論文多機頭活塞式冷水機組電控系統(tǒng)PLC改造

1、基于PLC多機頭活塞式冷水機組電控系統(tǒng)改造 摘要：針對多機頭活塞式冷水機組設(shè)計了新的PLC控制系統(tǒng)，替代了原繼電器控制系統(tǒng)。詳細介紹了通過邏輯程序，以不同數(shù)量的壓縮機組合構(gòu)成多種運行模式，完成冷量控制，以實現(xiàn)最優(yōu)過程控制?，F(xiàn)場運行多年，表明該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，高效節(jié)能，符合設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：冷水機組 壓縮機 PLC 控制模式electrical control system Alteration of Multi-head piston chillerBased on PLC ControlAbstract： the new PLC control system For Multi-head (c

2、ompressor) piston chiller is designed ，replacement of the original（old哪個好） relay control system. introduces in detail through logic program , with the variety of operation mode for combination of the different number of compressor unit，the refrigerating capacity is controlled, in order to achieve op

3、timal process control.It is proved through Running for many years that this system is steady, high efficiency and energy saving, with the design requirements.Keywords：chiller；compressor； PLC； control mode目前國內(nèi)的冷水機組自動運行控制基本有三種方式：單片機、PLC和繼電器控制。對于繼電器邏輯控制，由于繼電器觸點在長時間使用情況下將會出現(xiàn)觸點的粘連、打火放電或勵磁線圈燒毀等現(xiàn)象，導(dǎo)致繼電器觸點誤

4、動或拒動，控制邏輯不能正常執(zhí)行，使得系統(tǒng)的安全可靠性差，事故隱患潛在，造成機組不能正常運行，甚至對整個機組的安全運行構(gòu)成威脅。本文針對某單位六機頭（6臺壓縮機）活塞式冷水機組運用PLC對原繼電器控制系統(tǒng)進行改造，即解決上述問題，又能在編制程序中，根據(jù)制冷所需溫度，輔之以不同數(shù)量的壓縮機組合，形成高效運行模式，使機組配置得到充分利用，能耗降到最低，延長機組壽命。1 機組最優(yōu)化運行控制模式控制運行方式采用自動和手動兩種。手動方式主要用于調(diào)試、應(yīng)急情況下使用。每臺機組單獨控制，當某臺發(fā)生故障需要維修調(diào)試，將開關(guān)撥到手動位即可。自動運行以實現(xiàn)其自動高效、節(jié)能、延長設(shè)備使用壽命等綜合效益的最優(yōu)化為目的。

5、機組自動運行調(diào)節(jié)由進入房間的冷媒水溫度來決定。即通過跟蹤房間的冷媒水溫度的變化來制定機組相應(yīng)運行模式?？照{(diào)工況要求機組冷媒水出水溫度穩(wěn)定在7，考察實地情況房間內(nèi)空調(diào)末端風機盤管選型偏大，從節(jié)能和空調(diào)舒適性角度考慮，冷媒水溫度在12以內(nèi)基本就能保證房間空調(diào)效果，這樣，改造的總體思路是機組冷媒水溫度在7-12之間運行。為此，設(shè)定12、7、6.8和5四個溫度控制點(可按實際情況進行溫度設(shè)置的修改)。12是溫度上限，是所有壓縮機啟動條件；6.8是溫度下限，是所有壓縮機停機條件。7為控制部分壓縮機停止的條件；5為低溫報警故障點。通過控制運行壓縮機不同的臺數(shù)使冷媒水溫度穩(wěn)定在7-12之間。為了機組高效節(jié)能

