中央空調(diào)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)

摘 要

本文針利用可編程控制器、模擬量擴(kuò)展模塊、變頻器、溫度傳感器等代替?zhèn)鹘y(tǒng)再熱量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)水泵的變頻調(diào)速。通過(guò)對(duì)空調(diào)出口溫度進(jìn)行檢測(cè)，變頻系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)中央空調(diào)水泵轉(zhuǎn)速，達(dá)到節(jié)能目的。采用變頻技術(shù)控制中央空調(diào)水泵，是當(dāng)前空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的有效途徑。

                            目 錄

變頻器的功用是將頻率固定（通常為工頻50Hz）的交流電（三相的或單相的）變換成頻率連續(xù)可調(diào)（多數(shù)為0～400Hz）的三相（或單相）交流電。當(dāng)頻率連續(xù)可調(diào)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào)。又因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比同步轉(zhuǎn)速略低一些，所以，當(dāng)連續(xù)可調(diào)時(shí)，也連續(xù)可調(diào)。由于磁極對(duì)數(shù)不同的異步電動(dòng)機(jī)，在相同頻率時(shí)的轉(zhuǎn)速是不同的。所以，即使頻率的調(diào)節(jié)范圍相同，轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍也是各異的，因此采用變頻和變極調(diào)速相結(jié)合的方法，可以大大提高變頻器的工作效率。

中央空調(diào)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)，電機(jī)可在很寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)速, 可將所有節(jié)流閥去掉, 使管道暢通，可免去節(jié)流損耗。通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速而改變水的流速, 從而改變水的流量，達(dá)到制冷機(jī)正常工作要求和平衡熱負(fù)荷所需冷量要求，達(dá)到節(jié)能目的。采用變頻調(diào)速技術(shù)的關(guān)鍵是電機(jī)轉(zhuǎn)速的可調(diào)和可控。這種系統(tǒng)可由多臺(tái)水泵電機(jī)組成，其中只有一臺(tái)水泵處于變頻調(diào)速狀態(tài)，就可以達(dá)到節(jié)能目的。這種系統(tǒng)最大程度地節(jié)約了設(shè)備。電機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)是由PLC控制器進(jìn)行切換和控制。

中央空調(diào)系統(tǒng)通常分為冷凍水和冷卻水兩個(gè)系統(tǒng)。現(xiàn)在水泵系統(tǒng)節(jié)能改造的方案大都采用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（1）冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制

該方案在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個(gè)冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過(guò)安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測(cè)冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來(lái)控制變頻器的頻率增減，控制方式是：冷凍回水溫度大于設(shè)定溫度時(shí)頻率無(wú)極上調(diào)。

（2）冷卻水系統(tǒng)的閉環(huán)控制

該方案在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過(guò)控制變頻器的輸出頻率來(lái)調(diào)節(jié)冷卻水流量。當(dāng)中中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時(shí)，減少冷卻水流量；當(dāng)中中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時(shí)，加大冷卻水流量，在保證中中央空調(diào)機(jī)組正常工作的前提下，達(dá)到節(jié)能增效的目的。

控制原理說(shuō)明如下：PLC控制器通過(guò)溫度模塊及溫度傳感器將冷凍機(jī)的回水溫度和出水溫度讀入控制器內(nèi)存，并計(jì)算出溫差值；然后根據(jù)冷凍機(jī)的回水與出水的溫差值來(lái)控制變頻器的頻率，以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出水的流量，控制熱交換的速度；溫差大，說(shuō)明室內(nèi)溫度高系統(tǒng)負(fù)荷大，應(yīng)提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度和流量，加快熱交換的速度；反之溫差小，則說(shuō)明室內(nèi)溫度低，系統(tǒng)負(fù)荷小，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量，減緩熱交換的速度以節(jié)約電能。

