周龍鋒

摘要：本文針對某制藥廠車間中央空調(diào)系統(tǒng)中制冷機組主機的負荷隨季節(jié)氣溫變化自動調(diào)節(jié)負載，與制冷機組主機相匹配的冷凍水泵、冷卻水泵滿載運行，造成能源浪費。通過對中央空調(diào)水系統(tǒng)變頻改造，使冷凍水泵和冷卻水泵變頻運行，降低能耗，節(jié)約經(jīng)濟成本。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào) 水系統(tǒng) PLC 變頻器

中圖分類號：TM921 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）04-0014-01

1 前言

中央空調(diào)水系統(tǒng)由制冷機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔等組成。冷凍水泵、冷卻水泵的功率按夏季流量設(shè)計，由于四季變換溫度不斷變化，冷凍水泵、冷卻水泵不能自動調(diào)節(jié)負載，造成了能源浪費。為使中央空調(diào)系統(tǒng)溫度穩(wěn)定，對水系統(tǒng)冷凍、冷卻水泵進行變頻改造。利用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器構(gòu)成溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)水泵的輸出流量。

2 中央空調(diào)系統(tǒng)存在的問題

（1）中央空調(diào)系統(tǒng)按夏季最大負荷設(shè)計，且留15%設(shè)計余量，實際使用時中央空調(diào)是不會長時間滿負荷運行。制冷機組主機可以根據(jù)負載變化而變化，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負載變化而變化。

（2）水泵電動機采用Y-△降壓啟動，電動機的起動電流達到額定電流的4～7倍，在起動電流沖擊下，交流接觸器、電動機的使用壽命大大下降，同時對機械部件、閥門、管道等造成影響。

3 中央空調(diào)水系統(tǒng)改造

為了解決冷凍水泵、冷卻水泵不隨負載變化而變化的問題，對中央空調(diào)水系統(tǒng)進行PLC和變頻器改造，使冷凍水泵、冷卻水泵隨著負載變化調(diào)整水泵電動機的轉(zhuǎn)速，自動調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，達到節(jié)能目的。

3.1 系統(tǒng)工作原理

在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過控制變頻器的輸出頻率來調(diào)節(jié)冷卻水流量。當(dāng)中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時，減少冷卻水流量；當(dāng)中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時，加大冷卻水流量。在冷凍水、冷卻水的回水管道上安裝溫度傳感器，用溫度傳感器對中央空調(diào)冷卻水、冷凍水的回水溫度進行檢測，將檢測溫度信號經(jīng)變送器和A/D轉(zhuǎn)換模塊反饋給PLC進行程序處理，再由PLC控制變頻器的輸出頻率改變冷卻水泵和冷凍水泵轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)對溫度的控制。系統(tǒng)原理圖見圖1。

3.2 硬件設(shè)計

溫度傳感器可采用PT100熱電阻，A/D轉(zhuǎn)換器，PLC，D/A轉(zhuǎn)換器選用西門子產(chǎn)品，變頻器選用丹佛斯。

（1）變頻器的選用。中央空調(diào)冷凍水泵、冷卻水泵的功率為15KW，根據(jù)變頻器的容量選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動機的額定電流的原則，根據(jù)計算選擇丹佛斯VLT2803型號變頻器。

（2）PLC和模擬量模塊的選用。根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出點數(shù)的要求，選配SIMATIC S7-200 PLC，CPU226，輸入輸出點數(shù)24DI/16DO。模擬量輸入選用EM231模塊（4AI），模擬量輸出選用EM232模塊（2AO）。

3.3 軟件設(shè)計

（1）觸摸屏畫面設(shè)計。采用觸摸屏界面操作，設(shè)置通訊數(shù)據(jù)，故障報警等實時畫面。觸摸屏可以記錄系統(tǒng)運行的過程數(shù)據(jù)及信息，例如按時間順序記錄歷史信息，操作員可以隨時查閱相關(guān)信息或數(shù)據(jù)。

（2）PLC控制程序設(shè)計。系統(tǒng)初始化程序：在系統(tǒng)開始工作的時候，先對系統(tǒng)的各個部分的當(dāng)前工作狀態(tài)進行檢測，初始化并調(diào)用子程序。

