论文多机头活塞式冷水机组电控系统PLC改造

1、基于PLC多机头活塞式冷水机组电控系统改造 摘要：针对多机头活塞式冷水机组设计了新的PLC控制系统，替代了原继电器控制系统。详细介绍了通过逻辑程序，以不同数量的压缩机组合构成多种运行模式，完成冷量控制，以实现最优过程控制。现场运行多年，表明该系统运行稳定，高效节能，符合设计要求。关键词：冷水机组 压缩机 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哪个好） 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目前国内的冷水机组自动运行控制基本有三种方式：单片机、PLC和继电器控制。对于继电器逻辑控制，由于继电器触点在长时间使用情况下将会出现触点的粘连、打火放电或励磁线圈烧毁等现象，导致继电器触点误

4、动或拒动，控制逻辑不能正常执行，使得系统的安全可靠性差，事故隐患潜在，造成机组不能正常运行，甚至对整个机组的安全运行构成威胁。本文针对某单位六机头（6台压缩机）活塞式冷水机组运用PLC对原继电器控制系统进行改造，即解决上述问题，又能在编制程序中，根据制冷所需温度，辅之以不同数量的压缩机组合，形成高效运行模式，使机组配置得到充分利用，能耗降到最低，延长机组寿命。1 机组最优化运行控制模式控制运行方式采用自动和手动两种。手动方式主要用于调试、应急情况下使用。每台机组单独控制，当某台发生故障需要维修调试，将开关拨到手动位即可。自动运行以实现其自动高效、节能、延长设备使用寿命等综合效益的最优化为目的。

5、机组自动运行调节由进入房间的冷媒水温度来决定。即通过跟踪房间的冷媒水温度的变化来制定机组相应运行模式。空调工况要求机组冷媒水出水温度稳定在7，考察实地情况房间内空调末端风机盘管选型偏大，从节能和空调舒适性角度考虑，冷媒水温度在12以内基本就能保证房间空调效果，这样，改造的总体思路是机组冷媒水温度在7-12之间运行。为此，设定12、7、6.8和5四个温度控制点(可按实际情况进行温度设置的修改)。12是温度上限，是所有压缩机启动条件；6.8是温度下限，是所有压缩机停机条件。7为控制部分压缩机停止的条件；5为低温报警故障点。通过控制运行压缩机不同的台数使冷媒水温度稳定在7-12之间。为了机组高效节能

6、、延长寿命，提高自动化水平，控制模式采用两回路三种组合配置以及六个运行循环状态。6台压缩机分两回路，1、2、3台为第一回路；4、5、6台为第二回路。两回路的设备配置， 可以有三种运行方式：两回路同时运行； 一回路运行而另一回路停机； 两回路同时停机。自动运行控制模式分为6种循环状态，简介如下：循环一：（1）当冷媒水温度第一次升到12上限时，按第1、2、3、4、5、6台顺序启动两回路压缩机；（2）当冷媒水温度变化降至7时，停止先启动的第一回路（按先启先停顺序停机），后启动的第二回路继续运行。当温度又回升到7-12之间，两回路运行状态不变；当冷媒水温度继续回升到12以上，重新启动已停止的第一回路（

7、按原来顺序启机），两回路同时运行；（3）当冷媒水温度变化低于7，继续下降到6.8下限时，两回路全部停止工作。经过一段时间，当温度开始回升，机组状态不变，只有到12以上，才开始第二次循环起机；（4）当温度继续下降到5故障点时，机组报警停机。循环二：（1）经过第一次循环，当冷媒水温度升到12上限后，开始第二次循环起机，按第2、3、1、5、6、4台顺序启动两回路压缩机；（2）当冷媒水温度变化降至7时，停止先启动的第一回路（按先启先停顺序停机），后启动的第二回路继续运行。当温度又回升到7-12之间，两回路运行状态不变；当冷媒水温度继续回升到12以上，重新启动已停止的第一回路（按原来顺序启机），两回路同

8、时运行；（3）当冷媒水温度变化低于7，继续下降到6.8下限时，两回路全部停止工作。经过一段时间，当温度开始回升，机组状态不变，只有到12以上，才开始第三次循环起机；（4）当温度继续下降到5故障点时，机组报警停机。由循环一到循环六，之后再由循环一到循环六，六种循环状态成环形循环，每次循环起机，遵循6台压缩机轮流坐庄式启机并且遵循先启先停原则，保证机组寿命延长且均等。六种循环状态见表1。表1 压缩机六种循环状态t12 启机6.8t7 停一回路5.5t6.8 停两回路循环1回路1回路2机1机2机3机4机5机6停回路1 机1机2机3停回路2机4机5机6循环2回路1回路2机2机3机1机5机6机4停回路1