由于冷凍機(jī)組運(yùn)行時(shí)，其冷凝器的熱交換量是由冷卻水帶到冷卻塔散熱降溫，再由冷卻泵送到冷凝器進(jìn)行不斷循環(huán)的。冷卻水進(jìn)水出水溫差大，說(shuō)明冷凍機(jī)負(fù)荷大，需冷卻水帶走的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量；溫差小，則說(shuō)明，冷凍機(jī)負(fù)荷小，需帶走的熱量小，可降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循環(huán)量，以節(jié)約電能。

中央空調(diào)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)有多種，這里討論我們常見(jiàn)的兩種控制方案單片機(jī)控制和PLC控制。

單片機(jī)控制是根據(jù)環(huán)境溫度和中央空調(diào)的工況設(shè)定要求的冷卻水和冷凍水的回水溫度設(shè)定值，與單片機(jī)采樣由溫度傳感器給出的實(shí)際水溫值比較，經(jīng)PI運(yùn)算后輸出4～20mA電流作為變頻器的輸入給定值，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速行程閉環(huán)控制。單片機(jī)輸出控制接觸器通，斷完成機(jī)組選擇控制，并在變頻器異常時(shí)檢測(cè)變頻器發(fā)出的故障信息，充分利用設(shè)備，使中央空調(diào)冷卻水水泵和冷凍水泵變頻調(diào)節(jié)性能達(dá)到理想的效果。

PLC先利用變頻器軟啟動(dòng)1個(gè)水泵，開(kāi)始變頻運(yùn)行。其轉(zhuǎn)速由零逐步增加，水循環(huán)系統(tǒng)水壓升高，水量增大。安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管的溫度傳感器檢測(cè)出冷凍水回水溫度，把它送到變頻器，與變頻器設(shè)定的溫度作比較，通過(guò)變頻器內(nèi)部的PID運(yùn)算，調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率。變頻器輸出的頻率同時(shí)輸入PLC，控制水泵電動(dòng)機(jī)的投入與切出。通過(guò)負(fù)荷的變化調(diào)整水泵的工作狀態(tài)，達(dá)到理想的效果。

雖然用單片機(jī)控制比較簡(jiǎn)單方便，但是其抗干擾能力差，故障率高，考慮到中央空調(diào)的適用的廣泛性，為了提高使用的可靠性，在這次設(shè)計(jì)中我們選擇用PLC控制中央空調(diào)水泵的變頻調(diào)速。

中央空調(diào)是由一臺(tái)主機(jī)通過(guò)風(fēng)道過(guò)風(fēng)或冷熱水管或管線(xiàn)連接多個(gè)末端的方式來(lái)控制不同的房間以達(dá)到室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)目的的空調(diào)。中央空調(diào)的工作原理與家用一樣，都是利用冷媒的物理原理把室內(nèi)的熱量帶到室外去達(dá)到制冷的效果，中央空調(diào)工作原理圖如圖2-1所示。

圖2-1 中央空調(diào)工作原理

工作原理：冷凍主機(jī)是中央空調(diào)的致冷源，從冷凍主機(jī)流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，通過(guò)各房間的盤(pán)管，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度下降。冷卻水塔為冷凍主機(jī)提供冷卻水，冷卻水經(jīng)管道盤(pán)旋流過(guò)冷凍主機(jī)后，將帶走冷凍主機(jī)所產(chǎn)生的熱量，使冷凍主機(jī)降溫。

PLC是變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。其作用是協(xié)調(diào)各機(jī)組與變頻器之間的電氣連接，通過(guò)接觸器與變頻器柜的繼電器和接觸器進(jìn)行邏輯切換來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制方案。PLC的輸入信號(hào)有機(jī)組選擇信號(hào)、運(yùn)行方式選擇信號(hào)、冷卻塔和主機(jī)開(kāi)/關(guān)信號(hào)、冷凍泵和冷卻泵的起/停信號(hào)等。輸入信號(hào)經(jīng)程序運(yùn)算，發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作信號(hào)，經(jīng)微型繼電器及相應(yīng)的常閉、常開(kāi)觸頭分別控制變頻器及中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，以及聲、光報(bào)警器件的動(dòng)作。水泵機(jī)組都可運(yùn)轉(zhuǎn)在工頻以下和變頻以下兩種狀態(tài)。這由系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行切換控制。