6、、延長壽命，提高自動化水平，控制模式采用兩回路三種組合配置以及六個運行循環(huán)狀態(tài)。6臺壓縮機分兩回路，1、2、3臺為第一回路；4、5、6臺為第二回路。兩回路的設(shè)備配置， 可以有三種運行方式：兩回路同時運行； 一回路運行而另一回路停機； 兩回路同時停機。自動運行控制模式分為6種循環(huán)狀態(tài)，簡介如下：循環(huán)一：（1）當冷媒水溫度第一次升到12上限時，按第1、2、3、4、5、6臺順序啟動兩回路壓縮機；（2）當冷媒水溫度變化降至7時，停止先啟動的第一回路（按先啟先停順序停機），后啟動的第二回路繼續(xù)運行。當溫度又回升到7-12之間，兩回路運行狀態(tài)不變；當冷媒水溫度繼續(xù)回升到12以上，重新啟動已停止的第一回路（

7、按原來順序啟機），兩回路同時運行；（3）當冷媒水溫度變化低于7，繼續(xù)下降到6.8下限時，兩回路全部停止工作。經(jīng)過一段時間，當溫度開始回升，機組狀態(tài)不變，只有到12以上，才開始第二次循環(huán)起機；（4）當溫度繼續(xù)下降到5故障點時，機組報警停機。循環(huán)二：（1）經(jīng)過第一次循環(huán)，當冷媒水溫度升到12上限后，開始第二次循環(huán)起機，按第2、3、1、5、6、4臺順序啟動兩回路壓縮機；（2）當冷媒水溫度變化降至7時，停止先啟動的第一回路（按先啟先停順序停機），后啟動的第二回路繼續(xù)運行。當溫度又回升到7-12之間，兩回路運行狀態(tài)不變；當冷媒水溫度繼續(xù)回升到12以上，重新啟動已停止的第一回路（按原來順序啟機），兩回路同

8、時運行；（3）當冷媒水溫度變化低于7，繼續(xù)下降到6.8下限時，兩回路全部停止工作。經(jīng)過一段時間，當溫度開始回升，機組狀態(tài)不變，只有到12以上，才開始第三次循環(huán)起機；（4）當溫度繼續(xù)下降到5故障點時，機組報警停機。由循環(huán)一到循環(huán)六，之后再由循環(huán)一到循環(huán)六，六種循環(huán)狀態(tài)成環(huán)形循環(huán)，每次循環(huán)起機，遵循6臺壓縮機輪流坐莊式啟機并且遵循先啟先停原則，保證機組壽命延長且均等。六種循環(huán)狀態(tài)見表1。表1 壓縮機六種循環(huán)狀態(tài)t12 啟機6.8t7 停一回路5.5t6.8 停兩回路循環(huán)1回路1回路2機1機2機3機4機5機6?；芈? 機1機2機3?；芈?機4機5機6循環(huán)2回路1回路2機2機3機1機5機6機4?；芈?

9、 機2機3機1?；芈?機5機6機4循環(huán)3回路1回路2機3機1機2機6機4機5?；芈? 機3機1機2?；芈?機6機4機5循環(huán)4回路2回路1機4機5機6機1機2機3?；芈?機4機5機6?；芈? 機1機2機3循環(huán)5回路2回路1機5機6機4機2機3機1?；芈?機5機6機4?；芈?機2機3機1循環(huán)6回路2回路1機6機4機5機3機1機2?；芈?機6機4機5?；芈?機3機1機22 PLC控制系統(tǒng)改造和設(shè)計2.1電氣控制系統(tǒng)硬件配置對原電氣控制系統(tǒng)安全保護部件如高、低壓力控制器、油壓差控制器、水流開關(guān)等安全控制部件和空氣開關(guān)全部保留，由于原冷卻水、冷媒水兩個溫度模擬量信號采集溫度控制器可靠性差，改用先進可靠帶

