PLC控制中央空调水泵变频调速系统的设计

第2期总第188期农业科技与装备No.2TotalNo.188至Q!Q生至星垒碰￡坚!坐丛墨!i!里!!垒!笪塾璺旦!Q碰塑鱼里9旦!P里竺坐!生:兰Q!QPLC控制中央空调水泵变频调速系统的设计潘多(辽宁职业学院,辽宁铁岭112001摘要:阐述PLE控制中央空调水泵变频调速系统的运行原理及构成要素,介绍具体电路、硬件电路和软件设计的步骤和方法。采用模块化设计结构,在可靠性和精度方面能达到使用要求。逻辑功能通过软件实现。系统运行可靠性得到提高。该系统具有开放性好、可扩充能力强、可靠性高、安装调试方便等优点,具有良好的发展前景。关键词:中央空调;可编程控制器;变频调速中图分类号:TB657.2文献标识码:A文章编号:1674-1161(201002-0037-03随着人们生活水平的不断提高,中央空调的应用也越来越广泛。本中央空调变频调速系统主要由按键、变频器、西门子PIE、温度传感器及其他低压保护和控制电器元件构成。设备的报警和保护功能齐全,安全系数大大提高。对制冷设备的信息进行采集、显示并进行处理后,可以作为自动化控制的依据。控制设备采用一拖三控制方式,即1台变频器控制3台循环水泵(一用二备。制冷管道温度传感器对制冷管道温度进行数据采集并对系统设备集中控制。可以更直观地显示现场系统在运行中的各种工况数据.从而提高系统的可靠性。PLC控制下变频调速系统原理如图1所示。图1PLC控制下变频调速系统原理图Figure1SchematicdiagramforfrequencyconversionvelocitymodulationsystemunderPLCcontrol整个系统采用模块化设计,CPU主模块采用CPU224.模拟量扩展模块采用EM231。可根据需要灵活配置各模件数量。通过软件设计完成中央空调所需的参数设置和控制要求。系统软件由主程序、初始化程序、模拟量检测程序组成,通过调用子程序可以完成系统的数据采集、模拟量检测和声光报警等功能。中央空调的系统构成如图2所示。1具体电路设计1.1温度检测部分的设计该设计系统检测元件为门100温度传感器。产收稿日期:2010—01—20作者简介:潘多(1981一,女,讲师,从事自动化控制方面的教学与研究工作。图2中央空调的系统构成图Figure2Constitutiondiagramforcentralairconditioningsystem品采用DIN35国际标准导轨安装方式。模拟量输入(A/D选取EM231热电阻模块,硬件连接见图3。模拟量的输出选用西门子公司的EM232模块.接线方式如图4所示。RAA+^一RBB+B—-RCC+C—RDD+D一一^rWO^IW2Alai/4AIW6图3热电阻与EM231硬件连接图Figure3ConnectiondiagramforthermalresistanceandEM231hardware1.2显示电路的设计显示电路采用德国SIEMENS公司设计制造的TD200。由于CPU224主模块上有1个RS一485通讯口。所以只需将TD200通过1根TD/CPU电缆和万方数据38奎些翌垫皇茎堡兰Q!Q±兰墨——————————————————————————————————————————————————————————一一一一1变频器}一盘顿嚣一l‘M010VOMIIlV1EM232图4EM232端子接线围Figure4EM232postwiringdiagramPLC实现互联,即连接到CPU224系列的PPI接口上即可.而不需要单独的电源。当PLC上电后,TD200从CPU读取参数块,并对参数进行合格性检查。如一切合格,TD200开始主动轮询信息使能位,以决定显示的信息,然后显示信息。可将MX.0到MX.7对应设置为Fl至SHIIiTF4的内存位的设置按钮,即当TD200的键按下,CPU对应的内存置l。1.3变频器的选择本系统所用的变频器为三菱FR—A540。三菱FR—A540变频器的调制方式为PWM调制,控制方式为V/F控制,具有转矩提升、点动、制动、与上位机通讯等功能。1.4PLC的选择中央空调的控制系统并不复杂,本系统采用两门子S7—200的第2代产品。主模块选用CPU226。￥7-200的可靠性高。可以用梯形图、语句表和功能块3种语言来编程。系统所带的扩展模块不大于7个,CPU226能满足所带扩展单元全部DC5V电流的要求。整个系统具有开关量输入24点,开关量输出16点,模拟量输入4点,模拟量输出2点。2硬件电路设计硬件电路可以实现信号采集、控制信号输出、水泵控制、故障报警、显示等功能。其原理框图如图5所示。图5硬件电路原理框图Figure5Functionalblockdiagramforhardwarecircuit3PLC控制中央空调变频调速系统的软件设计PLC控制中央空调变频调速系统软件设计的总体思路是:利用电压信号控制变频器,进而控制水泵转速和温度。控制程序采用PID控制算法控制输出电压。其中,子程序SBR一0为l号变频器的电压控制参数.SBR—l为2号变频器的电压控制参数。主程序OBl分别调用SBR一0,SBR一1子程序块传送PID控制参数。