可編程控制器用I/O擴(kuò)展接口分別接入A/D和D/A模塊，A/D模塊通過(guò)PLC將溫度模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，D/A模塊將PLC輸出的開(kāi)關(guān)量轉(zhuǎn)換為模擬量，以控制變頻器的升速過(guò)程及降速過(guò)程。

該控制系統(tǒng), 在任何狀態(tài)下, 只需一臺(tái)水泵電機(jī)處于調(diào)速狀態(tài), 其它電機(jī)可根據(jù)需要處于工頻狀態(tài)或停機(jī)狀態(tài), 就可實(shí)現(xiàn)熱交換從零至最大的控制過(guò)程。冷卻水、冷凍水系統(tǒng)可分別用一臺(tái)PLC控制器和一臺(tái)變頻調(diào)速器來(lái)控制。

空調(diào)變頻控制系統(tǒng)，依據(jù)水泵變頻曲線(xiàn)和系統(tǒng)曲線(xiàn)計(jì)算出最佳運(yùn)行模式后，使n臺(tái)水泵在最佳頻率下運(yùn)行。隨著用戶(hù)量的不斷變化,實(shí)際差壓值會(huì)經(jīng)常偏離設(shè)定值。為了徹底消除該水泵系統(tǒng)的剩余揚(yáng)程，空調(diào)變頻系統(tǒng)將作進(jìn)一步的PID調(diào)節(jié)，控制原理方框圖如圖2-2所示。

圖2-2 系統(tǒng)的控制原理圖

系統(tǒng)將差壓變送器的實(shí)時(shí)反饋值與目標(biāo)設(shè)定值比較,其差值被送入PLC的內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器，經(jīng)過(guò)運(yùn)算,輸出頻率信號(hào)對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)速，以達(dá)到消除差壓動(dòng)態(tài)偏差的目的。

對(duì)中央空調(diào)冷卻水和冷凍水回水溫度進(jìn)行檢測(cè)，然后將檢測(cè)溫度信號(hào)經(jīng)變送器和A/D轉(zhuǎn)換模塊反饋給PLC進(jìn)行處理，再由PLC輸出通過(guò)變頻器控制冷卻泵和冷凍泵轉(zhuǎn)速，從而對(duì)溫度進(jìn)行控制。

目前，對(duì)冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)分別進(jìn)行調(diào)速的方案最為常見(jiàn)，節(jié)電效果也較為顯著。該方案在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過(guò)控制變頻器的輸出頻率來(lái)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(shí)，減少冷卻水流量；當(dāng)中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時(shí)，加大冷卻水流量。冷凍水系統(tǒng)也是如此。在冷凍水和冷卻水的回水管道上安裝溫度傳感器，只檢測(cè)回水溫度，然后經(jīng)過(guò)PLC的處理對(duì)變頻器實(shí)行控制。這樣可確保中央空調(diào)機(jī)組正常工作的前提下達(dá)到節(jié)能增效的目的。溫度傳感器可采用PT100熱電阻；A/D轉(zhuǎn)換模塊；PLC；D/A轉(zhuǎn)換模塊都選用西門(mén)子公司的產(chǎn)品，變頻器采用三菱公司的變頻器。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示。

圖2-3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（1）輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算

I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔�，通常根�?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠(chǎng)商可編程控制器的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出電數(shù)進(jìn)行圓整。本設(shè)計(jì)輸入點(diǎn)有15個(gè)，輸出點(diǎn)11個(gè)。

（2）存儲(chǔ)器容量的估算

存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字）。另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的可編程控制器內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ)2000條梯形圖，這樣才能在以后的改造過(guò)程中有足夠的空間。

（3）機(jī)型的選擇

通過(guò)對(duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇、對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇、對(duì)I/O相應(yīng)時(shí)間的選擇以及輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型的分析。并且根據(jù)轎廂樓層位置檢測(cè)方法，要求可編程控制器必須具有高速技術(shù)器，又因?yàn)殡姍C(jī)是雙向運(yùn)行的，所以可編程控制器還需具有可逆技術(shù)器。