控制程序：由PLC控制冷凍、冷卻水泵的啟停，冷凍、冷卻水泵、制冷機組主機實現(xiàn)互鎖。由PLC程序通過PID控制變頻器運行，通過溫度傳感器、轉(zhuǎn)換器組成溫差閉環(huán)系統(tǒng)控制回路對水泵進行調(diào)速。

報警處理程序：包括水泵故障報警、變頻器故障報警指示程序。當(dāng)故障信號產(chǎn)生時，相應(yīng)的指示燈會出現(xiàn)閃爍報警。

4 結(jié)語

通過PLC和變頻器對中央空調(diào)水系統(tǒng)進行自動控制改造，變頻器對冷卻水出水溫度上、下限設(shè)定值進行PID計算，實現(xiàn)電動機無極調(diào)速，冷凍水泵、冷卻水泵自動調(diào)節(jié)，使整個系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，變頻運行后，電動機避免了長期高速的運行，延長了電動機使用的壽命，降低能耗，帶來了較好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]肖威，李慶海. PLC及觸摸屏組態(tài)控制技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社.

[2]常輝.《西門子S7-200PLC入門與應(yīng)用實例》.北京：中國電力出版社.

[3]丹佛斯VLT2800編程手冊.

摘要：本文針對某制藥廠車間中央空調(diào)系統(tǒng)中制冷機組主機的負荷隨季節(jié)氣溫變化自動調(diào)節(jié)負載，與制冷機組主機相匹配的冷凍水泵、冷卻水泵滿載運行，造成能源浪費。通過對中央空調(diào)水系統(tǒng)變頻改造，使冷凍水泵和冷卻水泵變頻運行，降低能耗，節(jié)約經(jīng)濟成本。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào) 水系統(tǒng) PLC 變頻器

中圖分類號：TM921 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）04-0014-01

1 前言

中央空調(diào)水系統(tǒng)由制冷機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔等組成。冷凍水泵、冷卻水泵的功率按夏季流量設(shè)計，由于四季變換溫度不斷變化，冷凍水泵、冷卻水泵不能自動調(diào)節(jié)負載，造成了能源浪費。為使中央空調(diào)系統(tǒng)溫度穩(wěn)定，對水系統(tǒng)冷凍、冷卻水泵進行變頻改造。利用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器構(gòu)成溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)水泵的輸出流量。

2 中央空調(diào)系統(tǒng)存在的問題

（1）中央空調(diào)系統(tǒng)按夏季最大負荷設(shè)計，且留15%設(shè)計余量，實際使用時中央空調(diào)是不會長時間滿負荷運行。制冷機組主機可以根據(jù)負載變化而變化，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負載變化而變化。

（2）水泵電動機采用Y-△降壓啟動，電動機的起動電流達到額定電流的4～7倍，在起動電流沖擊下，交流接觸器、電動機的使用壽命大大下降，同時對機械部件、閥門、管道等造成影響。

3 中央空調(diào)水系統(tǒng)改造

為了解決冷凍水泵、冷卻水泵不隨負載變化而變化的問題，對中央空調(diào)水系統(tǒng)進行PLC和變頻器改造，使冷凍水泵、冷卻水泵隨著負載變化調(diào)整水泵電動機的轉(zhuǎn)速，自動調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，達到節(jié)能目的。

3.1 系統(tǒng)工作原理

在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過控制變頻器的輸出頻率來調(diào)節(jié)冷卻水流量。當(dāng)中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時，減少冷卻水流量；當(dāng)中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時，加大冷卻水流量。在冷凍水、冷卻水的回水管道上安裝溫度傳感器，用溫度傳感器對中央空調(diào)冷卻水、冷凍水的回水溫度進行檢測，將檢測溫度信號經(jīng)變送器和A/D轉(zhuǎn)換模塊反饋給PLC進行程序處理，再由PLC控制變頻器的輸出頻率改變冷卻水泵和冷凍水泵轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)對溫度的控制。系統(tǒng)原理圖見圖1。

