风机节能控制系统.pdf

第 4 2卷第 2期 2 0 1 4年 4月 玻 璃 与搪 瓷 GL ASS ENAMEL Vo 1 ．4 2 No ． 2 Ap r ． 2 01 4 风 机节 能控制 系统 王 莉 山东三金玻璃机械有限公司， 山东淄博2 5 5 3 0 0 摘要 对于一般的风机冷却设备 ， 通 常采用人工调节风量 ， 这样容易引起风量控制不得 当， 从而造 成能源浪费及制 品过冷等现象。风机节能控制系统采用检测环境温度、 运算和智 能控制变频器 频率， 使风机风量随环境温度的变化而变化， 满足生产要求而不浪费能源， 做到合理控制 、 有效节 能 的 目的。 关键词 风机 ； 温度检测器 ； P L C控制 ； 变频驱动； 节能 中图分类号 T Q1 7 1 ． 6 2 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 0 2 8 7 1 2 0 1 4 0 2 0 0 2 9 0 3 DOI 1 0 ． 1 3 5 8 8 ／ j ． c n k i ． g ． e ． 1 0 0 0 2 8 7 1 ． 2 0 1 4 ． 0 2 ． 0 0 7 Co o l i n g Fa n Co nt r o l S y s t e m f o r En e r g y。 _ S a v i n g ⅣG 0 前 言 在玻璃瓶罐生产企业 ， 风机作为一种冷却设备 ， 一般根据最高环境温度下最大的需风量来选用其容量 。 而玻璃厂的实际需风量一般随环境温度的变化而不 同， 并且制 品的品种不 同需风量也不 同。为了满足生产 的需要 ， 玻璃厂通常通过调整进风 口和出风 口的挡风板来调节风量 ， 其中有很大一部分能量做 了无用功 ， 这 样就造成了能源的浪费 。另外 ， 人工调节风量容易引起风量 的控制不得 当， 造成制品过冷 。鉴于此 ， 我们设 计 了风机节能控制系统 。 1 技 术方案 风机节能控制系统 由 自动温度 检测单 元 P 1 包括温 度传感 器 A D 5 9 0 、 信号放 大控制板 等 、 变频 器 B P Q、 控制器 P L C 、 风机 MS及供电电源等组成 ， 如系统结构简图 图 1 所示 。 现场温度检测单元 P 1与控制器 P L C的模拟端 口 A V 0连接 ， 这样 P 1采集 的环境 温度信号经过运算放 大后输入 P L C 。在 自动状态时， P L C的模拟输出端口D 0 V与变频器 B P Q的模拟电压频率信号端子 A V 1 连 接 ， 这样 P L C可以根据现场环境温度的变化来控制变频器 的频率 ， 从而控制风机风量 。在手动状态时 ， 变频 器 B P Q不受温度检测单元 P 1的控制 。变频器的参数一主要频率 由外部端子 0 ～ 1 O V A V 1 输入 ， 变频器的 输入电源经开关三相工频电源， 变频器 B P Q输出端 U 、 V、 W连接冷却风机的电机 M S 。 P L C根据检测到的环境温度信号分析运算， 再根据不同品种， 在不同的基频基础上输出相应的模拟电压 频率信号， 并自动控制变频器的频率变化， 从而控制风机的风量。 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 1 - 0 7 3 0 玻 璃 与搪 瓷 2 0 1 4年 4月 图 1 系统结构简图 2 控 制原理 2 ． 1 控制原理 风机节能系统是根据玻璃瓶罐生产企业对制品冷却 的要求及生产经验设计的系统。在 P L C上设定多 个品种 的基频， 每个品种的基频以最低温度 一 1 2 C 下 的需风量作为基准频率。 在运行过程中， 由温度传感器 A D 5 9 0 和运算放大控制板 自动检测环境温度变化。控制器 P L C根据温 度信号变化 ， 在选择基频的基础上 自动调整频率 ， 温度越高频率越高 ， 温度越低频率越低 ， 实现风量随温度变 化 的自动控制， 控制程序流程如图 2所示 0 风 机 节 控 制 系 统 流 程 图2 风机节能控制系统控制程序流程 第 4 2卷第 2期 玻璃与搪 瓷 3 i 2 ． 2 自动温度检测器的原理 自动温度检钡 0 单元 P l 由温度传感器 A D 5 9 0 和运算放大控制板组成。传感器 A D 5 9 0 是一种恒流式温 度传感器 ， 工作电压在 4 ～ 3 0 V范围， 只需在其两端加上一定工作电压 ， 其输 出电流随温度变化而变化 ， 其 线性 电流输出为 1 I x A， 并以热力学温标零点作为零输出点 ， 因此在 0 ℃时 ， 其输 出电流为 2 7 3 A。 风机节能控制系统的温度检测器利用温度传感器 A D 5 9 0的优良工作特性， 将采集的模拟信号经运算 放大器多级运算后送到智能控制器 P L C 。通过调整温度检测器 P 1上的控制板 ， 实现环境温度在一 1 2 ℃时 ， A V 0 0 V； 环境温度在 3 8 ℃时 ， A V 0 5 V。根据生产经验 ， 当环境温度在一 1 2 ～ 3 8 C之间变化时 ， 对应输 出电 压在 0 5 V。根据变频器的 V ／ F曲线 ， 经过计算使环境温度每变化 1 ℃， 变频器 的频率变化 0 ． 2 H z 。 自动温度检测单元 P 1的运放控制板结构原理如图 3所示。