PLC在中央空调冷冻水泵节能运行中的应用

1PLC在中央空调冷冻水泵节能运行中的应用赵峥（上海晶澳太阳能光伏科技有限公司）【摘要】本文介绍了运用PLC控制变频器输出频率，从而调节中央空调冷冻水循环系统的水流量，实现节能的目的。阐明了其控制原理和PLC控制程序的设计过程。【关键词】温差PLC变频器节能一、引言目前在工厂及写字楼内大量使用中央空调，随之而来的节能问题越来越被人们重视。根据相关资料统计，中央空调设备95%的时间在70%负荷以下波动运行，所以实际负荷总不能达到设计的满负荷，特别是冷气需求量少的情况下，主机负荷量低，为了保证有较好的运行状态和较高的运行效率，主机能在一定范围内根据负载的变化加载和卸载，但与之相配套的冷冻水泵却一直在高负荷运行，通常循环水系统是通过控制管道上的阀门开度来调节水流量，因此阀门上存在着很大的能量损失。为此利用PLC与变频器结合，智能化控制水循环系统的流量，使其得到合理的流量从而达到节能的目的是很有必要的。二、节能控制技术原理在冷冻水循环系统中，PLC通过温度传感器及温度模块将冷冻水泵的出水温度和回水温度读入内存，根据回水和出水的温差来控制变频器的转速，从而调节冷冻水泵的流量，控制热交换的速度。温差大，说明室内温度高，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度以增加流量，加快热交换的速度；反之温差小，则说明室内温度低，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度，减缓热交换的速度，以节约电能。实际中冷冻泵节能从下面的公式中看出最多可节能87.5%。冷冻泵节电率＝[1—（变频器运行频率÷50HZ）3]×100%三、控制系统硬件构成及作用系统主设备框图见附图1所示，主要由下列组件构成：1、FX2N-64MR为PLC基本单元，执行系统及用户程序，是系统的核心。2、FX2N-4AD-PT模拟量特殊输入模块，可将来自4个铂温度传感器（PT100，3线，100Ω）的输入信号放大，并将数据转换成12位的可读数据，存储在主处2理单元中。摄氏度和华氏度数据都可读取。本文运用2个温度传感器通过CH1和CH2两个通道输入，控制程序是读取5#和6#的缓冲存储器（BFM）内数据，其存储内容是：CH1（5#）和CH2（6#）在0.1℃单位下的平均温度。3、FX2N-2DA模拟量输出模块，将PLC写入的数字量进行D/A转换，并输出范围在0~10V内的相应模拟量至变频器模拟量控制单元。4、FR-A540系列变频器，实现水泵的软起动及调速。5、F940触摸屏，起操控和监视系统运行作用。四、PLC控制程序设计1、控制要求1）以50HZ频率起动冷冻水泵，300S后转入温差自动控制，冷冻水泵在频率为20～25HZ运行时，会出现严重的震荡现象，要求变频器避免在此段运行。2）冷冻泵运行频率要求能进行手动和自动切换，自动时冷冻泵的转速由回水和出水温度的温差来控制；手动时要求每次调节量为0.5HZ，在30～50HZ内任意调节。3）冷冻泵进水与出水温差和变频器输出频率及D/A转换数字量对应关系见表1。表中D/A转换数字量均为参考值，实际D/A转换数字量应根据变频器输出频率进行相应调整。D/A转换数字量对应关系表表1冷冻泵回水与出水温度差/℃D/A转换数字量变频器输出频率/HZ0～12400301～1.5260032.51.5～22800352～2.5300037.52.5～33200403～3.5340042.53.5～43600454～4.5380047.54.540005032、I/O端口分配表表2输入设备输入端口编号SB1：冷冻水泵起动X0SB2：冷冻水泵停止X1SA1：自动/手动切换X2SA2：水泵转速上升X3SA3：水泵转速下降X4输出设备输出端口编号冷冻水泵起动输出Y03、触摸屏显示的PLC数据单元D1：冷冻水泵出水温度；D2：冷冻水泵回水温度；D10：出回水温差。4、系统运行控制综合接线简图见图25、控制程序流程图见附图36、PLC程序梯形图见附图47、应用指令说明见表3根据梯形图列出的指令说明表表3指令符号指令名称指令符号指令名称SET置位指令RST复位指令ADD加法指令SUB减法指令MOV传送指令ALT交替输出指令TO写特殊功能模块FROM读特殊功能模块=触点型比较指令=触点型比较指令触点型比较指令END程序结束指令45图3：程序流程图开始初始化：温度模块采样点数设为100；D100设为0读取温度模块通道1、2的温度值送至D1、D2；将D2与D1的温差值送至D10起动：置位Y0，先以50HZ频率起动，300秒后转为自动置位M0，并可进行手动/自动切换控制自动控制：将温差值与预设条件进行比较，由比较结果选择相应数字量送至D100手运控制：改变D100内的数据；每次增加0.5HZ；每次降低0.5HZ；手动在30~50HZ之间调整；将D100内的数据通过D/A转换输出：先写入低八位，后写入高四位，再D/A转换输出停止：Y0，D100，T0复位M8002M8000X0T0M0M0/Y0X1结束6图3：PLC程序梯形图7五、结束语通过一年来的技师培训，此次运用所掌握的知识并接合本单位的实际情况，设计了这套“中央空调冷冻水泵节能控制系统”，使得自己在理论和实践技能上进一步得到了提高，加强了综合运用能力。虽然完成了这次的设计，但在设计的过程中也充分认识到自身的许多不足，特别是综合应用能力的不足，这就需要我在今后的工作过程中继续学习及实践，使自己所学知识充分的运用到工作中去。谢谢各位老师的阅读，由于本人水平有限，望各位老师提出宝贵意见。参考文献：张成忠主编《可编程控制器应用技术》北京：化学工业出版社，2005吴启红主编《变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术》—2版—北京：机械工业出版社，2010.6