利用其辅助触点反馈信号给PLC，

PLC断开KM61并立即闭合KM62，将6#井水泵切

入工频运行，并停止运行软起动器，依此类推。

为

防止软起动器同时起动两台以上井水泵，须将

KM61、KM71、KM81、KM91电气互锁和程序互

锁，另须将KM61与KM62、KM71与KM72、KM81

与KM82、KM91与KM92电气互锁，

4S7-200与MM430变频器通信设置

S7-200PLC作为核心控制部件，它有总线访问

权，可以读取或改写变频器状态，控制软起动器

运行状态，从而达到控制和监视设备运行状态

目。

系统采用总线式拓扑结构，两台变频器采用

总线接插件连入总线。

S7-200选用S7-222CPU，软

件采用WIN3.2。

采用西门子Profibus屏蔽电缆及9

针D形网络连接头。

利用S7-222自由通信口功

能，即RS485通信口。

由用户程序实现USS协议与

两台MM430变频器通信。

在硬件连接完毕后，需

要对两台MM430变频器通信参数进行设置，如

表1所示。

5软件设计

在应用设计中，PLC起到“总监总控”角色，

可以对两台变频器状态进行查询和控制。

程序首

先将S7-222通信口初始化为自由通信口方式，然

后程序进入一个顺序控制逻辑功能块。

控制顺序为：

手动起动井水泵，在井水流量满足要求情况下，

自动运行设备冷冻水循环泵和空调冷冻水循环泵。

在PLC程序中设计了井水泵手动软起动井水泵

控制、设备冷冻水循环泵和空调冷冻水循环泵自动

定时循环程序；同时设计了设备冷冻水循环泵和空调冷冻水循环泵手动控制程序。

在本系统中采用

了变频器自身控制方法，这样就省去了对PLC

PID算法编程。

6结论

本系统设计实际应用运行一个夏季后，得出与

上个季度循环水泵电能消耗数据及故障次数如表2

所示。

数据显示，系统改造后节能达30%以上，并

且在春，秋、冬季节空调冷冻水循环泵节能效果

会更加明显，并且故障发生次数大幅下降。

因此采

用调速调节流量方式，可以大幅度降低截流能量

损耗，具有显著节能效果，并能延长水泵寿

命，提高系统运行稳定性，降低生产成本，提高

生产效率。

参考文献

[1]王仁祥,王小曼.变频器在中央空调中应用.通用变

频器选型,应用与维护.北京:

人民邮电出版社,2002:

176-202.

[2]西门子有限公司.MM430通信设置.MICROMASTER

430使用大全.2003.12.

[3]蔡行健.S7-200模块.深入浅出西门子S7-200PLC.

北京:

北京航空航天出版社,2003:

95-125.

[4]原魁,刘伟强.变频器基础及应用.北京:

冶金工业出

版社,2006.

[5]罗宇航.流行PLC实用程序及设计（西门子S7-200系

列）.西安:

西安电子科技大学出版社,2004.

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38随着我国经济高速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新时代，其应用越来越广泛。

而电梯作为现代高层建筑垂直交通工具，与人们生活紧密相关。

随着人们对其要求提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了变压变频调速，其逻辑控制也由PLC代替原来继电器控制。

通过对变频器和PLC合理选择和设计，大大提高了电梯控制水平，并改善了电梯运行舒适感，使电梯得到了较为理想控制和运行效果。

并利用旋转编码器发出脉冲信号构成位置反馈，实现电梯精确位移控制。

通过PLC程序设计实现楼层计数、换速信号、开门控制和平层信号数字控制，取代井道位置检测装置，提高了系统可靠性和平层精度。

该系统具有先进、可靠、经济特色。

该电梯控制系统具有司机运行和无司机运行功能，并且具有指层、厅召唤、选层、选向等功能和具有集选控制特点。

关键词：

电梯；PLC；变频调速；旋转编码器