3.2 硬件設(shè)計

溫度傳感器可采用PT100熱電阻，A/D轉(zhuǎn)換器，PLC，D/A轉(zhuǎn)換器選用西門子產(chǎn)品，變頻器選用丹佛斯。

（1）變頻器的選用。中央空調(diào)冷凍水泵、冷卻水泵的功率為15KW，根據(jù)變頻器的容量選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動機的額定電流的原則，根據(jù)計算選擇丹佛斯VLT2803型號變頻器。

（2）PLC和模擬量模塊的選用。根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出點數(shù)的要求，選配SIMATIC S7-200 PLC，CPU226，輸入輸出點數(shù)24DI/16DO。模擬量輸入選用EM231模塊（4AI），模擬量輸出選用EM232模塊（2AO）。

3.3 軟件設(shè)計

（1）觸摸屏畫面設(shè)計。采用觸摸屏界面操作，設(shè)置通訊數(shù)據(jù)，故障報警等實時畫面。觸摸屏可以記錄系統(tǒng)運行的過程數(shù)據(jù)及信息，例如按時間順序記錄歷史信息，操作員可以隨時查閱相關(guān)信息或數(shù)據(jù)。

（2）PLC控制程序設(shè)計。系統(tǒng)初始化程序：在系統(tǒng)開始工作的時候，先對系統(tǒng)的各個部分的當(dāng)前工作狀態(tài)進行檢測，初始化并調(diào)用子程序。

控制程序：由PLC控制冷凍、冷卻水泵的啟停，冷凍、冷卻水泵、制冷機組主機實現(xiàn)互鎖。由PLC程序通過PID控制變頻器運行，通過溫度傳感器、轉(zhuǎn)換器組成溫差閉環(huán)系統(tǒng)控制回路對水泵進行調(diào)速。

報警處理程序：包括水泵故障報警、變頻器故障報警指示程序。當(dāng)故障信號產(chǎn)生時，相應(yīng)的指示燈會出現(xiàn)閃爍報警。

4 結(jié)語

通過PLC和變頻器對中央空調(diào)水系統(tǒng)進行自動控制改造，變頻器對冷卻水出水溫度上、下限設(shè)定值進行PID計算，實現(xiàn)電動機無極調(diào)速，冷凍水泵、冷卻水泵自動調(diào)節(jié)，使整個系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，變頻運行后，電動機避免了長期高速的運行，延長了電動機使用的壽命，降低能耗，帶來了較好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]肖威，李慶海. PLC及觸摸屏組態(tài)控制技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社.

[2]常輝.《西門子S7-200PLC入門與應(yīng)用實例》.北京：中國電力出版社.

[3]丹佛斯VLT2800編程手冊.

摘要：本文針對某制藥廠車間中央空調(diào)系統(tǒng)中制冷機組主機的負荷隨季節(jié)氣溫變化自動調(diào)節(jié)負載，與制冷機組主機相匹配的冷凍水泵、冷卻水泵滿載運行，造成能源浪費。通過對中央空調(diào)水系統(tǒng)變頻改造，使冷凍水泵和冷卻水泵變頻運行，降低能耗，節(jié)約經(jīng)濟成本。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào) 水系統(tǒng) PLC 變頻器

中圖分類號：TM921 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）04-0014-01

1 前言

中央空調(diào)水系統(tǒng)由制冷機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔等組成。冷凍水泵、冷卻水泵的功率按夏季流量設(shè)計，由于四季變換溫度不斷變化，冷凍水泵、冷卻水泵不能自動調(diào)節(jié)負載，造成了能源浪費。為使中央空調(diào)系統(tǒng)溫度穩(wěn)定，對水系統(tǒng)冷凍、冷卻水泵進行變頻改造。利用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器構(gòu)成溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)水泵的輸出流量。

2 中央空調(diào)系統(tǒng)存在的問題

（1）中央空調(diào)系統(tǒng)按夏季最大負荷設(shè)計，且留15%設(shè)計余量，實際使用時中央空調(diào)是不會長時間滿負荷運行。制冷機組主機可以根據(jù)負載變化而變化，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負載變化而變化。

