基于臺達變頻器結合PLC與人機界面的中央空調上設計應用
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四、中央空調水泵風機變頻監(jiān)控系統
1、系統硬件組成
中央空調水泵風機變頻監(jiān)控系統的硬件結構圖如圖三所示，它由公司自來水恒壓泵、分包裝部二樓冷凍泵、質檢部老二樓空調機房水泵風機和基因部水泵風機四個子系統組成，對分布在不同部門的19臺變頻器實施遠程監(jiān)控。各部分說明如下：①、變頻器選用臺達VFD-P系列變頻器，該系列變頻器具有高可靠性，低噪聲，高節(jié)能，保護功能健全，內建功能強大的RS-485串行通訊接口，且RS-485串行通訊協議對用戶公開等特點。②、PLC作為控制單元，是整個系統的控制核心，選用臺達DVP24ES01R。運用其通訊指令編好程序，下載到PLC，然后將它與變頻器的RS-485串行通訊接口相連接，就可實現與變頻器的實時通訊。③、人機界面采用Hitech公司的PWS-3760，彩色10.4寸。它是新一代高科技可編程終端，專為PLC而設計的互動式工作站，具備與各品牌PLC連線監(jiān)控能力，適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中應用，可代替普通或工控計算機。其主要特點有：畫面容量大，可達255個畫面，畫面規(guī)劃簡單；使用ADP3全中文操作軟件，適用于WINDOWS95/WINDOWS98環(huán)境，巨集指令豐富，編程簡單；具有交互性好，抗干擾能力強，通訊可靠性高；自動化程度高，操作簡單方便，故障率低，壽命長，維修量少。其主要功能有：設計者可依需要編輯出各種畫面，實時顯示設備狀態(tài)或系統的操作指示信息；人機界面上的觸摸按鍵可產生相應的開關信號，或輸入數值、字符給PLC進行數據交換，從而產生相應的動作控制設備的運行；可多幅畫面重疊或切換顯示，顯示文字、數字、圖形、字符串、警報信息、動作流程、統計資料、歷史記錄、趨勢圖、簡易報表等。④、RS-485串行通訊辦法：RS-485采用平衡發(fā)送接收辦法，它具有傳輸距離長、抗干擾能力強和多站能力的優(yōu)點。
圖三 變頻監(jiān)控系統硬件結構圖
2、人機界面畫面設計
本系統人機界面所有畫面均由ADP3全中文軟件進行設計，有主畫面、參數設定、運轉設定、參數顯示、狀態(tài)信息、報警信息和幫助等畫面，經ADP3軟件編譯無誤后，從個人電腦中下載到人機界面即可使用。人機界面與PLC之間通過RS232通訊電纜以主從辦法進行連接。由PLC對人機界面的狀態(tài)控制區(qū)和通知區(qū)進行讀寫達到兩者之間的信息交互。PLC讀人機界面狀態(tài)通知區(qū)中的數據，得到當前畫面號，而通過寫人機界面狀態(tài)控制區(qū)的數據，強制切換畫面。參數顯示畫面之一如圖四所示。
圖四 基因部中央空調風機水泵1#監(jiān)控畫面
用戶需要監(jiān)視19臺水泵風機的電壓、電流以及頻率的大小。因此為它們分別設置三組數值顯示區(qū)，分別顯示電壓、電流與頻率值，這是運用元件中的數值顯示功能實現的。系統啟動后，19臺變頻器周期性地向PLC回復其工作狀態(tài)，經PLC處理后送人機界面，這樣人機界面就可以實時顯示這三組數值。數值的格式、位數和精度等根據實際情況在數值顯示的屬性框中設置。
3、系統控制方法
本系統要求對分布在不同部門、距離較遠的19臺變頻器實施遠程監(jiān)控，能在中央監(jiān)控室的人機界面上自動/手動設定、修改和寫入頻率值與啟停各臺變頻器，可實時監(jiān)測到中央空調水泵風機電機實際工作電壓、電流、頻率的大小，并具有聲光報警等功能。具體控制方法是：采用一臺DVP-PLC、一臺人機界面PWS-3760和19臺VFD-P系列變頻器通過RS-485串行通訊辦法組成一個實時通信網絡（如圖三所示）,在現場設定好19臺變頻器的通信參數，如控制辦法為RS-485通訊指令，通訊地址：1-19，波特率為9600，通訊資料格式等；設計系統PLC程序，程序流程圖如圖五所示。要求手動控制有即時設定、修改和寫入頻率值與啟停各臺變頻器等功能，自動控制采用二個時段控制，可以隨時設定二個時段值和對應的二個頻率值，現使用時段值一：7：30對應頻率一 45HZ，時段值二：23：00對應頻率二 35HZ。程序設計參照VFD-P變頻器通訊協議，采用PLC與變頻器間的一些RS-485通訊指令實現系統的遠程監(jiān)控，還可通過打印機實現報表的打印。
圖五 系統程序流程圖
五、結束語
采用交流變頻調速器對中央空調系統的水泵、風機進行節(jié)能改造，不但操作簡單方便、節(jié)約電能降低生產成本，而且大大地改善水泵風機的運行條件，減少水泵、風機、閥門等的維護量。本變頻改造項目及監(jiān)控系統自2002年5月投運以來，已連續(xù)運行二年多，系統運行可靠平穩(wěn)，通訊數據準確及時，使設備管理規(guī)范化，提高了工作效率，需要在線改變的量為時段與頻率的設定值，采用人機界面作為人機交互工具，簡單直觀，便于操作。PLC作為中央處理單元，兩者在變頻監(jiān)控系統中結合使用，實現了該系統的遠程監(jiān)控、手動即時變頻和自動分時段變頻等功能，在實際使用中取得良好的效果，值得推廣到其他行業(yè)應用。
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