PLC在中央空调冷冻水泵节能运行中的应用
PLC变频器在中央空调节能改造应用
PLC 、变频器在中央空调节能改造中地应用10-9-18 已打印摘要：中央空调是现代建筑中耗能巨大地必备配套设备,本文从PLC 、变频器技术入手, 合理利用原有中央空调机电设备系统,尝试对中央空调进行节能改造,由此探究变频器技术和PLC 在中央空调节能效果上地显著性和可行性.b5E2RGbCAP关键词：变频器中央空调节能改造前言：中央空调在高层建筑中耗电量约占总耗电量地60%,且与决定水泵流量和压力地最大设计负载（负载率100%＞相比,一年中负载率在50%以下地运行时间将近一半, 水泵地全功率运行,同时又增加了管道能量损失,浪费了水泵运行地输送能量,造成了能量地极大浪费,也恶化了中央空调地运行环境和运行质量,亟待进行有效地节能改造.PLC和变频调速技术地不断发展、，广泛利用，为改造中央空调供水控制系统，达到降低系统能耗,提高水泵运行效率和系统运行可靠性提供了条件,本文以实践中央空调改造为例进行分析,供同行参考.p1EanqFDPw1、节能改造地可行性分析原有中央空调设备配置：制冷量1400KW 中央空调主机系统,水泵系统有：冷却水泵3台,电机容量：18.5KW;电机负荷率：90%;进出水温差：4~7C。
开机方式：二开一备；进出管并联形式；冷冻水泵3台，电机容量：22KW;电机负荷率：90%;进出水温差：4~7C ;开机方式：二开一备；进出管并联形式.DXDiTa9E3d1.1中央空调系统冷冻、冷却流程工作原理：补给水箱冷却塔各风机盘管冷却泵组12C冷冻泵组dsl蒸发器冷凝器中央空调机组图一中央空调系统流程示意图中央空调系统地工作过程是一个不断进行能量转换以及热交换地过程其理想运行状态是：在冷冻水循环系统中，在冷冻泵地作用下冷冻水流经冷冻主机，在蒸发器进行热交换，被吸热降温后＜7C）被送到终端盘管风机或空调风机，经表冷器吸收空调室内空气地热量升温后＜12C）,再由冷冻泵送到主机蒸发器形成闭合循环在冷却水循环系统中，在冷却泵地作用下冷却水流经冷冻机，在冷凝器吸热升温后＜37C）被送到冷却塔，经风扇散热后＜32E）再由冷却泵送到主机，形成循环.在这个过程里，冷冻水、冷却水作为能量传递地载体,在冷冻泵、冷却泵得到动能不停地循环在各自地管道系统里，不断地将室内地热量经冷冻机地作用，由冷却塔排出，如图一所示•通常在中央空调系统设计中，冷冻泵冷却泵地装机容量是取系统最大负荷再增加10%,再取20%余量作为设计安全系数•据统计,在传统地中央空调系统中,冷冻水、冷却水循环用电约占系统用电地12%—24%,而在冷冻主机低负荷运行时，冷却水、冷冻水循环用电就达30%—40%•因此，实施对冷冻水和冷却水循环系统地能量自动控制是中央空调系统节能改造及自动控制地重要组成部分.RTCrpUDGiT1.2变频调速地节电原理采用变频技术控制水泵地运行，是目前中央空调系统节能改造地最有效途径之一⑴图一和图二绘出阀门调节和变频调速控制两种状态地压力-流量vH-Q ）关系及功率-流量5PCzVD7HxA＜P-Q）关系.条件下调节阀门开度，则工况点沿曲线1由A 到B ;如果在阀门开度最大地条件下采用变 频调节水泵转速，则工况点曲线3由A 点移动C 点,显然B 点与C 点地流量相同,但B 点 地压力比C 点地压力要高很多.图三、中曲线5为变频控制水泵调速运转方式下地 P-Q 曲线，曲线6为阀门调节方 式下地P-Q 曲线，曲线6为阀门调节方式下地 P-Q 曲线,可以看出在相同流量下，变频控制 方式比阀门调节方式能耗小，根据离心泵地特性曲线公式P=QHr/102 耳式 ＜1 )式中：P - 泵使用工况轴功率＜KW ) Q - 工况点地水压或流量＜m3/S )H - 工况点地扬程R - 输出介质单位体积重量＜Kg/m3 ) n- 泵功率根据公式＜1 )可知运行在B 点泵地轴功率为：PB = Q2H2r/102nC 点泵地轴功率为：Pc = Q2H3r/102 n两者之差为 n △ P=PBPC=Q2(H2-H3＞r/102 n也就是说,用阀门控制流量时，有功率被浪费掉了，并且随着阀门不断关小，这个损 耗还要增加，而且转速控制时，由流体力学可知，流量与转速N 地一次方成正比，压力H 与 转速N 地平方成正比、功率P 与转速地立方成正比.