PLC冷却水泵节能循环控制系统

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1、P L C 冷 却 水 泵 节 能 循 环 控 制 系 统2 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除目录摘要 . 前言 .第一章 实际中的应用 .第二章 主要任务 . 第三章 具体设计要求 . 第四章 系统软件设计 .2346784 . 1设备名称.84 . 2控制方案 .84.2.1 控制功能 .84.2.2 具体控制方案.94.2.3 输入、输出分配表.104.2.4 控制综合接线.114.2.5 变频器参数设置 . .114.2.6 软件设计 .13总结 . . 致谢词 . . 参考文献 .资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除1415163 资料内容

2、仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除中央空调冷却水循环节能控制系统设计 摘要在现代工厂企业、办公大楼、商厦、酒店等环境中，中央空调 系统是不可缺少的，因此，中央空调的节能也是有待解决的关键技 术问题。中央空调系统除主机的耗能外风机、冷冻、冷却泵进行调 节，这就需要有较好的自动控制模块。现在，随着电力电子技术、 微电子技术的发展，应用变频调节技术与 PLC 自动控制系统可以大 幅度节约电能和提高系统的自动程度，并使系统具有运行可靠、结 构简化、维护维修方便等优点。本文简单阐述了中央空调系统的工作原理，并具提研究冷却水 循环控制系统在节能方面的自动控制模块。主要对冷却水进出温差 和进水

3、温度进行混合控制，最终使中央空调冷却水循环节能控制系 统达到节能的目的。中央空调系统足大型建筑物小町缺少的配套设施之一，其电能 的消耗非常大。由变频器、构成的控制系统应用在中央空调 的冷却水泵的节能改造中，使冷却水泵能随宅调负荷的变化而自动 变速运行，达到显著节能效果。关键词：PLC自动控制系统；自动控制；设计。资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除4 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除前言在传统的中央空调系统中，冷冻水、冷却水循环用电约占 系统用电的“，并且在冷冻主机低负荷运行中，其 耗电更为明显，冷冻水、冷却水循环用电约达。 因此对冷冻水、冷却水循环

4、系统的能量自动控制是中央空调节 能改造的重要组成部分。本文着重介绍 、变频器在冷却 水泵节能循环方面的应用。中央空调采用变频调速技术，使电机在很宽范围内平滑调 速，可将所有节流阀去掉，使管道畅通，可免去节流损耗。通 过改变电机转速而改变水的流速，从而改变水的流量，达到制 冷机的正常工作要求和平衡热负荷所需冷量要求，从而达到节 能的目的。电机的变频调速系统是由控制器进行切换和 控制的。资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除5 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除第一章 实际中的应用在实际生活中，大部分建筑的中央空调在一年当中，只有几十 天时间处于最大负荷。中

5、央空调负荷，始终处于动态变化之中，如 每天早晚，每季交替，每年轮回，环境及人文，实时影响中央空调 冷负荷。一般，冷负荷在 5%-60%范围内波动，大多数建筑物每年至 少 70%是处于这种情况。而大多数中央空调，因系数设计多数以最 大冷负荷为最大功率驱动。这样，造成实际需要冷负荷与最大功率 输出之间的矛盾，实际造成巨大能源浪费，给使用方造成巨额电费 支出，增加经营者的成本，降低经营竞争力。本文以中央空调冷却水控制系统的工作机理和工作特点为依 据，实时跟踪制冷机的排热需求和冷却塔排热能力的动态变化，建 立系统节能的复合控制方案。通过采集冷却水温度信息，实现跟踪 制冷机排热需求变化的优化节能，最大限

6、度地降低冷却水泵的耗 能。作为建筑内部重点耗能设备，中央空调系统的耗电一般要占整 座建筑电耗的 60%以上。由于设计时，中央空调系统必须按天气最 热、复活最大时设计，并且留 10-20%设计余量，然而实际上绝大部 分时间空调是不会运行在满复活状态下，存在较大的富余，所以节 能的潜力就较大，其中，冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减 载，冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节，存在很 大的浪费。因此空调系统采用变水量控制可以节约大量泵输送能 耗，中央空调的节能改造显得尤为重要。水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成，因此，不 可避免地存在较大载流损失和打流量、高压力、低温差的现象，