9、 机2机3机1停回路2机5机6机4循环3回路1回路2机3机1机2机6机4机5停回路1 机3机1机2停回路2机6机4机5循环4回路2回路1机4机5机6机1机2机3停回路2机4机5机6停回路1 机1机2机3循环5回路2回路1机5机6机4机2机3机1停回路2机5机6机4停回路1机2机3机1循环6回路2回路1机6机4机5机3机1机2停回路2机6机4机5停回路1机3机1机22 PLC控制系统改造和设计2.1电气控制系统硬件配置对原电气控制系统安全保护部件如高、低压力控制器、油压差控制器、水流开关等安全控制部件和空气开关全部保留，由于原冷却水、冷媒水两个温度模拟量信号采集温度控制器可靠性差，改用先进可靠带

10、开关量输出的数显仪表，它可根据所需设置温度点（如12、7、6.8），设置输出开关量，并且显示所测量的温度。除原来主电路接线基本保持不变外，对各控制电路接线和电器部件中的中间继电器、时间继电器等全部以PLC来替换。根据系统结构和原控制要求，每台机组有高、低压力、油压差、过流保护、水流开关、温度控制器等22个仪表测量点，和1个自动手动转换按钮、1个报警复位按钮、1个机组急停按钮、6个手动压缩机开关按钮，共占用PLC的31个输入通道。控制6台压缩机启停的12个交流接触器线圈（每台压缩机2个独立绕组）、6个压缩机过载指示灯、两回路的4个高低压指示灯、1个报警蜂鸣器共占用PLC的23个输出点。对于其他故

11、障指示灯串接在相应安全保护器件的输入点上。由此，选用日本三菱公司FX1N-60MR型60点继电器输出型的PLC，输入点36个，输出点24个。PLC输入输出信号如表2所示。表2 PLC输入输出信号分配输入编号说明输入编号说明输出编号输出编号X0温度超过12X6压缩机1油压差Y0报警器Y101号机绕组1运行 X1温度降到7X10压缩机2油压差Y2压缩机1过载报警灯Y111号机绕组2运行X3温度降到6.8X12压缩机3油压差Y3压缩机2过载报警灯Y122号机绕组1运行X5温度超过5X14压缩机4油压差Y4压缩机3过载报警灯Y132号机绕组2运行X2报警复位X16压缩机5油压差Y5压缩机4过载报警灯Y

12、143号机绕组1运行X4手/自动转换开关X20压缩机6油压差Y6压缩机5过载报警灯Y153号机绕组2运行X7压缩机1过载X26冷却水断水Y7压缩机6过载报警灯Y164号机绕组1运行X11压缩机2过载X27冷媒水断水Y174号机绕组2运行X13压缩机3过载X30急停键Y24回路1排气压高灯Y205号机绕组1运行X15压缩机4过载X31压缩机1手动键Y25回路2排气压高灯Y215号机绕组2运行X17压缩机5过载X32压缩机2手动键Y26回路1吸气压低灯Y226号机绕组1运行X21压缩机6过载X33压缩机3手动键Y27回路2吸气压低灯Y236号机绕组2运行X22回路1低压X34压缩机4手动键X24回

13、路2低压X35压缩机5手动键X23回路1高压X36压缩机6手动键X25回路2高压 2.2 PLC软件设计 PLC程序设计采用模块化思想，由故障报警模块、机组启动模块、机组停车模块和循环模块组成。机组控制采用自动和手动两种方式，其自动控制流程图见图1。故障报警模块完成制冷机组在运行中故障检测、报警并根据故障种类自动做出相应调整。如果两个水流开关动作，PLC会自动报警停机，而且能指示故障部位；如果高、低压力控制器动作，PLC自动停止报警回路的所有压缩机，发出声光报警；如果压缩机的油压差控制器或过流保护器动作，PLC自动停止相对应的压缩机，发出声光报警。不论何种故障，只要不进行人工复位，报警器一直接通，便于操作人员的诊断。机组启动模块在设计时主要考虑房间冷热负荷变化，而且还要注意以下几个方面的问题：1）机组有无故障，无故障启机，有故障机组等待；2）机组要延时启动，避免压缩机启动对电网的冲击和压缩机频繁启停。机组停机模块考虑三个工作状态。1）正常停机；2）故障停机 故障立即停机；这方面的故障有排气压力高、