即Q/Qe=N/Ne H/He=(N/Ne ＞2 P/Pe=(N/Ne ＞3 式＜2 )式中：Qe-额定流量He-额定压Pe-额定功率Ne-额定转速根据公式＜2 )可知，如果泵类负载地效率一定，当要求调节流量下降时，转速可成正比 例下降，此时水泵地轴功率与之成立方倍关系下降.jLBHrnAILg综合以上分析，结合中央空调地运行特征，利用变频器、PLC 、数模转换模块、温度 模块和温度传感器等组成温差闭环自动控制[2],对中央空调水循环系统进行节能改造是切图二 压力-流量vH-Q )图 图二、曲线1是水泵在额定转速下地 H-Q 曲线，曲线3是阀门开度最大时地管路 路H-Q 曲线,可以看出,当实际工况流量由 图三功率-流量＜P-Q )H-Q 曲线,曲线2是水泵在某一较低速度下地H-Q 曲线，曲线4是某一较小阀门开度下地管p A实可行地较完善地高效节能方案.XHAQX74J0X2、节能改造地具体方案2.1变频节能控制方框图（见图四>2.2、 对冷冻泵进行变频改造控制，由PLC 控制器通过温度模块及温度传感器将冷冻机地 回水温度和出水温度读入控制器内存，并计算出温差值；然后根据冷冻机地回水与出水地 温差值来控制变频器地转速，调节出水地流量，系统负荷小时，可降低冷冻泵地转速，减缓冷 冻水地循环速度和流量,减缓热交换地速度以节约电能；LDAYtRyKfE2.3、 对冷却泵进行变频改造由于冷冻机组运行时，其冷凝器地热交换量是由冷却水带到 冷却塔散热降温，再由冷却泵送到冷凝器进行不断循环地.当冷冻机负荷小，需带走地热量 小,可降低冷却泵地转速，减小冷却水地循环量，以节约电能.Zzz6ZB2Ltk2.4变频主电路控制原理冷冻水泵及冷却水泵均采用两用一备地方式运行，将冷冻水泵和冷却水泵电机地主 备切换控制利用原有电器设备，通过电磁开关、人机界面进行电气和机械互锁.确保每台 水泵只能由一台变频器拖动，避免两台变频器同时拖动同一台水泵造成交流短路事故；并 且每台变频器任何时间只能拖动一台水泵，以免一台变频器同时拖动两台水泵而过载.冷 冻水泵与冷却水泵一次原理图 < 见图五）： < 冷冻水泵与冷却水泵相同）dvzfvkwMI1图四 变频节能控制方框图2.5系统主要设备（见表一>表一：名称型号数量PLC电源单元CJIW-PA205C 1CPU单元CJIM-CPUII 1输入单元CJIW-IA201输出单元CJIW-OC211温控单元CJIW-TC101模拟量输出单元CJIW-DA041温度传感器E52-P10AC变频器变频器触模屏KM22.6本系统主要特点采用进口地日本OMRON变频器、PLC、数模转换模块、温度模块和温度传感器等构成温差闭环自动控制,根据负载轻重自动调整水泵地运行频率,实现最大限度地节能运行.亦可根据具体需要选用其他型号地产品•以软启动变频器取代丫-△降压启动，降低了启动电流对供电设备地冲击,减少了振动及噪音,延长了设备维修周期和使用寿命.采用人机界面对系统进行参数设定、监控等,方便操作人员对系统地操作、检查.系统还具有各种保护措施,使系统安全可靠地运行.rqyn14ZNXI2.7关于冷冻水末端压力问题冷冻水泵降低流量降低转速运行,人们担心会不会影响供水末端压力不足,导致缺水现象,实际上,由于转速降低虽然会使水泵供水压力降低,然而管道特性地压力损失也会随流量减少而减少,即需要地压力也会减少,供水压力与转速地二次方成比例降低,需要压力＜管道损失）则与流量地二次方成比例减少,二者可以相互补偿[3].而在人机界面上可以设定变频器上下限频率, 来达到避免水泵转速太小对水压造成影响.EmxvxOtOco3、节电效果分析如果将冷冻水、冷却水运行温差适当提高,例如提高30%,则流量可以降低23.08%,亦即转速降至额定转速地0.7692,电机功率将为负荷值地0.76923=0.455,节能率为54.5%⑷我们以30%计算,中央空调全年按10个月运行计算，电价每KW.h为0.87元则每年节约电费为：电机容量X运行台数X负荷率X节能率X每年运行时间X电价；冷冻水泵：22KW X 2 台X 90% X 30%X 7200h X 0.87 元/KW.h=74,416 元；冷却水泵：18.5KW X 2 台X 90%X 30%X 7200h X 0.87元/KW.h=62,577 元；每年节约电费为：74,416元/年+62,577 元/年= 136,993 元人民币.SixE2yXPq54、投资回报投资＜进口pic、变频器）：中央空调变频节能改造总投资为：114818元人民币. 