一,、原系統(tǒng)分析

　　株洲硬質(zhì)合金廠空調(diào)系統(tǒng)共有溴化鋰機(jī)組兩臺(tái),，其中冷凍水泵2臺(tái)功率為200KW,，采用自耦降壓?jiǎn)?dòng),。操作工根據(jù)負(fù)荷情況開(kāi)1臺(tái)或2臺(tái),。單臺(tái)水泵最大輸出流量為600m3/h,，系統(tǒng)全開(kāi)時(shí)為1200m3/h。現(xiàn)水泵運(yùn)行出口壓力為4.5-9kg,，最小流量需求為200m3/h,，最大流量需求為950m3/h。壓力波動(dòng)較大的原因?yàn)?，冷凍水泵流量不能根?jù)負(fù)載變化調(diào)節(jié),，一旦后級(jí)工段冷凍水量減少水泵出口壓力就會(huì)急劇上升。冷凍水在管路里快速循環(huán)未充分換熱就回水,，造成回水溫度低,。水泵和主機(jī)都白白消耗能量。

　　當(dāng)1#機(jī)組開(kāi)起后,，1#流量必須滿足最低流量值200 m3/h,，如果用戶流量沒(méi)有達(dá)到最低流量值時(shí)，機(jī)組就會(huì)停機(jī)保護(hù),，值班人員必須提前打開(kāi)旁通閥,，使部分冷凍水在機(jī)組內(nèi)循環(huán)來(lái)保證機(jī)組內(nèi)有200 m3/h以上的流量。2#也如此,。

　　二,、改造控制要求：

　　分三個(gè)階段完成自動(dòng)控制，下面以1#空調(diào)機(jī)組為例詳細(xì)說(shuō)明如下：

　　?　機(jī)組冷水出口流量不得低于200 m3/h;

　　?　當(dāng)1臺(tái)泵輸出壓力不能滿足要求時(shí),，系統(tǒng)提示手動(dòng)開(kāi)啟另一臺(tái)泵;

　　?　選擇1#或2#泵為變頻運(yùn)行泵,。

　　?　當(dāng)需求流量為0～300 m3/h時(shí)，1#泵定頻運(yùn)行，保證300 m3/h的總流量輸出,，旁通調(diào)節(jié)閥打開(kāi)并做PID調(diào)節(jié),，以保證輸出用戶所需的流量;

　　?　當(dāng)需求流量為300 m3/h～600 m3/h時(shí)，1#泵變頻運(yùn)行并做PID調(diào)節(jié),，同時(shí)旁通閥門(mén)全關(guān);

　　?　當(dāng)需求流量為600 m3/h～900 m3/h時(shí),，1#泵定頻運(yùn)行，輸出300 m3/h 的流量;2#泵工頻運(yùn)行,，輸出600 m3/h的流量;旁通調(diào)節(jié)閥打開(kāi)并做PID調(diào)節(jié),，保證6kg的輸出壓力;

　　?　當(dāng)需求流量為900 m3/h～1200 m3/h時(shí)，1#泵變頻運(yùn)行,，并做PID調(diào)節(jié),，2#泵工頻運(yùn)行，旁通閥門(mén)全關(guān),。

　　變頻系統(tǒng)通過(guò)控制柜上選擇開(kāi)關(guān),，選擇任意一臺(tái)水泵采用變頻控制方式，其他水泵還采用原控制模式,。被選擇作為變頻水泵的機(jī)組作為整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)水泵,，來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)冷凍水流量。在自動(dòng)控制模式下,，利用PLC采集總管壓力信號(hào)并根據(jù)PID運(yùn)算發(fā)出變頻器頻率給定信號(hào),，自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)（水泵）轉(zhuǎn)速使冷凍水壓力變化來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。還采集輸出流量送到PLC進(jìn)行PID計(jì)算后再輸出4～20mA的電流信號(hào)控制旁通閥,，來(lái)實(shí)現(xiàn)恒流的效果,。

　　同時(shí)PLC將現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，進(jìn)出口壓力值,、變頻器頻率,、電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速等上傳至控制室內(nèi)的人機(jī)界面進(jìn)行參數(shù)顯示,。在控制室可通過(guò)人機(jī)界面對(duì)給定壓力值,、下限流量值、PID參數(shù),、變頻泵選擇和啟動(dòng)遠(yuǎn)程控制,。遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)各種操作，極大的方便了系統(tǒng)控制,?？刂品绞奖痉桨冈诒Ａ粼ゎl系統(tǒng)的基礎(chǔ)上與原工頻系統(tǒng)之間設(shè)置連鎖以確保系統(tǒng)工作安全。

　　三,、設(shè)備的配置

　?。?）友好的人機(jī)界面：由于系統(tǒng)需對(duì)每臺(tái)機(jī)組的進(jìn)口壓力、出口壓力,、出口流量,、總壓力的上限值和下限值，PID參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,，還要對(duì)所有的壓力,、流量值進(jìn)行顯示，還有報(bào)警信息進(jìn)行記錄,。采用Eview的MT506LV人機(jī)界面,。界面編輯了“主畫(huà)面”、“控制畫(huà)面”,、“參數(shù)設(shè)置”,、“故障記錄”、“壓力曲線”,、“幫助”六個(gè)基本畫(huà)面,。主畫(huà)面上對(duì)采集的壓力、流量值,、變頻器的運(yùn)行頻率,、電流進(jìn)行顯示，還顯示系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)和故障顯示,，讓用戶一目了然,。