10、開關(guān)量輸出的數(shù)顯儀表，它可根據(jù)所需設(shè)置溫度點（如12、7、6.8），設(shè)置輸出開關(guān)量，并且顯示所測量的溫度。除原來主電路接線基本保持不變外，對各控制電路接線和電器部件中的中間繼電器、時間繼電器等全部以PLC來替換。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原控制要求，每臺機組有高、低壓力、油壓差、過流保護、水流開關(guān)、溫度控制器等22個儀表測量點，和1個自動手動轉(zhuǎn)換按鈕、1個報警復(fù)位按鈕、1個機組急停按鈕、6個手動壓縮機開關(guān)按鈕，共占用PLC的31個輸入通道。控制6臺壓縮機啟停的12個交流接觸器線圈（每臺壓縮機2個獨立繞組）、6個壓縮機過載指示燈、兩回路的4個高低壓指示燈、1個報警蜂鳴器共占用PLC的23個輸出點。對于其他故

11、障指示燈串接在相應(yīng)安全保護器件的輸入點上。由此，選用日本三菱公司FX1N-60MR型60點繼電器輸出型的PLC，輸入點36個，輸出點24個。PLC輸入輸出信號如表2所示。表2 PLC輸入輸出信號分配輸入編號說明輸入編號說明輸出編號輸出編號X0溫度超過12X6壓縮機1油壓差Y0報警器Y101號機繞組1運行 X1溫度降到7X10壓縮機2油壓差Y2壓縮機1過載報警燈Y111號機繞組2運行X3溫度降到6.8X12壓縮機3油壓差Y3壓縮機2過載報警燈Y122號機繞組1運行X5溫度超過5X14壓縮機4油壓差Y4壓縮機3過載報警燈Y132號機繞組2運行X2報警復(fù)位X16壓縮機5油壓差Y5壓縮機4過載報警燈Y

12、143號機繞組1運行X4手/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)X20壓縮機6油壓差Y6壓縮機5過載報警燈Y153號機繞組2運行X7壓縮機1過載X26冷卻水斷水Y7壓縮機6過載報警燈Y164號機繞組1運行X11壓縮機2過載X27冷媒水斷水Y174號機繞組2運行X13壓縮機3過載X30急停鍵Y24回路1排氣壓高燈Y205號機繞組1運行X15壓縮機4過載X31壓縮機1手動鍵Y25回路2排氣壓高燈Y215號機繞組2運行X17壓縮機5過載X32壓縮機2手動鍵Y26回路1吸氣壓低燈Y226號機繞組1運行X21壓縮機6過載X33壓縮機3手動鍵Y27回路2吸氣壓低燈Y236號機繞組2運行X22回路1低壓X34壓縮機4手動鍵X24回

13、路2低壓X35壓縮機5手動鍵X23回路1高壓X36壓縮機6手動鍵X25回路2高壓 2.2 PLC軟件設(shè)計 PLC程序設(shè)計采用模塊化思想，由故障報警模塊、機組啟動模塊、機組停車模塊和循環(huán)模塊組成。機組控制采用自動和手動兩種方式，其自動控制流程圖見圖1。故障報警模塊完成制冷機組在運行中故障檢測、報警并根據(jù)故障種類自動做出相應(yīng)調(diào)整。如果兩個水流開關(guān)動作，PLC會自動報警停機，而且能指示故障部位；如果高、低壓力控制器動作，PLC自動停止報警回路的所有壓縮機，發(fā)出聲光報警；如果壓縮機的油壓差控制器或過流保護器動作，PLC自動停止相對應(yīng)的壓縮機，發(fā)出聲光報警。不論何種故障，只要不進行人工復(fù)位，報警器一直接通，便于操作人員的診斷。機組啟動模塊在設(shè)計時主要考慮房間冷熱負荷變化，而且還要注意以下幾個方面的問題：1）機組有無故障，無故障啟機，有故障機組等待；2）機組要延時啟動，避免壓縮機啟動對電網(wǎng)的沖擊和壓縮機頻繁啟停。機組停機模塊考慮三個工作狀態(tài)。1）正常停機；2）故障停機 故障立即停機；這方面的故障有排氣壓力高、