中央空调变频节能技术改造后，每年节约电费136,993元人民币.投资回收期为：总投资宁年节电款,即：0.83＜年）,也就是说设备运行1 0个月即可收回投资.6ewMyirQFL5、结束语这套采用可编程控制技术、变频调速技术实现中央空调节能改造地系统,虽然投入较大,但能获得较大地节能效果,系统地整体控制水平也能相应得到提高,而且系统维护方便,具有长远地经济利益、节能环保地社会效益和进一步推广应用地前景.kavU42VRUs参考资料：[1]吴亦锋《可编程序控制器原理与应用速成》福建科学技术出版社2005年[2]《制冷空调自动控制》,张子慧等编著,科学出版社2000年12 月[3]《中央空调工程设计与施工》,吴继红、李佐周编著,高等教育出版社2001 年[4]梁春生,智勇等.中央空调变流量节能控制技术[M]. 北京:电子工业出版社.2005年。
PLC在中央空调系统节能改造中的应用
PLC在中央空调系统节能改造中的应用【摘要】本文主要针对PLC在中央空调系统节能改造中的应用展开了探讨，详细阐述了中央空调系统的运行和节能原理，并通过结合具体的节能改造实例，对中央空调系统的节能改造作了系统分析研究，提出了些许相应的措施，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
【关键词】PLC；中央空调；节能改造0.引言安装中央空调耗电量很系统在现代工厂企业、办公大楼、商厦、酒店等环境，尤其是在高层建筑中是必不可少的。
但是中央空调的大，在如今倡导节能降耗主题的社会，对中央空调进行节能改造已是不可避免。
而在中央空调控制中应用PLC系统不仅可以大幅度节约电能和提高系统的自动化程度，还能使系统具有运行可靠、结构简化、维护维修方便等优点，因此，现代中央空调的控制都普遍倾向于采用PLC系统进行处理。
1.中央空调系统的运行和节能原理2.2节能改造措施根据大厦原有的空调运行情况，规定大楼空调水循环节能改造方法。
（1）系统中冷冻泵功率57kW，冷却泵功率78kW，相对于空调机组功率接近30%较大，所以对冷冻水和冷却水系统都要进行改造，在保证安全稳定运行的条件下，取得最显著的节能效果。
（2）冷冻水、冷却水系统的控制都应用定温度差控制方案，温差控制适用于泵的恒流量改造，将冷冻水、冷却水温度差控制在4.5～5℃。
用温度传感器测供、回水温度，将结果通过数模转换模块转化成数字量送入PLC计算，根据计算结果来控制变频器，从而控制水泵转速来调节水流量。
若供、回水温差大，负荷较大，应提高水泵频率，增大循环水流量；相反温差小，说明负荷较小，应降低水泵频率，减小循环水流量。
（3）系统所有水泵的转速都采用变频控制的方法。
系统在正常工作时，水泵在30～50Hz之间变频运行；当变频控制系统出现错误时，再启动原控制电路，使水泵定频工作；在变频状态下有两种调频方案：自动调频和手动调频，调节变化量均为0.5Hz。
2.3节能改造控制系统设计下面以冷冻水泵为例介绍节能改造控制系统的设计。
西门子PLC软件在中央空调节能设计中的应用
48 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering 软件应用 • Software Application【关键词】中央空调 西门子系统 节能环保中央空调是一台主机通过风道或冷热水管接多个末端的方式来控制不同房间，以达到整个大型建筑物的温度调节的作用。
具体的中央空调系统是采取风管送风的方式，利用一台主机，达到多个房间的新风，引入设备，促进整个室内的空气流通，保证室内的空气质量。
而近年来，随着经济水平的提升，家用中央空调的使用越来越多，能耗的消耗，成为了当前各大公司关注的重点问题之一，其中西门子公司以独特的PLC 软件操控技术受到各界的广泛关注，本文介绍西门子PLC 软件系统对于中央空调节能设计的调控应用。
