基于PLC的冷却水泵温度控制设计.pdf

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1、科技信息基于PLC的冷却水泵温度控制设计广东省佛山市三水区工业中等专业学校陆晚兴［摘要］本文利用PLC、触摸屏和变频调速技术，对中央空调水循环系统进行了分析并对冷却水泵实施了温度闭环自动控制，节能效果好，自动化程度高。［关键词］冷却水泵PLC控制变频控制触摸屏控制一、引言换前的数字量。中央空调系统的最大负载能力是按负荷最大的条件来设计的，存在着很大宽裕度。近年来许多厂商也对主机进行变频调速，但与之相配套的冷却水泵却仍在高负荷状态下运行，这样，存在很大的能耗。为使循环水量与负荷变化相适应，达到节能的目的。现采用PLC、变频调

2、速技术和触摸屏对冷却水泵进行温度闭环自动控制，根据负载轻重自动调整水泵的运行频率。这种方法一次投入成本高，但节能效果好、自动化程度高。二、控制目标（1）两台冷却水泵M1、M2为一备一用，现仅以冷却水泵的电气控制系统为例进行节能设计。（2）正常情况下，系统运行在变频节能状态，其上限运行频率为50Hz，下限运行频率为30Hz；当节能系统出现故障时，可以启动原水泵的控制回路使电动机投入工频运行。（3）在变频节能状态下可以自动调节频率，也可以手动调节频率，每次的调节量为0.5Hz。（4）自动调节频率时，采用温差控制，两台冷却水泵可

3、以进行手动图1冷却水泵的主电路原理图图2电气系统控制框图轮换。4、程序设计（5）上述的所有操作均可通过触摸屏来进行。控制程序主要由以下几部分组成：三、设计步骤①冷却水回进水温度检测及温差计算程序1、方案分析CHl通道为冷却水进水温度（D20），CH2通道为冷却水回水温度冷却水循环系统中，PLC通过温度传感器及温度模块将冷却水的（D21），D25为冷却水回进水温差。其程序如图3所示。回水温度和进水温度读入内存，根据出水和进水的温差值来控制变频器的转速，调节冷却水的流量，控制热交换的速度。因此，对冷却水来说，以回水和进水的温差

4、作为控制依据，实现回水和进水的恒温差控制是比较合理的。温差大，说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，加大冷却水的循环速度；温差小，说明冷冻机组产生的热量小，应降低冷却泵的转速，减缓冷却水的循环速度，达到节能的目的。因此，冷却水系统的控制可采用变频调速来实现，变频器的频率采用定温差控制，冷却水的进回水温差控制在4.5～5℃。根据控制目标，冷却水泵的主电路原理图如图1所示。图中KM1、KM2分别为M1、M2的变频接触器，KM3、KM4为工频接触器，变频接触器通过变频器进行控制，工频接触器通过继电器电路进行控制，并且，他

5、们相互之间有电气互锁。图3冷却水出进水温度检测及温差计算程序控制部分通过铂热电阻温度传感器（Pt100、3线100）采集冷却水的②D/A转换程序回水和进水温度，然后通过与之连接的日本三菱电机小型PLC系列进行D/A数模转换的数字量存放在数据寄存器D1010中，它通过FX2N—4AD—PT热电阻接口特殊功能模块，将采集的模拟量转换成数FX2N-2DA模块将数字量变成模拟量，由CHl通道输出给变频器，从而字量传送给PLC，再通过PLC进行运算，将运算的结果通过FX2N—4DA控制变频器的转速以达到调节水泵转速的目的。其程序如图

6、4所示。将数字量转换成模拟量（DC0~10V）来控制变频器的转速。触摸屏可以发出控制信号，并能对系统的运行进行监视，其系统控制框图如图2所示。2、程序设计思路根据系统的控制要求，该程序包括了冷却水回进水温度检测及温差计算程序、D/A转换程序、手动调速程序、自动调速程序以及变频器的启、停、报警、冷却泵的轮换等控制程序。3、PLC和触摸屏的软元件分配如下：X0：变频器报警输出信号；M0：冷却泵起动按钮；M1：冷却泵停止按钮；M2：冷却泵手动加速；M3：冷却泵手动减速；M5：变频器报警复位；M6：冷却泵M1运行；M7：冷却泵M2

7、运行；M10：冷却泵手／自动调速切换；Y0：变频运行信号(STF)；Y1：变频器报警复位；Y4：变频器报警指图4D/A转换程序示；③手动调速程序Y6：冷却泵自动调速指示；Y10：冷却泵M1变频运行；Y11：冷却泵M2为冷却泵手动转速上升（上升沿有效），每按一次频率上升M2变频运行。0.5Hz，M3为冷却泵手动转速下降（上升沿有效），每按一次频率下降数据寄存器D20为冷却水进水温度，D21为冷却水回水温度，D250.5Hz，冷却泵手动/自动频率调整的上限都为50Hz，下限都为30Hz，其为冷却水进回水温差，D1001为变频器

8、运行频率显示，D1010为D/A转程序如图5所示。—123—科技信息6、系统接线图根据系统控制要求、设计思路及PLC的I/O分配，可画出冷却泵的控制电路，如图9所示。图5手动调速程序④自动调速程序因冷却水温度变化缓慢，温差采集周期4S比较符合实际需要。当温差大于5℃时，变频器运行频率开始上升，每次调整0