7、不资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除6 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除仅大量浪费电能，而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情 况。为了解决这些问题需使水泵随 着负载的变化调节水流量并关闭 旁通。再因水泵采用 Y-起动方式时，电机的起动电流均为其饿定 电流的 3-4 倍，如一台 90KW 的电动机其起动电流将达到 500A，在 如此大的电流冲击下，接触器，电动机的使用寿命大大下降，同 时，起动时的机械冲击和停泵时水锤现象，容易对机械散件、轴 承、阀门、管道等造成破坏，从而增加维修工作和备晶、备件费 用。综上，为了节约能源和费用，中央空调系统的节

8、能改造是势在 必行。中央空调冷却水控制系统属建筑物冷热电联产系统中的一个子 系统，该控制方式已经应用于中央空调节能控制装置变频调速 智能控制节能工作站中，该装置应用中实现了中央空调控制，经检 测：通过各智能控制子系统，在保证向用户提供优质安全的空调服 务同时，d45 中央空调的转换效率、系统耗能指标进行优化，使系 统设备的运行状况获得极大改善。资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除7 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除第二章主要任务本文设计的是冷却水循环控制系统。该系统由冷冻机、冷却水 泵、冷却水管、冷却塔和冷却塔风机组成。冷却水在通过冷冻主机 后，吸收

9、了冷冻主机释放的热量使自身温度升高。冷却泵将升了温 德冷却水压入冷却塔进行热交换而降温，降了温德冷却水又流过冷 冻机，如此不断循环。设计的主要任务是当中央空调冷却水出水温度高时（可事先设 置），加大冷却水流量，当中央空调冷却水出水温度低时，减少冷 却水流量，从而达到节能目的，当中央空调冷却水出水温度超过某 一限值时（通常为 37 度左右），整个系统必须保护性跳闸停机。中央空调冷却水系统节能混合控制的要求是:实时跟踪制冷机的 排热需求和冷却塔排热能力（即冷却水的进水温度）的动态变化。 最大限度地降低冷却水泵的耗能。系统实施节能控制的策略和算 法，以其工作过程的热力和动力学机理为基本依据资料内容仅

10、供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除8 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除第三章具体设计要求1、三台冷却水泵电动机，5.5KW，380V。1 号水泵先单台变频 运行，当频率上限信号（相对于进出水设定温差上限值）动作后转 为工频运行，并起动 2 号水泵变频运行；当频率下限信号（相对于 进出设定温差下限值）动作后，1 号水泵停机，2 号泵继续变频运 行，当频率上限信号又动作时，2 号泵转换为工频运行，起动 3 号 泵作变频运行，不断地如此循环转换。2、变频工频运行时，为保证安全，应先让变频器约 0.3 秒后才 断开变频接触器，再延迟时 0.5 秒后闭合工频接触器，再

11、延时 0.5 秒后投入另一台变频器工作。3、采用 PLC 或单片机+变频器的控制结构，或继电器+变频器 的结构均可。4、系统中应具有“手动”及“自动”操作功能，各种保护，确保 系统的安全运行，例如，变频与工频接触器应设置电气和机械两种 互锁，水泵电动机主电路应接有各种保护装置等资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除9 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除第四章1、设备名称冷却水泵节能循环运行控制中央空调有台冷却水泵，其型号是一 ，配用功率是；采用一台变频器的方案进行节能控 制，变频器及 控制系统都采用三菱的，型号分别是 及一（）。2、控制方案（）冷却水泵节

12、能循环控制主电路接线图（图）资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除10资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除图冷却水泵节能循环控制主电路接线图（）控制功能先确定冷却水泵变频器工作的最小工作频率（）及最 大工作频率（），将其设定为下限频率和上限频率并锁 定；变频冷却水泵的频率是取冷却水塔的出水温度信号进行调节， 当冷却水出水温度高于设定值时，频率优先无极上调，当冷却水出 水温度低于设定值时，频率无极下调；按温度变化来调节频率，出 水温度越高，变频器的输出频率越高，出水温度越低，变频器的输 出频率越低。冷却水塔出水温度由温度传感器 电压型温度传感器采集，将温度变