定时中断0为每10ms中断1次,进入INT-0。中断服务程序INT-0对2个变频器分别控制。3.1程序设计初始化程序中定义了中断、电机启动与停止、工作顺序等内容,其操作顺序为:按下总启动按钮后,如果继续按下l号电机启动,2号电机启动,3号电机启动,冷冻泵变频器给电;若按下停止按钮,则相应的电机停止:若按下紧急停车按钮,则中央空调立即停止运行。初始化程序流程如图6所示。图6初始化程序流程图Figure6Flowchartforinitializer3.2温度手控程序在温度手动控制程序中,每按一下11.4按钮,则温度自动下调2℃,对应控制电压降低0.5V,频率降低5H:,但最小值不低于0℃,对应输出数字量值为0.对应模拟量值为0。每按一下11.5按钮,则温度自动上调2℃,控制电压升高0.5V,频率升高5Hz,最大值不高于27℃,对应输出数字量值为16000,对应模拟量输出值为5V。温度手控程序流程如图7所示。3.3冷却水系统PID调节程序当冷却水过程变量小于设定值时,送出PID控制参数。水泵变频运行。当冷却水过程变量大于设定值时.过温保护。若温度大于中间值时,1号泵工频运行.2号泵变频运行;当温度小于中间值时,l号泵变频运行.2号泵停止。若1号泵或2号泵中有1台发生故障。则南3号泵代替其运行。冷却水PID调节程序流程如图8所示。3.4中断服务程序中断服务程序流程如图9所示。4结语本系统采用模块化设计结构,PLC主模块及扩展万方数据2010年第2期潘多:PLC控制中央空调水泵变频调速系统的设计39图7温度手控程序流程图Figure7Programflowdiagramformanually-controlledtemperature◆图8冷却水PID调节程序流程图Figure8ProgramflowdiagramforcoolingwaterPIDadjustment图9中断服务程序流程图Figure9Flowchartforinterruptedservice模块的选择能满足系统的需要,输入、输出点数留有一定的裕量,以满足系统扩展的要求。模拟量采集采用门100和变送器组合.通过EM231与PLC相连.在可靠性及精度方面都能达到要求。由于逻辑功能通过软件实现,从而减少了大量中间连线,完善了连锁保护功能,提高了系统运行可靠性。因此,系统具有开放性好、可扩充能力强、可靠性高、安装调试方便等优点,具有良好的发展前景。参考文献【l】徐光,孙宝泰,徐楚韶.连轧机换辊系统的分布式操作控制系统叨.电气传动,2001(1:48--49.[2】钱以明.高层建筑空调与节能【M】.上海:同济大学出版社,1992.[3】赵彬.中央空调变频节能的应用及展望【J】.福建能源开发与节约,2000(1:25-27.【4】王晓玲,陆艳菊.计算机集散控制系统的应用【J】.山西建筑,2001(4:156—157.DesignoftheFrequencyConversionVelocityModulationSystemofWaterPumpforCentralAirConditioningControlledbyPLCPANDuo(LiaoningVocationalCoNege,TielingLiaoning112001,ChinaAbstract:ThisarticledealswiththeoperationalprincipleandintegralpartsofthefrequencyconversionvelocitymodulationsystemofwaterpumpforcentralairconditioningcontrolledbyPLC,andpresentsthedesignproceduresandmethodsofconcreteelectriccircuit,hardwarecircuitandsoftware.Theadoptionofmodulardesignstructurecanmeettheoperationrequirementsintheaspectsofreliabilityandprecision.Therealizationoflogicalfunctionsthroughsoftwareenhancestheoperationreliabilityofthesystem.Thissystemenjoyssuchmeritsassoundopenness,strongexpansioncapacity,hishreliability,andeasyinstallation.Therefore,ithasgoodprospectsforde—velopment.Keywords:centralairconditioning;programmablelogicalcontroller,frequencychangervelocitymodulation万方数据PLC控制中央空调水泵变频调速系统的设计作者:潘多,PANDuo作者单位:辽宁职业学院,辽宁铁岭,112001刊名:农业科技与装备英文刊名:AGRICULTURAL