綜合考慮后，本設(shè)計(jì)選擇SIEMENS公司生產(chǎn)的S7系列的S7-200可編程控制器。本文選配的SIMATIC S7-200 PLC主要由CPU226、模擬量輸入EM231模塊和模擬量輸出EM232模塊三部分組成。

3.2.1 模擬量輸入模塊選型（A/D）

模擬量輸入模塊的基本功能就是將輸入PLC的外部模擬量轉(zhuǎn)換為PLC所需的數(shù)字量，以供給主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制。

模擬量輸入模塊可以直接與熱電偶，鉑電阻等溫度檢測(cè)元件相連，接受采自溫度傳感器的信號(hào)，溫度控制模塊實(shí)際上就相當(dāng)于變送器和A/D轉(zhuǎn)換器。將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度信號(hào)值傳送給PLC，經(jīng)過(guò)PLC處理后，通過(guò)模擬量輸出模塊輸出。這樣就可以實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制。

EM231熱電阻模塊可以通過(guò)DIP開(kāi)關(guān)來(lái)選擇熱電阻的類(lèi)型，接線(xiàn)方式，測(cè)量單位和開(kāi)路故障方向。連接到同一個(gè)擴(kuò)展模塊上的熱電阻必須是相同類(lèi)型的。改變DIP開(kāi)關(guān)后必須將PLC斷電后再通電，新的設(shè)置才能起作用。

3.2.2 模擬量輸出模塊選型（D/A）

模擬量輸出模塊是將中央處理器的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)(如4095等)轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流輸出信號(hào)或0～10V，0～5V的直流電壓輸出信號(hào)，以提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

模擬量輸出模塊選用西門(mén)子公司的EM232模塊。數(shù)字量到模擬量轉(zhuǎn)換器（DAC）的12位讀數(shù)，其輸出數(shù)據(jù)格式是左端對(duì)齊的，最高有效位：0表示是正值數(shù)據(jù)字，數(shù)據(jù)在裝載到DAC寄存器之前，4個(gè)連續(xù)的0是被裁斷的，這些位不影響輸出信號(hào)值。

3.2.3 溫度傳感器選型

溫度檢測(cè)用的主要是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，PTC和CTR熱敏電阻則利用在特定溫度下電阻值急劇變化的特性構(gòu)成溫度開(kāi)關(guān)器件。PT100溫度傳感器的測(cè)量溫度范圍是：-50℃～450℃。

Pt100熱電阻隔離變送器：型號(hào)：RS3011。該產(chǎn)品是用PT100傳感器測(cè)量溫度的隔離變送器，在工業(yè)上主要用于測(cè)量-200~+500℃的溫度。變送器內(nèi)有線(xiàn)性化和長(zhǎng)線(xiàn)補(bǔ)償功能，出廠(chǎng)時(shí)按照PT100國(guó)標(biāo)分度表校正，完全達(dá)到0.2級(jí)精度要求。輸入、輸出和輔助電源之間是完全隔離（三隔離），可以承受2500VDC的隔離耐壓。因本設(shè)計(jì)需求，特選擇輸入溫度范圍為0～+100℃。

在一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電機(jī)的情況下，變頻器的容量選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者是變頻器所適配的電動(dòng)機(jī)功率大于當(dāng)前該電動(dòng)機(jī)的功率。按連續(xù)恒負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的變頻器容量(kVA)的計(jì)算式計(jì)算：  

                                                   （3-1）

式中：—負(fù)載所要求的電動(dòng)機(jī)的軸輸出功率，單位為W；

—電動(dòng)機(jī)的效率(通常約0.85)；

—電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)(通常約0.75)；

—電流波形的修正系數(shù)，對(duì)PWM方式，取 =1.05；

—變頻器的額定容量。

由于本系統(tǒng)所用的單臺(tái)水泵功率為2.2kW，取=1.05，=2.2kW，=0.85,=0.75，代入公式得：

1.05×2.2/0.85×0.75=3.62kW

三菱FR-A540系列變頻器的容量為0.4kW～55kW。由于本系統(tǒng)采用的是一臺(tái)變頻器只為一臺(tái)電機(jī)提供電源，即一臺(tái)變頻器對(duì)應(yīng)一臺(tái)水泵，所以根據(jù)計(jì)算得出，應(yīng)選擇三菱FR-A540-3.7K-CH的變頻器。功率：3.7KW（三相380V，50Hz）電流：9A

