趙林燕

(瑞冬集團(tuán)股份有限公司,山東 德州 253000)

PLC在冰蓄冷空調(diào)機(jī)組的應(yīng)用

趙林燕

(瑞冬集團(tuán)股份有限公司,山東 德州 253000)

冰蓄冷技術(shù)是重要節(jié)能手段.根據(jù)市場需求及公司發(fā)展需要,公司決定立項開發(fā)冰蓄冷技術(shù).針對冷蓄冰空調(diào)系統(tǒng),設(shè)計了一套基于PLC控制蓄冰空調(diào)的系統(tǒng),本文對其硬件構(gòu)成和軟件實現(xiàn)做了介紹.同時主要研究的是基于SIEMENS S7-200系列的PLC在蓄冰工況的應(yīng)用.在軟件設(shè)計中,分析了各模塊的功能,給出了蓄冰工程流程框圖.在硬件設(shè)計中,分析了控制系統(tǒng)一般硬件的組成和擴(kuò)展方法.

PLC;空調(diào)系統(tǒng);監(jiān)控;冰蓄冷

冰蓄冷是我國電力移峰填谷、提高電網(wǎng)用電負(fù)荷率、改善電力投資綜合效益和減少CO2硫化物排放量來保護(hù)環(huán)境的重要方式.根據(jù)市場需求及公司發(fā)展需要,公司決定立項開發(fā)將冰蓄冷的方式運用到空調(diào)系統(tǒng)中.

1 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的整體設(shè)計方案

將冰蓄冷方式應(yīng)用到空調(diào)系統(tǒng)之中的設(shè)計原理.冰蓄冷這門技術(shù)是中央空調(diào)技術(shù)的發(fā)展方向.在實際的運行過程中,主要是通過在夜晚時用電設(shè)備所消耗的整體功率達(dá)到最低狀態(tài)時用電力制冰,并且將冰在存放裝置中進(jìn)行存放,而在日間的使用過程中將冰進(jìn)行融化產(chǎn)生冷氣,通過這種新型的技術(shù)可以使在白天用電設(shè)備消耗的功率過高的時間段內(nèi),空調(diào)系統(tǒng)所應(yīng)用的實際電量有效減少.在蓄冰空調(diào)系統(tǒng)實際運行時,制冷機(jī)的工作狀態(tài)可以分為兩種,也就是儲存冰的工作狀態(tài)以及制造冷氣的工作狀態(tài).在儲存冰的工況之中,低溫乙二醇溶液經(jīng)過制冷機(jī)的冷卻操作之后進(jìn)入到位于蓄冰裝置內(nèi)部的熱交換器內(nèi)部,使得蓄冰裝置內(nèi)部的水進(jìn)行快速的冷卻,并最終成為冰狀,在這一個過程結(jié)束以后,在蓄冰裝置內(nèi)部的水就會基本上被凍結(jié)住.在對冰融化進(jìn)行制冷的過程中,經(jīng)過板式換熱器進(jìn)行熱量交換后的乙二醇溶液再次送回原位,在夜晚用電設(shè)備所消耗的整體功率達(dá)到最低狀態(tài)時繼續(xù)使用.

蓄冰系統(tǒng)流程圖如圖1.

冰蓄冷系統(tǒng)主要由雙工況制冷主機(jī)、冷卻水泵、板換二次側(cè)冷凍水泵、冷卻塔、乙二醇泵、蓄冰裝置、板式換熱器、電動閥構(gòu)成.冰蓄冷系統(tǒng)主要由雙工況制冷主機(jī)、冷卻水泵、板換二次側(cè)冷凍水泵、冷卻塔、乙二醇泵、蓄冰裝置、板式換熱器、電動閥構(gòu)成.冰蓄冷系統(tǒng)采用主機(jī)上游串聯(lián)雙循環(huán)回路流程,該流程可以實現(xiàn)以下五種工作運行模式:雙工況主機(jī)制冰模式、融冰單供冷模式、雙工況主機(jī)單供冷模式、雙工況主機(jī)與融冰聯(lián)合串聯(lián)供冷模式、系統(tǒng)待機(jī)模式.

圖1 蓄冰系統(tǒng)流程圖

2 控制編程

2.1 控制流程圖(圖2)

圖2

2.2 PLC的硬件設(shè)計

綜合分析西門子、歐姆龍、施耐德三種品牌PLC組件及其軟件功能后,從開發(fā)簡單、使用方便、組態(tài)靈活、功能強(qiáng)大幾方面考慮選用了西門子的 SIMATIC S7-200系列PLC組件.

(1)詳細(xì)I/O分配.表1中列出了每種受控設(shè)備進(jìn)入程控系統(tǒng)的信號情況,程控系統(tǒng)以此作為系統(tǒng)配置和控制功能設(shè)計的依據(jù)和出發(fā)點.

表1 數(shù)字量信號的分配點

(2)模擬量分配如表2.模擬量轉(zhuǎn)換計算,例如溫度傳感器,-10~60℃與4~20mA相對應(yīng),以T表示溫度值,AIW0為PLC模擬量采樣值,則根據(jù)上式直接代入得出:T=70X(AIW0-6400)/25600-10.

3 上位機(jī)人機(jī)界面設(shè)計

采用WINCC制作人機(jī)交互界面,主要畫面由四個部分組成:開機(jī)畫面、狀態(tài)查詢畫面、用戶設(shè)置畫面、報警畫面,如圖3所示.

表2 模擬量信號的分配點

(1)觸摸屏開機(jī)畫面(操作面板).當(dāng)點擊"開機(jī)"鍵后,機(jī)組狀態(tài)顯示區(qū)將實時顯示機(jī)組當(dāng)前的狀態(tài).

圖3

(2)開關(guān)量狀態(tài)查詢.按畫面上方功能鍵"輸入輸出"進(jìn)入系統(tǒng)輸入輸出狀態(tài)查詢界面,可以查看當(dāng)前機(jī)組的所有輸入輸出狀態(tài).

(3)用戶參數(shù)設(shè)置.按"用戶參數(shù)"鍵,如果未登錄,將提示權(quán)限不夠,需點擊"用戶管理"進(jìn)入用戶管理界面,根據(jù)不同的操作權(quán)限選擇不同的用戶登錄.點擊"用戶登錄"按鈕彈出用戶管理對話框,輸入正確用戶名和密碼后,再次點擊用戶參數(shù),方可進(jìn)入用戶參數(shù)設(shè)定界面進(jìn)行相關(guān)操作.

(4)報警查詢和記錄.如果機(jī)組發(fā)生故障,可點擊"當(dāng)前報警"進(jìn)入查詢界面.待相關(guān)故障處理完畢后再進(jìn)行復(fù)位操作.

4 結(jié)語

PLC技術(shù)已廣泛應(yīng)用于許多控制領(lǐng)域,尤其是在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中,與其它控制器相比,具有無可比擬的優(yōu)點.

本文介紹了一種基于PLC、上位機(jī)監(jiān)控寓于一體,在設(shè)備布置上合理化、人性化,在程序編程上比較精簡、細(xì)致化,價格較為低廉,功能較為實用.通過PLC在冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用,驗證了PLC的可靠性,為樓宇自動系統(tǒng)的選型提供了思路,將來越來越多的PLC在冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)中的運用將日趨成熟.

[1] 范永勝、王岷.電氣控制與PLC應(yīng)用[M],北京:中國電力出版社,2007.

[2] 殷洪義.可編程控制器選擇、設(shè)計與維護(hù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.5 240-243.

TB657.2

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