1 西门子PLC软件系统PLC 软件设计可通过编程程序对产品进行全方位一体化的操作，这种控制技术主要是通过微电脑技术制造而成的一种通用自动控制设备, PLC 控制系统利用可编程存储器对于系统内部程序进行有效保存, 并确保相关计算操作、生产流程控制、数量计量、实践控制等指令得以有效执行, 还能通过系统控制不同的机械设备, 有效完成生产任务。
PLC 控制系统通过有效的技术控制, 能够保证生产的高效率及自动化目标, 因此在现代工业生产中的应用越来越广泛, 成为工业生产中的高效控制技术系统之一。
具体在PLC 软件运行的过程当中，能够将，整个PLC 软件在运行过程当中的各项参数调整到最佳，从而形成一个统一的节能排放系统，不断的优化产品的性能。
2 西门子PLC软件在中央空调节能设计中的应用2.1 主电路的控制设计西门子PLC 软件在中央空调节能设计中的应用文/王晓彬主电路的控制设计是实现中央空调节能设计的重要程序之一，为了节省能耗的支出，目前对于中央空调主电路的控制设计，是采取尽可能利用原有电气设备的，从而实现整个主电路设计的短期切换，针对冷却水泵和冷却水泵电机的主切换做相关的控制，确保每台水泵只能够在实施过程当中有一台变频器进行拖动，进而减少整个电路在运行过程当中所出现的交通短路事件。
S7—1200PLC在中央空调节能系统中的应用
S7—1200PLC在中央空调节能系统中的应用【摘要】针对传统中央空调的冷冻泵、冷却泵不能自我调节负载而造成的能源浪费问题，采用可靠的PID控制算法和变频技术，设计了由变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器等器件构成的温差闭环自动控制系统，来自动调节水泵的输出流量，从而达到节能目的。
设备改造试验结果表明，由S7-1200PLC控制器构成的温差闭环自动控制系统，能耗下降较为明显，实现了恒温控制，节约了企业设备改造成本。
中央空调节能系统是大型建筑重要的配套设施之一，其电能损耗直接影响到城市大气环境的质量。
为此，本文结合实际案例，通过介绍S7-1200PLC控制器的特点，重点探讨了S7-1200PLC在中央空调系统节能减排中的应用，以期降低中央空调系统的电能损耗。
【关键词】中央空调；S7-1200PLC；控制回路；监控软件随着我国社会经济建设的快速发展，人们物质生活水平得到进一步的提高，对建筑物室内环境的要求也越来越高。
中央空调系统是建筑物的重要组成部分，具有诸多的优点，能够有效改善办公建筑内部的空气环境，并防止空调病的发生。
目前，许多传统中央空调系统的冷冻水普遍采用定流量控制，致使系统的运行参量偏离空调的最佳工作状态，主机热转换效率大大降低，导致系统无效损耗问题愈加严重。
而将S7-1200PLC控制器应用到冷冻水变流量控制系统中，并采用PID 控制算法和变频调速来控制好压差等技术参数，可以有效实现空调系统的恒温控制，大大降低空调系统的电能损耗。
本文通过探讨S7-1200PLC在中央空调节能系统中的应用，希望对建筑物空调系统的优化工作有所帮助。
1.S7-1200PLC特点阐述根据调查发现，我国传统中央空调系统无效能耗高达30%，造成该现象的原因在于冷冻水控制时选择定流量方法，致使中央空调系统的复杂性得不到重视，加上具体负荷会跟随环境以及运行台数发生变化，由此对机热转换效率造成影响，使其呈现不断降低的趋势。
基于PLC控制的变频器在中央空调系统中的应用
前言改革开放以来，国民经济得到了长期的快速发展，人民生活水平也在不断提高，当人在各种各样的大型建筑中生活、工作时，对于环境舒适度的要求也越来越高，因而现在的很多建筑中都安装有中央空调，来保持人们生活和工作空间的温度适宜。
在保证舒适的情况下，人们发现中央空调的能耗占到了整个楼电能消耗的很大一部分，因而在舒适的基础上，对于中央空调节能的要求被越来越多人重视。
本文的主要研究意义为：1.对现有的中央空调节能方式进行了研究，提出可以通过降低能源的低效利用来提高能源利用率，降低空调系统能源消耗的同时，还减轻了电网压力，对于优化电力供应也有直接帮助。
2.把中央空调产生的冷却水进行重复利用，并循环回到卫生热水系统中，经过热泵机的作用把回收用水的温度提高，避免了热量的直接散发，节约用水的同时还降低了空调污染的直接排放量。