三菱FR-A540變頻器調(diào)制方式為PWM調(diào)制，控制方式為V/F控制，具有轉(zhuǎn)矩提升，點(diǎn)動(dòng)，制動(dòng)與上位機(jī)通訊等功能。

由于三菱FR-A500系列變頻器的輸入信號(hào)出廠(chǎng)設(shè)定為漏型邏輯。而S7-200PLC，CPU226DC/DC/DC的輸出均屬于源型邏輯。所以需要改變FR-A540變頻器控制邏輯，將其改為源型邏輯。在變頻器控制回路端子板的背面，把跳線(xiàn)從漏型邏輯位置轉(zhuǎn)移到源型邏輯位置。即將跳線(xiàn)從“SINK”位置移到“SOURCE”位置。由于本設(shè)計(jì)中PLC輸出晶體管是由外部電源供電。所以用變頻器SD端子作為公共端，以防止漏電流產(chǎn)生的誤差。系統(tǒng)總體電路圖見(jiàn)圖3-1�？删幊炭刂破鬏斎胼敵鯥/O口分配情況，見(jiàn)表3-1。

表3-1 輸入輸出I/O口分配表

在本系統(tǒng)中，PLC程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是接受外部開(kāi)關(guān)信號(hào)的輸入，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)以及輸出信號(hào)去控制接觸器、繼電器等器件，以完成相應(yīng)的控制任務(wù)。PLC主程序流程圖如圖4-1所示。

圖4-1 初始化程序流程圖

主程序的梯形圖程序及相應(yīng)注釋如下所示

冷水機(jī)組進(jìn)行熱交換，水溫冷卻的同時(shí)，必將釋放大量的熱量。該熱量被冷卻水吸收，是冷卻水溫度升高。冷卻泵將升了溫冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再降了溫的冷卻水，送回到冷水機(jī)組。如此不斷循環(huán)，帶走冷水機(jī)組釋放的熱量。

由于冷卻塔的水溫是隨環(huán)境溫度而變化的，其單側(cè)水溫不能準(zhǔn)確地反映冷凍機(jī)組產(chǎn)生熱量的多少。所以，對(duì)于冷卻水泵，以進(jìn)水和回水的溫差作為控制依據(jù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)水和回水間的恒溫差控制是比較合理的。溫差大，說(shuō)明冷凍機(jī)組產(chǎn)生的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，增大冷卻水的循環(huán)速度；反之則應(yīng)該降低轉(zhuǎn)速。冷卻水系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)程序梯形圖如下所示

冷凍水系統(tǒng)由冷凍泵及冷凍水管道組成，從冷水機(jī)組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，在個(gè)房間內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)熱量，從而使房間內(nèi)的溫度下降。

在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個(gè)冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過(guò)安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測(cè)冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來(lái)控制變頻器的頻率增減，控制方式是：冷凍回水溫度大于設(shè)定溫度時(shí)頻率無(wú)極上調(diào)。冷凍水系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)程序梯形圖如下所示。

冷卻水PID子程序?yàn)镾BR-0，冷凍水PID子程序?yàn)镾BR-1。其梯形圖如下所示。

中斷服務(wù)程序流程圖如圖4-2所示。

圖4-2 中斷服務(wù)程序流程圖

冷卻泵、冷凍泵水溫控制PID算法梯形圖如下所示。

（1）冷卻泵3號(hào)備用電機(jī)通電試運(yùn)行

系統(tǒng)首次啟動(dòng)，為檢測(cè)3號(hào)備用電機(jī)運(yùn)行情況，將其工頻運(yùn)行10分鐘后停止。見(jiàn)圖5-1，圖5-2。

