PLC控制系统与智能化中央空调.docx
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PLC控制系统与智能化中央空调
PLC控制系统与智能化中央空调
PLC控制系统与智能化中央空调
可编程控制器由于其在工业控制方面的应用意义日趋明显,并在发电、化工、电子等行业工艺设备的电气控制方面得到了广泛的应用。
它具有功能强大、使用可*、维修简单等许多优点,并且在很多地方已逐步取代了继电器电路的逻辑控制。
与此同时,智能化中央空调也正被广泛地应用,在将其俩双双结合的情况下,不仅促进了科技的发展,也提高了人民生活水平。
1概述
1.1引言
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。
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。
1.2系统及工艺简介
现介绍如下:
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机组。
它一般是根据空气调节原理及规律等由微处理器自动控制。
冷水机组由压缩机、冷凝器与蒸发器组成。
压缩机把制冷剂压缩,压缩后的制冷机进入冷凝器,被冷却水冷却后,变成液体,析出的热量由冷却水带走,并在冷却塔里排入大气。
液体制冷剂由冷凝器进入蒸发器蒸发吸收热量,使冷冻水降温,然后冷冻水进入冷风机盘管吸收空气中的热量。
如此循环不已,把室内的热量带出,达到降低环境温度的目的。
因此,中央空调冷冻系统的工艺控制要求为:
(1)测量冷冻水供回水温度及流量,从而计算空调实际的冷负荷,根据实际的冷负荷来决定冷水机组的开启台数,达到最佳节能状态。
(2)各设备的程序联动:
启动:
冷却塔风机——冷却水泵——冷冻水泵——冷水机组。
停止:
冷水机组——冷冻水泵——冷却水泵——冷却塔风机。
当其中一台冷却水泵/冷冻水泵出现故障时,备用冷却水泵/冷冻水泵会自动投入工作。
备。
其中备用泵循环轮换,提高设备的保养率。
各台设备按工艺要求顺序自动启动/停止时,采用每台设备启动后经15s左右延时,再启动下一台设备。
一是考虑水泵稳定运行有个过程,二是避免数台电动机同时启动,冲击变压器,影响供电质量。
为提高中央空调系统的经济性、可*性及可维护性,需采用控制产品对中央空调系统的各个设备进行控制。
早期的中央空调控制器多为就地式专用控制器和DDC控制器,它们具有控制功能简单、不易联网及信息集成度不高等缺点。
随着计算机技术、控制技术和网络技术的发展,现在的中央空调系统都倾向于采用先进、实用、可*的可编程控制器(PLC)来进行控制。
3PLC控制系统主要功能与特点
3.1PLC控制系统功能说明
如空气处理机PLC控制原理简图所示:
1.当启动空气处理机时,PLC发出控制指令。
首先开户回风门和新风门到设定位置,然后启动送风机,同时通过控制变频器,从而调节风机的转速。
2.露点温度与系统设定值相比较后,用PID方式调节冷水电动阀,控制冷水流量,使送风温度达到设定值。
3.送风机转速的快慢是由回风温度与系统设定值相比较后,用PID方式控制变频器,从而调节风机的转速,达到调节回风温度的目的。
4.当过滤网前后压差超出设定值时,PLC发出过滤堵塞报警信号。
5.当空气处理机停止运行后,新风门、回风门和冷水电动阀回复到全关位置,并关停冷水环泵。
上位机监控系统主要完成对工艺参数的检测、各机组的协调控制以及数据的处理、分析等任务,下位PLC主要完成数据采集、现场设备的控制及连锁等功能。
除此以外,PLC系统还有如下功能:
◆数据显示功能
显示机组的运行参数,包括冷水出口温度、冷水入口温度、冷却水出口温度、冷却水入口温度、蒸汽压力、蒸汽阀门开度,以及溶液泵、冷剂泵等所有屏蔽泵的运行状态和各种故障报警的详细信息。