1变频器概述1.1 变频器的发展作为一种能够把频率恒定不断的交流电转换为频率连续变化交流电的基本电力元件，变频器的出现，从根本上改变了电气行业的现状。
以最为广泛运用的交流电动机为例，变频器的引入使其能够以更加节能的方式进行调速，提高了电动机的性能，提高了质量。
而三相交流异步电动机中，其电流是由电动机的磁感应产生后驱动转子转动的，相比于传统的电动机，其体积更小、原理更简单、重量更轻、成本也更低，维护和使用更简单，因为很快得到了推广运用。
现代工业的发展随着变频器的出现得到了加速，生产力和技术水平都得到了有效提高，在大幅节省了材料和能源的条件下，有效降低了生产的成本。
随着变频器技术的成熟，目前已经运用到了生产和生活的每一个细节中。
在国内变频器已经发展了十余年，目前其整体技术水平、性能和种类等都已较为成熟和成型。
国内的变频器市场上有国内外多个品牌的变频器产品，像欧美的有ABB、西门子等十多个品牌，日本产的有安川、日立、三菱、三垦等十多个品牌，韩国产的有三星、LG等。
国产的变频器有惠丰、安邦信、康沃等目前已经发展出了十多个较为成熟的品牌。
S7-1200PLC在中央空调节能系统中的应用
S7-1200PLC在中央空调节能系统中的应用摘要：采取合适的技术对中央空调进行有效的改造，能明显降低中央空调系统的能耗，对建筑的安全使用和环境保护均有重要意义。
本文以某中央空调改造为例，分析了传统中央空调存在的能源浪费问题，采用科学合理的PID控制算法和变频技术，设计出温差闭环自动控制系统，能自动调节水泵的输出流量，实现了降低能耗的目的。
关键词：中央空调；S7－1200PLC；变频器；PID引言传统中央空调系统普遍存在浪费能源的情况，不利于中央空调系统的正常运行和电网设备的安全。
为了降低能耗和保证建筑的使用性能，如何对中央空调系统进行有效改造，使其能够高效运行，同时能够恒温控制，成为了人们关心的问题。
下面就结合实例对此进行讨论分析。
1 S7－1200PLC的特点S7－1200PLC是西门子公司替代S7－200PLC的产品，该控制器将微处理器、集成电源、输入和输出电路、内置PROFINET接口、高速运动控制I/O以及板载模拟量输入组合到一个设计紧凑的外壳中以形成功能强大的控制器。
控制器使用灵活、功能强大，设计紧凑、组态灵活且具有功能强大的指令集，这些优势的组合使它成为自动化应用中的完美解决方案，决定了S7－1200PLC具有强大的分布式网络控制、计数、测量、PID闭环控制和运动控制等功能，特别是它的以太网通信功能，是西门子S7系列其它产品所没有的，顺应了工业信息化和高度自动化中的发展要求。
2 中央空调控制系统的设计2.1 中央空调控制控制回路根据节能的需要，中央空调冷冻水变流量控制控制回路设计成图1的结构。
图1 冷冻水变流量控制回路某小型超市的中央空调控制系统是以温差来调节的闭环控制系统，实现对冷冻泵的流量、流速控制任务，从而达到控制房间温度和其它参数的目的。
2.2控制系统的组成温度设定由上位机根据工作要求通过CSM1277以太网交换机给出，温度调节器采用S7－1200PLC（CPU1214C，1个），执行元件由1个西门子MM440变频器、3台异步电动机、2台冷冻机主机，6台冷冻水水泵（3用3备用，每台功率为22千瓦）和盘管组成，进出水温度由2个PT100温度传感器检测，西门子SM1231模拟量输入输出模块完成盘管后端温度模拟量的A/D转换，SM1234模拟量输入输出模块将数字量转换为模拟量，并将PLC根据温差确定的频率值传送至MM440变频器，控制异步电动机进行调速，RS－485串行口主要用以在组态中的精简面板显示变频器的工作状态。
PLC在中央空调控制系统中的节能应用
。
在 以往 的 中 央 空 调 电 气控 制 系 统 中 ， 控 制 方 式 大 多 以继 其 电接 触 器 控 制 ， 所 使 用 的 继 电器 数 量 多 ， 制 配 电系 统 体 积 它 控 大 ， 电量 大 ， 继 电 器 的 触 点 为机 械 触 点 ， 作 频 率 低 ， 命 耗 且 工 寿 短 ， 靠 性 差 ， 易 造 成 系 统 故 障 ， 且 ， 是 采 用 固 定 接 线 的 可 容 而 它 硬 件 实 现 控 制逻 辑 ， 某 些 工 艺 控 制 不 能满 足 要 求 。 对