（2）水泵電動機采用Y-△降壓啟動，電動機的起動電流達到額定電流的4～7倍，在起動電流沖擊下，交流接觸器、電動機的使用壽命大大下降，同時對機械部件、閥門、管道等造成影響。

3 中央空調(diào)水系統(tǒng)改造

為了解決冷凍水泵、冷卻水泵不隨負載變化而變化的問題，對中央空調(diào)水系統(tǒng)進行PLC和變頻器改造，使冷凍水泵、冷卻水泵隨著負載變化調(diào)整水泵電動機的轉(zhuǎn)速，自動調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，達到節(jié)能目的。

3.1 系統(tǒng)工作原理

在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過控制變頻器的輸出頻率來調(diào)節(jié)冷卻水流量。當(dāng)中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時，減少冷卻水流量；當(dāng)中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時，加大冷卻水流量。在冷凍水、冷卻水的回水管道上安裝溫度傳感器，用溫度傳感器對中央空調(diào)冷卻水、冷凍水的回水溫度進行檢測，將檢測溫度信號經(jīng)變送器和A/D轉(zhuǎn)換模塊反饋給PLC進行程序處理，再由PLC控制變頻器的輸出頻率改變冷卻水泵和冷凍水泵轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)對溫度的控制。系統(tǒng)原理圖見圖1。

3.2 硬件設(shè)計

溫度傳感器可采用PT100熱電阻，A/D轉(zhuǎn)換器，PLC，D/A轉(zhuǎn)換器選用西門子產(chǎn)品，變頻器選用丹佛斯。

（1）變頻器的選用。中央空調(diào)冷凍水泵、冷卻水泵的功率為15KW，根據(jù)變頻器的容量選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動機的額定電流的原則，根據(jù)計算選擇丹佛斯VLT2803型號變頻器。

（2）PLC和模擬量模塊的選用。根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出點數(shù)的要求，選配SIMATIC S7-200 PLC，CPU226，輸入輸出點數(shù)24DI/16DO。模擬量輸入選用EM231模塊（4AI），模擬量輸出選用EM232模塊（2AO）。

3.3 軟件設(shè)計

（1）觸摸屏畫面設(shè)計。采用觸摸屏界面操作，設(shè)置通訊數(shù)據(jù)，故障報警等實時畫面。觸摸屏可以記錄系統(tǒng)運行的過程數(shù)據(jù)及信息，例如按時間順序記錄歷史信息，操作員可以隨時查閱相關(guān)信息或數(shù)據(jù)。

（2）PLC控制程序設(shè)計。系統(tǒng)初始化程序：在系統(tǒng)開始工作的時候，先對系統(tǒng)的各個部分的當(dāng)前工作狀態(tài)進行檢測，初始化并調(diào)用子程序。

控制程序：由PLC控制冷凍、冷卻水泵的啟停，冷凍、冷卻水泵、制冷機組主機實現(xiàn)互鎖。由PLC程序通過PID控制變頻器運行，通過溫度傳感器、轉(zhuǎn)換器組成溫差閉環(huán)系統(tǒng)控制回路對水泵進行調(diào)速。

報警處理程序：包括水泵故障報警、變頻器故障報警指示程序。當(dāng)故障信號產(chǎn)生時，相應(yīng)的指示燈會出現(xiàn)閃爍報警。

4 結(jié)語

通過PLC和變頻器對中央空調(diào)水系統(tǒng)進行自動控制改造，變頻器對冷卻水出水溫度上、下限設(shè)定值進行PID計算，實現(xiàn)電動機無極調(diào)速，冷凍水泵、冷卻水泵自動調(diào)節(jié)，使整個系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，變頻運行后，電動機避免了長期高速的運行，延長了電動機使用的壽命，降低能耗，帶來了較好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]肖威，李慶海. PLC及觸摸屏組態(tài)控制技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社.

[2]常輝.《西門子S7-200PLC入門與應(yīng)用實例》.北京：中國電力出版社.

[3]丹佛斯VLT2800編程手冊.