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摘要：在传统的接触器控制电路中往往因为电器元件过多，使设备运行可靠性下降，维护人员工作量增加、维修费用上升，本文使用了plc可编程控制器代替传统的接触器控制，并阐述了中央空调系统的运行及保护要求。关键词：plc、梯形图、中央空调。plc在中央空调控制系统中的应用前言随着我国经济的不断发展，社会高度信息化，新的高科技技术不断应用到各个方面中，使得智能化已成为一种发展的必然趋势。智能化也往往是从设备自动化系统开始我公司于1996年安装了4台单螺杆冷水机组，其制冷剂为r22,冷却方式为水冷。安全保护有：相序保护、蒸发器水流保护、冷凝器水流保护、冰点保护、过载保护、电机热保护、高、低压保护等，由于设备所用元器件过多，如接触器、中间继电器、时间继电器等，使控制电路复杂，在使用五、六年后系统便经常性不能正常运行，维护过程又烦琐复杂，维护费用直线上升，为使设备能正常运行，减少维护人员工作量，降低维护费用，改善工作环境，于是决定对其控制系统进行改造，由于plc控制具有可靠性高，抗干扰能力强，通用性强，容易扩充功能不需改变线路、结构紧湊、体积小、重量轻、功耗低、维修工作量少，现场连接方便等优点，所以公司决定将原控制电路改成plc控制。1、 空调运行的保护及要求的分析首先，此单螺杆冷水机组，要求开机前必须将空调机组的电加热器送电预热，以使冷冻油油温在40以上，使冷冻油的粘度降低，同时使冷冻油和制冷剂分离（约24小时）因加热器功率较小，设备的金属外壳吸收热量散热，所以加热器可长期加热，不必担心油温过高，当电机运行时，切断电加热器，冷冻油吸收电机产生的热量。电源要有相序保护，电源相序必须正确，压缩机电机不得反转，压缩机电机要求y-起动，电机过载时热继电器要动作，电机温度不得高于90，当电机过热时电机内热保要动作，要有高、低压保护，吸气压力和排气压力应在0.45mpa至1.5mpa之间，空调运行时必须有冷却水流和冷冻水流，压力为0.3mpa至0.4mpa左右，且进出水水压差要为0.1mpa左右，还要有冰点保护，当设备运行后冷冻水温比设定水温小2时，设备应停机，如果该系统失灵，水温下降到4时必须停机，防止冰堵，冻坏设备，当设备运行后冷冻水温到设定温度+2时，设备能自动起停，每次停机后在10分钟内机组不能2次运行。按下设备起动按钮后，能量电磁阀mv4与 mv1要打开，经240秒延时后，电机y型起动5秒后电机型运行，运行6秒后，要关闭能量电磁阀mv1同时打开能量电磁阀mv2压缩机加载为40%运行，运行5分钟后，能量电磁阀mv3打开同时关闭能量电磁阀mv2压缩机电机加载为70%运行，再运行10分钟后，能量电磁阀mv3关闭压缩机电机加载为100%运行，当冷冻水温大于水温设定值2时，设备减载，压缩机电机为70%负载运行，当冷冻水温达到设定水温时，设备再次减载，压缩机电机为40%负载运行，当冷冻水温小于设定值2时，设备自动停机，当冷冻水温回升到大于设定值2且停机10分钟以上时，设备要能自动启动。当系统出现任一可能损坏设备的情况时都要求设备立刻停机并报警。当设备有异常现象时可按下急停按钮sem，设备强行停机。2、 图形设计1、 主电路图见图2、 梯形图见图3、 主要元器件见表4、 plc的输入、输出继电器及控制对象见表5、 能量电磁阀动作与能量对照表见表6、 程序清单见表3、 空调设备的运行3.1 准备工作1、在准备开起空调前一天将空调电源送上使电加热器工作将冷冻油加热至40以上(约要24小时)油温到40时油温保护器常开触点闭合使plc输入继电器x502断开。2、主机电源相位正确，相位继电器动作使plc输入继电器x501断开。3、打开所有水流阀门4、调节风管阀门使集气箱风机打循环风(可以进少量新空气)。5、起动集气箱风机、冷却塔风机、冷冻水泵和冷却水泵，当蒸发器和冷凝器有水流时且水流压力和压力差达到设备允许值时，蒸发器水流开关和冷凝器水流开关闭合使plc输入继电器x503、x504断开。6、水温开关均为常开，当水温低于开关设定温度时开关闭合，电机过热保护、热继电器均为常开，高压保护开关设定为1.6mpa，高压大于1.6mpa开关闭合，低压保护开关设定为0.35mpa，低压低于0.35mpa低压开关闭合。7、把冷冻水温开关设定到需要值(暂且把冷冻水温开关设定到7，其余两温度开关，水温上限值和下限值分别设为9和5)。3.2 起动空调当一切准备工作就绪，plc辅助继电器m101失电，报警灯熄灭，设备此时可以起动运行。由于时间继电器t455早在设备加热时就得电并在10分钟后动作，所以时间继电器t455的常开触点早已闭合不影响设备起动。