13、化反映到相应的电 阻变化，通过电阻的变化改变电压并送到变频器的输入、脚， 达到实现温度控制的目的。资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除11资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除具体控制方案：）先合起动号泵，单台变频运行；）当号泵的工作频率上升到上限切换频率时， 号泵将切换到工频运行，然后再合将变频器与号泵 相接，并进行软启动，此时号泵工频运行，号泵变频运行；）当号泵的工作平频率下降到设定的下限切换频率 时，则将断开，号泵停机，此时由号泵单台变频运 行；）当号泵的工作频率上升到上限切换频率时， 号泵将切换到工频运行，然后再合将变频器与号泵 相接，并进行软启动

14、，此时号泵工频运行，号泵变频运行；）当号泵的工作平频率下降到设定的下限切换频率 时，则将断开，号泵停机，此时由号泵单台变频运 行；）当号泵的工作频率上升到上限切换频率时， 号泵将切换到工频运行，然后再合将变频器与号泵 相接，并进行软启动，此时号泵工频运行，号泵变频运行；）当号泵的工作频率下降到设定的下限切换频率 时，则将断开，号泵停机，此时由号泵单台变频运行； 如此循环运行；）水泵投入工频运行时，电动机的过载由热继电器保护，并 有报警信号指示；）每台泵的变频接触器和工频接触器外部电气互锁及机械联 锁；1）变频与工频切换的过程：首先接通（变频器输出停止）一延时秒后断开变 频接触器一延时秒后合工频

15、接触器，一再延时秒合下一台 变频接触器一断开触点，实现从变频到工频的切换，1）变频与工频切换的条件：由变频器的上限切换频率（ ）和下限切换频率（）控制。资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除12资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除（3）输入、输出分配表（见表）表1 I/O端口分配表（4）控制综合接线图：（见图）资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除13资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除图冷却水泵节能循环运行控制综合接线图（）变频器参数设置=（上限切换频率信号）；=（下限切换频率2信号，标记为SU端 子）；=（标记为端

16、子的功能为2信号）； =（报警代码选择）；（操作模式为外部操作须外接电位器）；（）软件设计（见图、）资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除14资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除根据控制要求进觥编程，下面给出参考程序顺控图。图3 停止及热保护程序程序补充说明：在程序设计中为避免变频器在启动过程中 信号动作， 使、的定时时间大于变频器加速时 间。资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除15资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除图4 冷却水泵节能循环运行控制程序资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除16资料内

17、容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除总结本文介绍了可编程控制器、变频器在空调冷却水泵节能循环控 制系统中的应用。该系统利用了可编程控制器与变频器相结合组成 的控制系统，满足了对冷却水泵节能循环控制的要求。采用变频 器、对中央空调冷却水泵的改造，使冷却水泵能随空调负荷 的变化而自动变速运行，从而达到节能的目的，其节电效率可达 左右。由于冷却水泵采用变频器软启动、软制动，大大降行噪音减 小，温升降低、震动减少、负载运行顺滑平衡，电气故障比原来降 低，电机的使用寿命也相应延长。利用、变频器实现各种逻 辑控制，变频器启动控制及手动自动，工频变频转换和故障自 动切换等功能，使系统控制灵活方

18、便，功能更加完善。通过本次设计，我的知识领域得到了进一步扩展，专业技能得 到进一步的提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。另 外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。本 系统虽然已经按设计要求完成，但仍然还存在一些不足的地方，请 各位老师指正。资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除17资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除致谢词通过本次技师论文设计，我体会了很多。在此期间虽然遇到了 很多困难，但是在我的指导老师的帮助下最终圆满完成了此次技师 论文设计。在本次设计的过程中，我的指导老师对我的设计认认真 真的指导，对我不懂的问题一次有一次

19、不厌其烦的解答和帮助。指 导老师在设计的初期就方案的设计思想进行指导，在查阅参考资料 方面给我提供了很大的方便，在设计过程中出现的问题时及时给予 我明确方向，使我在设计中避免了许多不必要的人力、物力上的浪 费，使我将精力完全的投入到设计中去。在关键的问题上，他总是 带我一起探讨解决的方案，给我提出启发性的建议，鼓励我战胜困 难，找到答案。从而使我在这次的设计中得到锻炼，增强了我的自 主学习和动手能力，为胜任今后的工作岗位奠定了良好的基础传统 产业等广泛的应用。资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除1资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除参考文献1.吴启红 变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术实操指导书 2007 2.梁光武 PLC和变频器在中央空调教学系统中的应用 2009(2)3.贺哲荣.石帅军 流行PLC实用程序及设计 2006资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除