變頻器在中央空調設計上的應用
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1、系統硬件組成
中央空調水泵風機變頻監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連線監控能力，適于在惡劣的工業環境中應用，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，畫面規劃簡單；使用ADP3全中文操作軟件，適用于WINDOWS95/WINDOWS98環境，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點。
圖三 變頻監控系統硬件結構圖
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對人機界面的狀態控制區和通知區進行讀寫達到兩者之間的信息交互。PLC讀人機界面狀態通知區中的數據，得到當前畫面號，而通過寫人機界面狀態控制區的數據，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#監控畫面
用戶需要監視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，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，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控，能在中央監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、風機進行節能改造，不但操作簡單方便、節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控系統自2002年5月投運以來，已連續運行二年多，系統運行可靠平穩，通訊數據準確及時，使設備管理規范化，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，兩者在變頻監控系統中結合使用，實現了該系統的遠程監控、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應用。
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