按下起动按钮sb1，plc的输入继电器x400得电常开触点闭合使辅助继电器从m100得电，m100的常开触点闭合自锁，同时使输出继电器y530得电自锁，y530常开触闭合使输出继电器y430、y431得电并锁，y530常开触点闭合使交流接触电器km3得电使星型接点闭合，y431常开闭合使时间继电器t450得电，t450开始计时，输出继电器y430、y431得电又使能量电磁阀mv4、mv1得电打开，当时间继电器t450延时240秒后，t450常开触点闭合，使输出继电器y432得电并自锁，y432得电使交流接触器km1动作，压缩机电机开始起动，y432常开触点闭合又使起动指示灯h2亮，同时使时间继电器t455失电复位，接触器km1的一组控制加热器的常闭触点断开使电加热器停止工作，冷冻油吸收电机产生的热量，y432得电又使时间继电器t451得电，压缩机电机起动5秒后，时间继电器t451动作，使输出继电器y530失电，使交流接触器km3失电断开星型接点，同时时间继电器t451常开闭合使输出继电器y433得电，y433得电自锁，使时间继电器t452得电，t452开始计时，y433得电又使交流接触器km2得电，压缩机电机开始正常运行，y433动作又使起动指示灯h2熄灭同时使运行指求灯h3亮，时间继电器t452得电在压缩机电机运行6秒后时间继电器t452动作，t452常闭触点断开使输出继电器y431失电，y431失电使能量电磁阀mv1失电闭合，t452常开触点闭合使输出继电器y434得电，使能量电磁阀mv2得电打开、压缩机电机加载为40%运行，时间继电器t452的另一组常开触点闭合，使时间继电器t453得电，压缩机电机再运行300秒后，时间继电器t453动作使输出继电器y435得电，使能量电磁阀mv3得电打开， t453动作又使输出继电器y434失电使能量电磁阀mv2失电关闭，压缩机电机加载为70%运行，t453的另一组常开触点闭合，时间继电器t454得电压缩机电机再运行600秒后，时间继电器t454动作，t454断开输出继电器y435，y435失电使能量电磁阀mv3失电关闭、压缩机电机加载100%运行，在运行一段时间后当冷冻水温下降到9时，9水温开关闭合使输入继电器x402动作，x402常闭触点断开，使时间继电器t451、t452、t453、t454断电复位，输入继电器x402的常开闭合，使输出继电器y435得电使能量电磁阀mv3得电打开，压缩机电机减载为70%运行，当冷冻水温下降到7时，7温控开关闭合，输入继电器x505动作，x505常闭触点断开，使输出继电器y435断电，y435断电又使能量电阀mv3失电关闭，x505常开触点闭合使输出继电器y434得电，y434得电又使能量电阀mv2得电打开，同时压缩机电机减载为40%运行，当冷冻水温继续下降到5时，5温控开关闭合使输入继电器x403得电，x403常闭触点断开，使输出继电器y430、y434失电，使能量电阀mv4、mv2失电闭合，x403常开触点闭合，使输出继电器y431得电，y431得电自锁并使能量电阀mv1得电打开，x403常开触点闭合同时使输出继电器y437得电动作，y437的常闭触点断开使输出继电器y432、y433失电使交流接触器km1、km2压缩机电机停机，y432失电又使y434、y435、y437失电，输出继电器y432、y433失电又使运行指示灯h3熄灭，当km1失电常闭触点闭合又使电加热器工作(如果冷冻水温下降到比设定值小2时，下限水温控制器不动作，冷冻水温将继续下降，当冷冻水温下降到4时，冰点保护开关常开闭合，使输入继电器x406常开闭合，使辅助继电器m101得动作m101的常闭触点断开使辅助继电器m100和输出继电器y530失电，m100失电使输出继电器y430、y431、y432、y433、y434、y435失电使交流接触器km1、km2断电，压缩机电机强行停机，并关闭所有能量电磁阀，同时从m101的常开触点闭合使输出继电器y534得电报警指示灯h4亮，此时设备无法再起动运行，只有当故障排除后，辅助继电器m101失电复位，报警指示灯h4熄灭，设备才可以起动运行)，当冷冻水温回升到5时，5温控开关断开，输入继电器x403常开触点断开，输出继电器y437失电，y437触点复位，当水温回升到7时，7温控开关复位，当水温回升到9时，9温度开关复位，输入继电器x402失电复位，如果此时已停机10分钟，时间继电器t455已动作，那么，输出继电器y530将得电动作，使交流接触器km3得电闭合，设备进入下一轮运行。注意在设备运行过程中有任一保护器动作或设备的运行条件变化到允许值以外，那么辅助继电器m101都将动作使设备强行停机报警，并使报警指标灯h4亮，只有在故障消除后设备方可运行。3.3 停机空调设备停机最好等空调压缩机电机自动停机后，按下停止按钮sb2，这样可以减轻因压缩机电机突然停时产生的大电流对设备和电气元件的损伤。按下停止按钮sb2，使输入继电器x401闭合，使输出继电器y436得电动作，断开辅助继电器m100，m100常开触点断开使输出继电器y430、y431、y432、y433、y434、y435压缩机电机停机所有能量电磁阀关闭，运行指示灯熄灭，当压缩机停机后，在没有特殊情况下，集所箱风机、冷却塔以及冷却水泵和冷冻水泵应继续开启，在冷凝器和蒸发器中的水温接近常温后再停机，以减少因水温过高和过低对设备造成损伤。