一、原系統分析

    株洲硬質(zhì)合金廠(chǎng)空調系統共有溴化鋰機組兩臺，其中冷凍水泵2臺功率為200KW，采用自耦降壓?jiǎn)?dòng)。操作工根據負荷情況開(kāi)1臺或2臺。單臺水泵最大輸出流量為600m3/h，系統全開(kāi)時(shí)為1200m3/h?，F水泵運行出口壓力為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)較大的原因為，冷凍水泵流量不能根據負載變化調節，一旦后級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。水泵和主機都白白消耗能量。
   　

    當1#機組開(kāi)起后，1#流量必須滿(mǎn)足最低流量值200 m3/h，如果用戶(hù)流量沒(méi)有達到最低流量值時(shí)，機組就會(huì )停機保護，值班人員必須提前打開(kāi)旁通閥，使部分冷凍水在機組內循環(huán)來(lái)保證機組內有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#空調機組為例詳細說(shuō)明如下：

    組冷水出口流量不得低于200 m3/h;

    1臺泵輸出壓力不能滿(mǎn)足要求時(shí)，系統提示手動(dòng)開(kāi)啟另一臺泵;

    擇1#或2#泵為變頻運行泵。

    需求流量為0～300 m3/h時(shí)，1#泵定頻運行，保證300 m3/h的總流量輸出，旁通調節閥打開(kāi)并做PID調節，以保證輸出用戶(hù)所需的流量;

    當需求流量為300 m3/h～600 m3/h時(shí)，1#泵變頻運行并做PID調節，同時(shí)旁通閥門(mén)全關(guān);

    當需求流量為600 m3/h～900 m3/h時(shí)，1#泵定頻運行，輸出300 m3/h 的流量;2#泵工頻運行，輸出600 m3/h的流量;旁通調節閥打開(kāi)并做PID調節，保證6kg的輸出壓力;

    當需求流量為900 m3/h～1200 m3/h時(shí)，1#泵變頻運行，并做PID調節，2#泵工頻運行，旁通閥門(mén)全關(guān)。

   變頻系統通過(guò)控制柜上選擇開(kāi)關(guān)，選擇任意一臺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組作為整個(gè)系統的調節水泵，來(lái)自動(dòng)調節冷凍水流量。在自動(dòng)控制模式下，利用PLC采集總管壓力信號并根據PID運算發(fā)出變頻器頻率給定信號，自動(dòng)調節電機（水泵）轉速使冷凍水壓力變化來(lái)實(shí)現自動(dòng)控制。還采集輸出流量送到PLC進(jìn)行PID計算后再輸出4～20mA的電流信號控制旁通閥，來(lái)實(shí)現恒流的效果。
   
    同時(shí)PLC將現場(chǎng)參數，進(jìn)出口壓力值、變頻器頻率、電流、電機轉速等上傳至控制室內的人機界面進(jìn)行參數顯示。在控制室可通過(guò)人機界面對給定壓力值、下限流量值、PID參數、變頻泵選擇和啟動(dòng)遠程控制。遠程實(shí)現各種操作，極大的方便了系統控制?？刂品绞奖痉桨冈诒Ａ粼ゎl系統的基礎上與原工頻系統之間設置連鎖以確保系統工作安全。

三、設備的配置

    （1）友好的人機界面：由于系統需對每臺機組的進(jìn)口壓力、出口壓力、出口流量、總壓力的上限值和下限值，PID參數進(jìn)行設置，還要對所有的壓力、流量值進(jìn)行顯示，還有報警信息進(jìn)行記錄。采用Eview的MT506LV人機界面。界面編輯了“主畫(huà)面”、“控制畫(huà)面”、“參數設置”、“故障記錄”、“壓力曲線(xiàn)”、“幫助”六個(gè)基本畫(huà)面。主畫(huà)面上對采集的壓力、流量值、變頻器的運行頻率、電流進(jìn)行顯示，還顯示系統當前狀態(tài)和故障顯示，讓用戶(hù)一目了然。

    （2）PLC：

    PLC是設備的大腦，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，內存指令容量達到8k；典型基本指令執行速度0.09 ~0.42μS典型應用指令則為5~280μS支持高達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路高速計數，支持工業(yè)標準的Modbus 通訊網(wǎng)絡(luò )；指令有浮點(diǎn)運算、PID、高速I(mǎi)/O、通訊等20類(lèi)共243條，具有掉電檢測和后備電池保持，可擴展多個(gè)模塊，擴展模塊有數字型、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，方便地監控和調試，可在線(xiàn)修改程序。

    （3）PLC的配置

    主模塊選用EC20-2012BRA，20點(diǎn)輸入12點(diǎn)繼電器類(lèi)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）輸入輸出設備配置

    輸入設備有“手動(dòng)/自動(dòng)”選擇開(kāi)關(guān)，選擇變頻泵“1#/2#”、系統“啟動(dòng)”“停止”，還采集了工頻、變頻接觸器信號進(jìn)行互鎖和狀態(tài)顯示。
 
    輸出設備有1#泵變頻運行、2#泵變頻運行、故障和復位繼電器。
 
    （5）模擬輸入輸出設備配置
  
    利用EC20-8AD采集了總管壓力、旁通閥位置反饋、1#機組出口壓力、2#機組出口壓力、1#泵出口流量、2#泵出口流量；用EC20-4DA輸出電流信號給定EV2000-4T2000P頻率，另一路輸出4~20mA的電流信號到旁通閥。

四．工作原理  

    主電路圖如下：
 

    COM1的自由口協(xié)議中的波特率、數據位、停止位、效驗位必須與變頻器中設置一樣才能通訊上。EC20時(shí)刻檢測著(zhù)變頻器的頻率、電流、故障再反映到人機界面上。
 

六．結束語(yǔ) 

    本系統已完成，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，性能穩定，運行可靠，系統結構緊湊，節省能耗，便于維護。變頻器的頻率在40HZ左右穩定壓力，節能率達到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)濟效率，非常具有推廣價(jià)值。