◆历史数据的存储及检索功能
对重要的数据进行在线存储,数据的存储时间最长为10年。
可以通过历史报表或者历史趋势曲线的方式检索历史数据。
◆控制功能
根据设定的参数,并考虑经验运行数据,PLC应用反馈数据(如室内温度等)进行PID调节,以保证运行参数满足系统要求。
控制系统有三种运行方式:
就地手动、软手动和自动。
就地手动就是通过就地手动操作设备对机组进行控制,软手动是通过PLC对机组进行手动控制,自动则是根据编好的控制程序自动控制相关设备的启、停及调节量。
采用程序控制方式,杜绝冷剂污染,有效便捷地实现冷水、冷却水的变频控制。
通过有效合理地开、停控制,达到启动速度快、停机时间短的目的,即能节省能耗,还能避免结晶,从而提高中央空调系统的安全性和经济性。
◆连锁与保护功能
各机组相关设备的启、停具有一定的连锁关系和时间顺序,该功能由PLC的连锁程序完成。
同时,为保证机组的可*运行,对相关参数采取了一定的保护措施,如冷水、冷却水与机组的连锁控制、冷却水系统与冷却塔的连锁控制等。
3.2系统特点
◆灵活性
本控制系统选用可利用公司的小型一体化PLC代替传统空调主机控制系统中的单片机,较大程度地提高了系统配置及控制的灵活性,能更好地满足不同用户的不同需求。
同时,明显缩短了程序开发周期。
◆高可*性
PLC控制核心能够在恶劣的环境中长期可*、无故障运行,并且易接线、易维护、隔离性好、抗腐蚀能力强,能适应较宽的温度变化范围,平均无故障时间间隔(MTBF)大于15年。
◆强大的功能
现代的PLC的编程语言遵从易学、易懂、易用的标准。
除了具备传统PLC助记符和梯形图编程功能外,还具有结构化语言和顺序功能图编程功能。
PLC提供各种功能模块,包括各种通讯功能选择、通讯参数设置,以及可以具体到某年、某月、某日、某个时刻的多种定时器和超长定时器等,方便了各种功能的实现,有利于缩短开发周期和节省程序容量。
◆优良的开放性
上位软件Focsoft3.1支持DDE、OPC、ODBC、SQL,并提供丰富的API编程接口,方便接入其它系统。
4控制方法
4.1
对于冷冻水系统,其出水温度取决于蒸发器的设定值,而回水温度取决于蒸发器接收的热量,中央空调冷冻水出水温度与冷冻水的回水温度设计最大温差为:
5℃(比如:
出水7℃,回水12℃),现采用在蒸发器出水管和回水管上装有检测其温度的变送器、PID温差调节器和变频器组成闭环控制系统,通过冷冻水温差(如:
△T=5℃)控制,即可使冷冻水泵的转速相应于热负载的变化而变化。
冷水机组系统PLC电路控制简图
4.2
对于冷冻水系统,由于低温冷冻水的温度取决于冷却塔的工作情况,我们只需控制高温冷冻水(冷凝器出水)的温度,即可控制温差。
现采用温差变送器、PID调节器和变频器组成闭环控制系统,冷凝器出水的温度控制在T2(如:
37℃),使冷却水泵的转速相应于热负载的变化而变化。
4.3
在管道中取压力信号采样和温差变送器,通过PID调节器进行优化计算,通过PLC控制变频器,以此控制3台水泵电机的运行,系统启动开始工作,当第1台电机运行至工频状态时,如管网压力不够,变频器控制第2台电机开始工作,若工作到工频状态时管网管压仍不够时,变频器自动切换至第3泵使其变频运行,第1、2台电机工频运行,直至管网所需管压。
当外部需求降低,管网管压提高时,第3台运行停止,变频器自动切换至第2泵,使其工作在变频状态下若还达不到要求,再切换至第1电机,如此周而复始,始终让系统工作在最优、最佳、最省的工作状态。
5系统的设计和应用总结
由于整个实验室正在逐步筹划和建设的过程中,许多设计还处于探讨之中,众多功能还未付诸实施。
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