4、 结论设备在改造后经过一年多的运行，未出现过故障，运行稳定，达到了预期的效果，减轻了维修人员的工作量，为公司节约了大量的维修费用，也改善了公司的工作环境。5、主要元器件表：主要元器件表元器件符号元器件名称元器件符号元器件名称plc三菱f1-40mrfu1fu5熔断器mv1mv4能量电磁阀km1km3交流接触器sem急停按钮m压缩机电机fr1热继电器h1h4指示灯r1电加热器t变压器rcp相序保护器q1空气开关plc输入、输出继电器及控制对象表输入继电器符号控制对象输入继电器符号被控制对象x400起动按钮sb1y430能量电磁阀mv4x401停止按钮sb2y431能量电磁阀mv1x402开机温控y432交流接触器km1x403停机温控y433交流接触器km2x404电机内热保y434能量电磁阀mv2x405热继电器y435能量电磁阀mv3x406冰点保护y530交流接触器km3x407高压保护y532起动指示灯h2x500低压保护y533运行指示灯h3x501相序保护y534报警指示灯h4x502油温开关x503蒸发水流开关x504冷凝水流开关x505温度设定开关能量电磁阀动作与能量对照表能量open or close mv1mv2mv3mv4启动100140%010170%0011100%0001运行停止1000停机0000注：1、“1”表示能量电磁阀打开，“0”表示能量电磁阀关闭。2、mv1、mv2、mv3、mv4为能量电磁阀。3、运行停止是指冷冻水温到了设定值后设备自动停机。程序清单表序号指令元件号序号指令元件号序号指令元件号0ldx40033andm10066aniy4311orm10034aniy43667andy4322aniy43635aniy43768outy4353anim10136outy43269ldt4534outm10037ldy43270outt4545ldx40138anix40271k6006outy43639outt45172ldx4037ldm10040k573andy4328andt45541ldt45174outy4379anix40242ory43375ldiy43210ory53043andm10076outt45511anit45144aniy43677k60012anim10145aniy43778ldy43213aniy43346aniy53079aniy43314outy53047outy43380outy53215ldy53048ldy43381ldy43216ory43049anix40282andy43317aniy43650outt45283outy53318anix43051k684ldm10119andm10052ldt45285outy53420outy43053orx50586ldx40421ldy53054anit45387orx40522ory43155anix40388orx40623orx40356aniy43189orx40724anit45257andy43290orx50025andm10058outy43491orix50126outy43159ldt45292orix50227ldy43160outt45393orix50328andy53061k30094orix50429outt45062ldt45395outm10130k24063orx40296end31ldt45064anit45432ory43265anix505总结 随着我国经济的不断发展，社会高度信息化，新的高科技技术不断应用到各个方面中，使得智能化已成为一种发展的必然趋势。智能化也往往是从设备自动化系统开始。本文主要针对我们本次的毕业设计智能化小型中央空调阐述plc控制设计与智能化中央空调(冷冻站)系统的关系。 现在本文就系统改造实现情况作简单介绍：本文的系统调试应分为两步，设备电气控制系统调试和中心网络系统调试。我们就已完成的设备电气控制系统设计、调试及使用情况作一下说明：针对实验室的要求：要求电气系统运行稳定，感温精确度高，维护方便寿命长，并能联网进行管理。除此之外在实际使用中系统的故障报警部分设计还不够完善，许多功能还未开发。本文经过对设备状况和同学们对中央空调学习认识的调研，本文认为可采用三菱公司的a系列plc作为设备的控制系统核心。它不仅具备普通plc可编程控制器的各种优点，而且能够利用以太网网络模块（b2/b5）组建melsecnet网络，最终达到建成先进的分布式控制系统，既实现各种设备之间的联网，实现远程控制和管理。 我们本次的设计中有两套中央空调系统，由三台冷却水泵、三台冷冻水泵、一台冷却塔风机、两台冷水机组等主要设备组成两套制冷系统（因系统小，冷却塔功率大，实验室要求等，本系统较一般两套制冷系统不同的是两台冷水机组却只选择一个冷却塔，经计算核定，这并不影响其效果）其中冷水机组是由设备生产厂成套供应的。根据本次设计的实验室要求，我们选择了2*5匹全封闭式压缩机冷水