PLC、触摸屏和变频器在中央空调风机控制系统上的应用.pdf

圃固四嗟国哩 仿真，建旗ICADICAMICAEI C A P P PLC 、触 摸屏和 变频器在中央空调风机控 制 系统上的应用 徐春忠 扬州机关服务中心，江苏 扬 州225002 摘要主要介绍了如何使用P L C、触摸屏和变频器实现大型会议室温度的设定、显 示、报警和温度的自动控制。 关键词P LC；温度；触摸屏变频器i监控 中图分类号T P272文献标识码A文章编号1002 2333200806 0148 一 02 以往中央 空调系统对 室内温度的调节常通过管道内 部流动的冷、热水，再经过带翅片盘管式热交换器进行热 交换，由电机风机经风道循环向会议室 的各个部位送出 冷、热风来实现。由于没有较好的 自动温度调节控制系 统，通常是只要风机电机 一 开。就常开通 电运行，直到结 束。经常会出现室内温度夏季忽冷、冬季忽热问题，但只 要电机 一 断开室内温度就会很快上升或下降。虽然也有 部分单 位 采用另外再 安装 一 套热泵式大 型中央 空 调系 统，但投入大、[序制造复杂、周期长。我们采用PLC、触 摸屏 和变频器对会议场所的室内温度进行监控设置，其 电路结构简单，投资少，制作方便，可靠性高，维修便利。 不仅自动化程度高，而且触摸屏作为 一 种全新的PL C输 入设备，通过它还具有在线修改、灵活性强的特点。 1系统方案 J．J系统主设备硬件配置 系统主要由三菱公司FX2N型号PL C控制器及其配 套的F940GOT触摸屏、三菱公司FR A 540变频器、电机 过热保护器、数据采集系统H MAPt 100，FX2N- 4 DA P T 组成。见图l。 由于国内市场上从日本、德国、美国等国引入的P LC 有各种 规格系列，各种 功能也参差不 齐，价格悬殊，在此 情况下，为实现 温度的手动／自动控制，结合本应用系统 压力值 ，由此 可 以看出，随 着高 度 的增加，除湿 槽道 内 的压力 是 逐渐 降低 的。进 ～ 步证明了冈jj 得到除湿槽道 内 沿 叶高出现 了负 的压力 梯度这 一 结论。从 图1 1中 可以看 出，如 果 除湿槽道的后仰趋势进 一 步增强，则这 一 负压力梯度的 绝对值将有增加趋势。 显然，除湿槽道内建立起来的沿叶高负的压力梯度， 是上部除湿槽道设计的关键，它的存在使槽道内的流体 具有向上运动的能力。这 一 压力梯度的建立，可以有很多 种方法来实现利用不同叶高流体膨胀先后 不 一 致自然 形成的径向压力梯度；在除湿槽顶部设置低压条件；采用 “ 后仰 ” 的除湿槽道等。由于液滴撞击到压力面上形成水 膜，压力面的后部是收集得到水滴比较多的区域，除湿槽 应该开设在这里。兼顾利用不同叶高流体膨胀先后不 一 致 自然形成的径 向梯度，考虑压力面上气体压力的降低 又发生在中后部，因此中部除湿槽的开设位置可选取在 压力面七压力发生迅速降低的位置或稍后 的位置。其它 径向位置在 考虑 到需要多大的槽 道径 向负压力梯度后， 参考压力沿11 一r 型的分布选择即可。 148机械工程师 2008年第6期 4结 论 1自身的流动惯性和周 围的压力分布决定了汽体 或者水滴的运动特点。在压力面附近运动 的汽体，速度较 低，流动惯性小，因而压力对其运动方 向的决定性作用增 强。对于在壁 面附近运动的液滴，其运动方向与压力梯度 的方 向几乎 一 致，与压力等值线具有较好的正交性。这表 明压力对 壁面附近液滴的运动方 向的决定作用增强，自 身流动惯性对其方向的决定作用减弱。 2在外部汽流 的带动下，除湿槽 内汽体的流动在．s。 流而内的投影矢量呈现螺旋运动状态。由于壁面附近的速 度较小，不大的径 向分量即可使流动呈现较强的三维特性。 因而在除湿槽的设计中，关键是要建立起沿叶高的负压力 梯度，并且充分利用除湿槽对壁面液滴、液膜的阻断作用以 及除湿槽内径 向负压梯度对液滴、液膜的径向导流作用。 [参考文献] [1] D ．G ．Christie，G ．W ．Haywars． ationofWat er Droplets whichCau seTurbin eBladeErosion．I n s tnMechEngrs Proc． 1965 1966．180301 12 ． [2]俞茂铮 ．湿蒸汽透平静叶尾迹区的水滴运动规律[J]．西安交通 大学学报，198 0，14453 65． [3]董为民，俞茂铮．湿蒸汽汽轮机内置式汽水分离器的两相流及去 湿特性[D]．西安西安交通大学，1990 ． [4]姚秀平，俞茂铮俐、弼，等核电600M W汽轮机末级空心静叶去湿缝 设计研究[J ]．动力工程，1998，1847 - 14．编辑明涛J 作者简介王文 丹1975 一 ，女，助理 工程师 ，主要从事机 械工艺方 面 的工作。 收稿日期2008 04 08 维普资讯 控制需求，我们采用性价比较好 、可靠性高、功能相 当的 三菱公司FX 2N 一 32MR为主机 ，再加上三菱变频 器FR A54 01只，1个4路HMA铂 电 阻温度 采集模 块H M A Ptl00、FX2N 一 4 D A P T 温度模拟量特殊输入模块以及其 它 一 些电器按钮 L A 4 5 一 A，接触器CDX 3控制回路。显 示 器采用带有R S 4 22通讯口的三菱公司 F940 一 G O T L WD触摸屏 人 机界面 ，并设有手动控制试验功能。 