圖5-1 冷卻泵3號(hào)備用電機(jī)工頻啟動(dòng)10分鐘

①按下I0.7，Q0.0、Q0.7得電。1號(hào)變頻器和2號(hào)變頻器得電。

②按下I0.7，M2.0得電、自鎖。

③常開(kāi)觸點(diǎn)M2.0閉合，Q0.5得電、自鎖。3號(hào)電機(jī)工頻啟動(dòng)。常開(kāi)觸點(diǎn)M2.0閉合，定時(shí)器T37通電計(jì)時(shí)。

圖5-2  冷卻泵3號(hào)備用電機(jī)停止

①10min（600S）后常開(kāi)觸點(diǎn)T37閉合，M2.4得電，M2.0被復(fù)位。

②常閉觸點(diǎn)M2.4斷開(kāi)，Q0.5失電，3號(hào)電機(jī)停止。常開(kāi)觸點(diǎn)M2.0斷開(kāi)，定時(shí)器T37停止計(jì)時(shí)。常開(kāi)觸點(diǎn)T37斷開(kāi)。

（2）1、2號(hào)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行

按下I0.0，Q0.1得電，自鎖。1號(hào)電機(jī)工頻啟動(dòng)。如圖5-3所示。

按下I0.2，Q0.3得電，自鎖。2號(hào)電機(jī)工頻啟動(dòng)。如圖5-4所示。

圖5-3  冷卻泵1號(hào)電機(jī)工頻啟動(dòng)

圖5-4  冷卻泵2號(hào)電機(jī)工頻啟動(dòng)

（3）冷凍泵啟動(dòng)

當(dāng)1號(hào)、2號(hào)冷卻泵啟動(dòng)后，冷凍泵啟動(dòng)。

按下I0.0，I0.2，Q1.0得電，冷凍泵啟動(dòng)。如圖5-5所示。

圖5-5 冷凍泵電機(jī)工頻啟動(dòng)

本文闡述了中央空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)化控制和節(jié)能設(shè)計(jì)的基本思路和方法，介紹了交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的特點(diǎn)，在中央空調(diào)變頻調(diào)速中應(yīng)用了PID算法，對(duì)系統(tǒng)的主回路和控制回路的硬件應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹，完成硬件和軟件的設(shè)計(jì)，通過(guò)模擬量檢測(cè)電路檢測(cè)冷凍水和冷卻水的溫度，并經(jīng)過(guò)分析處理后，數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC。PLC經(jīng)過(guò)PID算法分析計(jì)算后，控制變頻器輸出頻率，以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。

本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，PLC主模塊及擴(kuò)展模塊的選擇能滿(mǎn)足系統(tǒng)的需要，輸入、輸出點(diǎn)數(shù)留有一定的裕量，以滿(mǎn)足系統(tǒng)擴(kuò)展的要求。模擬量采集采用PT100和變送器組合，通過(guò)EM231與PLC相連，在可靠性，精度方面都能達(dá)到要求。由于邏輯功能通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，從而減少了大量的中間連線(xiàn)，完善了連鎖保護(hù)功能，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。因此系統(tǒng)具有開(kāi)放性好、可擴(kuò)充能力強(qiáng)、可靠性高、安裝調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的發(fā)展前景。

本課題主要是對(duì)空調(diào)出口溫度進(jìn)行檢測(cè)，采用變頻器調(diào)節(jié)中央空調(diào)的轉(zhuǎn)速，使其高效運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能的目的。將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)，并且采用PLC和PID調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，可以大大節(jié)約電能，對(duì)系統(tǒng)的起動(dòng)特性和運(yùn)行特性都有很大的改善。并且頻率下調(diào)后，電機(jī)避免了長(zhǎng)期高速的運(yùn)行，有效地延長(zhǎng)了電機(jī)和機(jī)組的壽命。

本課題具有較好的實(shí)用價(jià)值和發(fā)展前景，值得進(jìn)一步的研究和完善。