泵 、 冻 水 泵 、 冷 机 组 在 设 定 的时 间 内 ， 照 顺 逆 程 序 进 行 启 冷 制 按
图 ２ 主 控 电路 原 理 图
中 。根 据 程 序 控 制 的 设 计 要 求 ， Ｌ 的输 入 接 口 电路 和 输 出接 ＰＣ 口电路 如 图 １ 所示 ， 主控 电路 如 图 ２所 示 。
动和停 止， 且在任何 功能中有操作 状 态 。
４ 控 制 电路
电气 控 制 系 统 的核 心 是 一 台 三 菱 Ｆ Ｎ ４ ＭＲ可 编 程 控 制 Ｘ１ 一 ０ 器 ， 的 输 入 、 出接 口 电路 是 与 现 场 Ｕ 设 备 相 连 接 ， 作用 它 输 Ｏ 其 是 将输 入 信 号 转 换 为 Ｃ Ｕ 能 够 接 收 和 处 理 的信 号 ，将 Ｃ Ｕ送 Ｐ Ｐ
出的弱 电信 号 转 换 为 外 部设 备 所 需 要 的 强 电信 号 。为 了更 有效
５１ 手动控 制模块 ．
手 动 控 制 模块 的程 序 设 计 ， 目的 是 为 了方 便 硬 件 的调 试 ，
同 时 也为 供 冷 系统 的维 护提 供 条 件 。按 照遵 循 水 冷 式冷 水 机 组
PLC在中央空调系统节能中的运用
PLC在中央空调系统节能中的运用作者：陈武来源：《科教导刊》2018年第11期摘要我国夏季建筑物电量消耗的电量消耗有一半左右都是中央空调的电量消耗，而现在大部分的大型建筑都将中央空调列为必不可少的配套设施。
因此，中央空调的节能研究对我国创建资源节约型社会具有重要现实意义。
本文通过运用PLC与变频器的控制系统，对某空调系统进行改造达到节能、环保目的，具有重要的实践意义。
关键词中央空调系统可编程序控制器变频器中图分类号：TM921.51 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2018.04.011Abstract In Summer of our country， about half of the electricity consumption in buildings is from the one of central air conditioning. And now most of the large buildings regard central air conditioning as an indispensable supporting facility， so the research on energy saving of central air conditioning takes an important practical significance for China to create a resource-saving society. This paper clarifies how to uses the PLC and the control system of frequency converter to transform an air conditioning system to achieve the purpose of energy saving and environmental protection，which has important practical meaning.Keywords Central air conditioning system； programmable controller； frequency converter我国夏季建筑物电量消耗的电量消耗有一半左右都是中央空调的电量消耗，而中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一。
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PLC在中央空调冷冻水泵节能运行中的应用
赵峥
（上海晶澳太阳能光伏科技有限公司）
【摘要】本文介绍了运用PLC控制变频器输出频率，从而调节中央空调冷冻水循环系统的水流量，实现节能的目的。