』．2系统触摸屏控制画面 我们选择三菱公 司的F94 0G OT触摸屏作为P L C正 常控制 系统信号 的输入 、输出设备，它具有操作简单、方 便、易于交流等特点。为使该触摸屏显示控制所要的界 面，采用三菱电机公司自己开发设计的G TDesi gn erV er． 5图形终端显示屏幕专业软件包，该软件包基 于Windows 系统平台。它窗口界面直观形象，功能完善，可以方便地 读取、写入PL C端口及其存储器的数据，设计的触摸屏温 度控制系统画 面如图2。 2软件设计 2．J数据 的传 输 系统采用 一 台FX 2N型P LC及1个Ptl 00铂电阻温 度采集模块，FX 2N 一 4 DA P T 模 数转换 输出模块， 一 台 F 940 一 GOT LWD触摸屏与P LC设备进行数字通讯 ，即可 从触摸屏显示器输入设定温度参数值，由F94 0 一 GO T LWD经Portl口传给PLC ，PL C通过计算，再 由P LC输 出 口Y 000、Y 00l、Y002将数据发给风 机电机变频器数字量 控制端RH、R M、RL来控制风 机电机转速 和超温报警时 间，再从Ptl00铂电阻温度采集模块 ，F X 2N 一 4 DA P T模 数转换输出模块，接收有关温度数据，通过P LC内部计算 转给F 940 一 GO T LWD ，并显示出来。P or tl口采用PP I，将 需要传输的数据放人数据存储器D存储器。整个过程 采用每隔lOOm s发送温度数据 一 次，接收采用接收中断 方式，及发送完 一 组数据后，过l OOm s发送温度数据第二 组数据，并在这100ms内处理完其中断程序，在发送温度 数据前，关 闭接收 中断，发送 后再通过发送中断程序 ，打 开接收中断，同时关闭发送中断程序。 仿真，建旗，CA D，CAM，CAE，CAP P 圃固四喝国哩 2．2温度幅度值算法控 制 会议室内温度值及变化幅度可通过 P LC从F X2N - 4 DA P T外部采集数据到内部存储器D进行数据四则运 算给变频器进行控制，将这些结果参数传给变频器 R H 、 RM 、R L，如此周而复始设备通电后，风机 电机通过变频器 控制输出全速运行50H z，因为此刻会议室内温度值与设 定温度值相差A r≥3℃；当各路温度本系统为4路与设 定温度相差A r≠ 1℃UAr， 3℃时 ，开始减速中速运行 ， 30Hz，当各路温度与设定温度相差A阽 1q C时，再开始减 速低速运行 10Hz ，用PLC的Y 000、Y001、Y002分别控 制变频器的R L、R M、R H数字输入端子 ，根据从Pt 一 100 铂电阻F X2N 一 4 D A P T模数转换输出模块上采集到的数 据 一 1000 ～ 6000转换成对应 的温度值 一 10 D℃ ～ 600℃ ，采 集的数据值分别放入 D 400、D4 01 、D 4 02、D 403所 指 向 的 D存储器 ，此值为P0、P V l、PV2、PV 3值，平均值为PV并 放入D 4 20，，设定值为SV值并放人 D 430，SV P VE 。 ， 存 入D4 40所指的D存储器，电机转速上升厂F降的时直接控 制风机 电机的转速，进而控制会}义室 的热交换量，保证会 议室内部温度在1q C范围内变化。杜绝出现忽热忽冷的情 况，保证风机电机在E。差值较小时，低速运行，在E。 ，差值 较大时，高速运行，使电机保持 一 直按要求处于运行状况， 不会忽停忽启，节约用 电，延长电机使用寿命。 3注意事项 触摸屏的通信有 2个通信口 一 个是R S 一 232 口 ，另 一 个是RS 一 422 口 ，其 中R S 一 232口是 用于P C机 ，RS 一 4 22 口是用于PL C 或变频器通信连接。从Pt 一 100铂电 阻采集模块到F X 2N 一 4 DA PT模数转换输出模块的电线 连接最好采用双绞 屏蔽电缆，并 与FX 2N 一 4D A PT及 PLC的接地端连接 ，以便系统工作的稳定性和准确性。 三菱变频器对输出口电机技术参数要求非常高 ，在 电机运行前，必须正确设定 电机的技术参数，且应进行 自 动测定或通过人_ T输人有关参数，否则会导致电机运行 不稳定，甚至会损坏元器件。 室内温度反馈检测点的选取，应根据室内风道 设置 的方式，进行选择。另外为1 r避免风机电机速度变换较为 频繁，建议采用△EF 3℃。 4结语 实际运行表明，该改造系统，不仅可以降低系统运行 噪音，而且具有显著的节能效果，通过 改动不同相应的模 拟量专用采集模块，也适合于其它压力、流量、液位等监 控场合，另 一 方面对于速度输出要求较精确的工程应用 场合可 通过P LC与之相配套的数模D／ A转换模 块 ，通过 变频器模拟量的输入端子来控制速度输出。 [参考文献] [1]岳庆来，等．可编程控制器PLC、触摸屏 和变频 器综合 应用 技 术[M]．北京机械工业m版神，2006． [2]龚仲华，等．三菱F x／Q系列PL C应用技术【M]．北京人 民邮电 出版社，2006．编辑明 涛 作者简介徐春忠 1964 一 ，男，在读工程硕士，工程师，长期从事设备 运行管理及电工技 改 开 发工作。 收 稿日期2008 05 05 机械工程师 2008年第6期 149 维普资讯