由图 3可知 ， A D 5 9 0采集的环境温度信号 ， 经过此电路跟随 、 偏置和放大运算后 ， 可以输 出 0 ～ 5 V信号 。 AD 5 9 O RO 图 3 自动温度检测电路原理简图 3 操作 3 ． 1 手动控制方式 在手动工作方式下 ， 用户可根据 当前的需风量 ， 手动调节电位器控制变频器 的频率 ， 使风量符合 品种的 工艺要求 ， 此刻变频器频率不受温度变化的影响。 在手动工作方式下完成多品种基准控制频率设定 ， 按下某品种的选择按钮 ， 通过调节电位器改变模拟信 号的大小来改变频率 ， 使其显示的频率是所需要的某产 品的基频 。此刻按住确认按钮约 2 S ， 然后松开确认 按钮 ， 则一种产品的基频被保存到 P L C的相应断 电保存寄存器内。其它品种 的设定方法同上。在手动方式 下可设定完成 5 个品种的基准控制频率。 3 ． 2自动控制方式 在自动方式下， 根据制品的不同选择相应的基频。温度检测器检测环境温度后， 把检测信号送给智能控 制器 ， 经智能控制器 P L C计算 ， 再 由其控制变频器 的频率在相应基频基础上变化。所以当用户选择 了某个 品种基频后 ， 控制变频器频率可 以使风机风量 随环境温度 的变化而 自动变化。同时 ， 在此基础上频率 风 量 还可进行微调 。 产品出厂时， 在自动控制方式下有 5 种产品的基准频率可供采用， 当然用户还可以根据使用经验， 对各 品种的基准频率进行再设定。 4 结束语 本产品已经成功应用于玻璃瓶罐生产厂 ， 并 已批量出 口国外 亚美尼亚、 俄罗斯等 。本产品的各项功 下转第 3 6页 3 6 玻璃 与搪 瓷 2 0 1 4年 4月 参考文献 [ 1 ] 何立波 ， 陈恩鉴 ， 林 伯川． 搪瓷热管的耐腐蚀试验研究 [ J ] ． 玻璃与搪瓷 ， 2 0 0 2 ， 3 0 3 2 9 - 3 1 [ 2 ] 徐子 阳． 低温无底釉耐酸瓷釉的研 制[ J ] ． 玻璃与搪瓷 ， 2 0 0 5， 3 3 2 2 4 2 6 ． [ 3 ] 王敬舜． 耐酸耐温搪瓷的瓷釉结 构[ J ] ． 中国搪瓷 ， 1 9 8 7 1 4 卜 4 7 ． [ 4 ] 卢进标． 论 “ 火电厂锅炉低温段搪瓷热交换管” 的开发应用 [ J ] ． 中国搪瓷 ， 1 9 9 4 4 9 1 6 ． [ 5 ] 萄文斌． 搪瓷基础教程[ M] ． 重庆 科 学技术文献 出版社重庆分社 ， 1 9 8 3 ． [ 6 ] 闻瑞 昌． 搪瓷技术 [ M] ． 北京 轻工业 出版社 ， 1 9 8 8 ． 上接第 2 3页 3 应 用与结论 文中所述的管径 自动控制系统在仪征飞利浦等多个 电光源及药用玻璃拉管生产线 的应用效果表明 ， 该 系统具有调整速度快、 超调量小、 调节时间短、 抗干扰能力强等特点。该设备的检测位置贴近拉管的初始热 端 ， 能够及时跟踪外径 的变化趋势， 通过改变吹气量对其进行快速调整 ， 从而实现玻管外径在给定 中心上的 稳定控制 ， 提高了生产操作的及时性和准确性 ， 产品合格率提高 5 ％以上。当然 ， 该系统尚需在生产实践 中 与更多的专家、 学者、 科研机构与拉管厂家的技术人员共 同探讨并进一步的完善和提高。 参考文献 [ 1 ] 王冬梅 ， 梁钢 ， 石景作． 玻璃管外径的在线模糊控制 系统 [ J ] ． 玻璃与搪瓷 ，1 9 9 5 ， 2 3 6 2 3 2 8 ． [ 2 ] 徐新军 ， 章钦， 袁会敬， 等． 基于 C P L D的激光测径仪实现[ J ] ． 玻璃与搪瓷， 2 0 0 6 ， 3 4 1 2 5 2 7 ． [ 3 ] O e h s S ， E n g e l l S ，D r a e g e r A ． D e c e n t r a l i z e d V S Mo d e l P r e d i c t i v e C o n t r o l o f a nI n d u s t r i al G l a s s T u b eMa n u f a c t u r i n g P r o c e s s [ J ] ． P r o c e e d i n g s o f t h e 1 9 9 8 I E E E I n t e rna t i o n a l C o n f e r e n c e o n C o n t r o l A p p l i c a t i o n s ， 1 9 9 8 1 1 6 2 0 ． 上接第 3 1页 能指标均能满足各种用户的需要 ， 达到了有效节能和提高产品质量 的 目的。变频器 B P Q和控制器 P L C构 成了风机智能控制系统 ， 在现场环境温度变化时， 可 以自动控制变频器 的运行频率 ， 从而 自动调节风量。因 此使用本系统 ， 节电可达 1 5 ％左右 ， 可使用户在 1 2年 内的节能效益抵消本系统 的投资成本。风机节能控 制系统 ， 以其性价比高和运行稳定等优 良特性得到了用户 的广泛认可。 参考文献 [ 1 ] 西北工业大学． 模拟集成电路应用 [ M] ． 西安 西北工业大学 出版社 ， 1 9 9 4 ． [ 2 ] D E L T A - C P 2 0 0 0 S e r i e s 使用手册 [ M] ． 台湾 中达 电通股份有限公 司， 2 0 1 2 [ 3 ] 西 门子 P L C与工业控制 网络应用 [ M] ． 北京 电子工业 出版社 ， 2 0 0 6 ．