　　（2）PLC：

　　PLC是設(shè)備的大腦,，選用的是艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司的新產(chǎn)品EC20系列的PLC及模擬輸入模塊和模擬輸出模塊,，EC20系列PLC是高性能的通用PLC，內(nèi)存指令容量達(dá)到8k,；典型基本指令執(zhí)行速度0.09 ~0.42μS典型應(yīng)用指令則為5~280μS支持高達(dá)50kHz的高速輸入和80kHz 的高速輸出,；具有豐富的中斷功能，有8路輸入中斷,，3個(gè)定時(shí),，6路高速計(jì)數(shù)，支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的Modbus 通訊網(wǎng)絡(luò),；指令有浮點(diǎn)運(yùn)算,、PID、高速I(mǎi)/O,、通訊等20類共243條,，具有掉電檢測(cè)和后備電池保持，可擴(kuò)展多個(gè)模塊,，擴(kuò)展模塊有數(shù)字型,、模擬型、溫度型的模塊。EC20 的編程采用界面友好的窗口軟件,，支持多種編程方式：梯形圖,、指令列表、順序功能圖,，方便地監(jiān)控和調(diào)試,，可在線修改程序。

　?。?）PLC的配置

　　主模塊選用EC20-2012BRA,，20點(diǎn)輸入12點(diǎn)繼電器類型輸出。模擬輸入模塊采用8通道的EC20-8AD,，模擬輸出采用4通道的EC20-4DA,。

　　（4）輸入輸出設(shè)備配置

　　輸入設(shè)備有“手動(dòng)/自動(dòng)”選擇開(kāi)關(guān),，選擇變頻泵“1#/2#”,、系統(tǒng)“啟動(dòng)”“停止”，還采集了工頻,、變頻接觸器信號(hào)進(jìn)行互鎖和狀態(tài)顯示,。

　　輸出設(shè)備有1#泵變頻運(yùn)行、2#泵變頻運(yùn)行,、故障和復(fù)位繼電器,。

　　（5）模擬輸入輸出設(shè)備配置

　　利用EC20-8AD采集了總管壓力,、旁通閥位置反饋,、1#機(jī)組出口壓力、2#機(jī)組出口壓力,、1#泵出口流量,、2#泵出口流量；用EC20-4DA輸出電流信號(hào)給定EV2000-4T2000P頻率,，另一路輸出4~20mA的電流信號(hào)到旁通閥,。

　　四．工作原理

　　主電路圖如下：

　　系統(tǒng)采用工變頻互備，另外可以靈活的選擇需變頻的電機(jī)是1#還是2#由KM3,、KM4來(lái)完成,。

　　五．程序要點(diǎn)

　　EC20的COM0與EVIEW人機(jī)界面通過(guò)MODBUS協(xié)議進(jìn)行通訊，COM1通訊口與艾默生的EV2000變頻器進(jìn)行自由協(xié)議通訊,，PLC軟件設(shè)置：

　　COM1的自由口協(xié)議中的波特率,、數(shù)據(jù)位、停止位,、效驗(yàn)位必須與變頻器中設(shè)置一樣才能通訊上,。EC20時(shí)刻檢測(cè)著變頻器的頻率,、電流、故障再反映到人機(jī)界面上,。

　　系統(tǒng)需恒壓,、恒流，所以做成雙PID對(duì)變頻器和旁通閥進(jìn)行控制,，控制的壓力和流量在EVIEW人機(jī)界面上進(jìn)行設(shè)置,。

　　在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的負(fù)載在每天下午五點(diǎn)下班時(shí)會(huì)突變,，由于負(fù)載500m3/h的流量突變成幾十的流量，這個(gè)突變的時(shí)間只有兩三秒的時(shí)間,，而旁通閥動(dòng)作的速度很慢,，一個(gè)行程38mm需2分鐘的時(shí)間，這樣會(huì)造成空調(diào)機(jī)組保護(hù)停機(jī),，為了解決這一問(wèn)題,，采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘定時(shí)開(kāi)度旁通閥，也就是每天在五點(diǎn)之前就給旁通閥一個(gè)開(kāi)度,，當(dāng)設(shè)定的時(shí)間到達(dá)后,，系統(tǒng)又恢復(fù)PID調(diào)節(jié)。負(fù)載突變的時(shí)段設(shè)置和旁通閥的開(kāi)度設(shè)置畫(huà)面如下：

　　六．結(jié)束語(yǔ)

　　本系統(tǒng)已完成,，已正式投入使用,。由于采用艾默生的EC20系列的PLC進(jìn)行控制，性能穩(wěn)定,，運(yùn)行可靠,，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省能耗,，便于維護(hù),。變頻器的頻率在40HZ左右穩(wěn)定壓力，節(jié)能率達(dá)到48%,。因此不但大大的提高了產(chǎn)品的技術(shù)含量和自動(dòng)化水平,，而且還極大地提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效率，非常具有推廣價(jià)值,。