阐明了其控制原理和PLC控制程序的设计过程。
【关键词】温差PLC 变频器节能
一、引言
目前在工厂及写字楼内大量使用中央空调，随之而来的节能问题越来越被人们重视。
根据相关资料统计，中央空调设备95%的时间在70%负荷以下波动运行，所以实际负荷总不能达到设计的满负荷，特别是冷气需求量少的情况下，主机负荷量低，为了保证有较好的运行状态和较高的运行效率，主机能在一定范围内根据负载的变化加载和卸载，但与之相配套的冷冻水泵却一直在高负荷运行，通常循环水系统是通过控制管道上的阀门开度来调节水流量，因此阀门上存在着很大的能量损失。
为此利用PLC与变频器结合，智能化控制水循环系统的流量，使其得到合理的流量从而达到节能的目的是很有必要的。
二、节能控制技术原理
在冷冻水循环系统中，PLC通过温度传感器及温度模块将冷冻水泵的出水温度和回水温度读入内存，根据回水和出水的温差来控制变频器的转速，从而调节冷冻水泵的流量，控制热交换的速度。
温差大，说明室内温度高，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度以增加流量，加快热交换的速度；反之温差小，则说明室内温度低，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度，减缓热交换的速度，以节约电能。
实际中冷冻泵节能从下面的公式中看出最多可节能87.5%。
冷冻泵节电率＝[1—（变频器运行频率÷50HZ）3]×100%
三、控制系统硬件构成及作用
系统主设备框图见附图1所示，主要由下列组件构成：
1、FX2N-64MR为PLC基本单元，执行系统及用户程序，是系统的核心。
2、FX2N-4AD-PT模拟量特殊输入模块，可将来自4个铂温度传感器（PT100，3线，100Ω）的输入信号放大，并将数据转换成12位的可读数据，存储在主处
理单元中。
摄氏度和华氏度数据都可读取。
本文运用2个温度传感器通过CH1和CH2两个通道输入，控制程序是读取5#和6#的缓冲存储器（BFM）内数据，其存储内容是：CH1（5#）和CH2（6#）在0.1℃单位下的平均温度。
3、FX2N-2DA模拟量输出模块，将PLC写入的数字量进行D/A转换，并输出范围在0~10V内的相应模拟量至变频器模拟量控制单元。
4、FR-A540系列变频器，实现水泵的软起动及调速。
5、F940触摸屏，起操控和监视系统运行作用。
四、PLC控制程序设计
1、控制要求
1）以50HZ频率起动冷冻水泵，300S后转入温差自动控制，冷冻水泵在频率为20～25HZ运行时，会出现严重的震荡现象，要求变频器避免在此段运行。
2）冷冻泵运行频率要求能进行手动和自动切换，自动时冷冻泵的转速由回水和出水温度的温差来控制；手动时要求每次调节量为0.5HZ，在30～50HZ 内任意调节。
3）冷冻泵进水与出水温差和变频器输出频率及D/A转换数字量对应关系见表1。
表中D/A转换数字量均为参考值，实际D/A转换数字量应根据变频器输出频率进行相应调整。
D/A转换数字量对应关系表表1
2、I/O端口分配表表2
3、触摸屏显示的PLC数据单元
D1：冷冻水泵出水温度；D2：冷冻水泵回水温度；D10：出回水温差。
4、系统运行控制综合接线简图见图2
5、控制程序流程图见附图3
6、PLC程序梯形图见附图4
7、应用指令说明见表3
根据梯形图列出的指令说明表表3
图3：程序流程图
图3：PLC程序梯形图
五、结束语
通过一年来的技师培训，此次运用所掌握的知识并接合本单位的实际情况，设计了这套“中央空调冷冻水泵节能控制系统”，使得自己在理论和实践技能上进一步得到了提高，加强了综合运用能力。
虽然完成了这次的设计，但在设计的过程中也充分认识到自身的许多不足，特别是综合应用能力的不足，这就需要我在今后的工作过程中继续学习及实践，使自己所学知识充分的运用到工作中去。
谢谢各位老师的阅读，由于本人水平有限，望各位老师提出宝贵意见。
参考文献：
张成忠主编《可编程控制器应用技术》北京：化学工业出版社，2005 吴启红主编《变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术》—2版—北京：机械工业出版社，2010.6。