用PLC技術(shù)改造中央空調(diào)控制系統(tǒng)

一、中央空調(diào)系統(tǒng)控制要求

中央空調(diào)系統(tǒng)的啟動(dòng)／停止均設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)兩種方式。自動(dòng)方式用于聯(lián)鎖集中控制，手動(dòng)用于調(diào)試或檢修。各臺(tái)設(shè)備按工藝要求啟動(dòng)的順序?yàn)椋豪鋮s塔、冷卻水泵、冷凍水泵、制冷壓縮機(jī)，采用每臺(tái)設(shè)備啟動(dòng)后經(jīng)15s左右延時(shí)，再啟動(dòng)下一臺(tái)設(shè)備；停止的順序?yàn)閱?dòng)的逆序：制冷壓縮機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔。有必要的電氣保護(hù)和聯(lián)鎖。

此外，中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)有壓力保護(hù)和水流保護(hù)裝置。中央空調(diào)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)壓縮機(jī)吸氣壓力過(guò)低或壓縮機(jī)排氣壓力過(guò)高時(shí)，壓力保護(hù)繼電器動(dòng)作，并停止中央空調(diào)機(jī)組運(yùn)行；當(dāng)冷卻水或冷凍水不流動(dòng)時(shí)，相應(yīng)的水流保護(hù)繼電器動(dòng)作，壓縮機(jī)不能啟動(dòng)。

二、原中央空調(diào)電氣控制原理

1.主電路

主電路如圖1所示，有4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，分別是冷卻水塔風(fēng)機(jī)TM、冷卻水泵電機(jī)PM1、冷凍水泵電機(jī)PM2、壓縮機(jī)電機(jī)CM；電源由總開(kāi)關(guān)QS引入，熔斷器FU1為整個(gè)電氣線(xiàn)路的短路保護(hù)。熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4分別為T(mén)M、PM1、PM2、CM的過(guò)載保護(hù)。交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4分別控制TM、PM1、PM2、CM與電源的通、斷。

2.控制電路

控制電路如圖2所示。

啟動(dòng)控制過(guò)程(合上電源隔離開(kāi)關(guān)QS)：

（1）按下啟動(dòng)按鈕SB1，KM1三對(duì)主觸頭閉合（此時(shí)，時(shí)間繼電器KT1獲電，計(jì)時(shí)開(kāi)始），冷卻塔電動(dòng)機(jī)TM啟動(dòng)；

（2）通過(guò)時(shí)間繼電器KT1延時(shí)后，其延時(shí)閉合的常閉觸頭閉合，KM2三對(duì)主觸頭閉合（此時(shí)，時(shí)間繼電器KT2獲電，計(jì)時(shí)開(kāi)始），冷卻水泵電動(dòng)機(jī)PM1啟動(dòng)；

（3）再通過(guò)時(shí)間繼電器KT2延時(shí)后，其延時(shí)閉合的常閉觸頭閉合，KM3三對(duì)主觸頭閉合（此時(shí)，時(shí)間繼電器KT3獲電，計(jì)時(shí)開(kāi)始），冷凍水泵電動(dòng)機(jī)PM3啟動(dòng)；

（4）再通過(guò)時(shí)間繼電器KT3延時(shí)后，其延時(shí)閉合的常閉觸頭閉合，KM4三對(duì)主觸頭閉合，壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)CM啟動(dòng)。

停機(jī)控制過(guò)程：

第一，按下停止按鈕SB8，KM4三對(duì)主觸頭斷開(kāi)，壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)CM停機(jī)；

第二，按下停止按鈕SB7，KM3三對(duì)主觸頭斷開(kāi)，冷凍水泵電動(dòng)機(jī)PM2停機(jī)；

第三，按下停止按鈕SB6，KM2三對(duì)主觸頭斷開(kāi)，冷卻水泵電動(dòng)機(jī)PM3停機(jī)；

第四，按下停止按鈕SB5，KM1三對(duì)主觸頭斷開(kāi)，冷卻塔電動(dòng)機(jī)TM停機(jī)；

第五，電路工作時(shí)，應(yīng)具有一定的保護(hù)功能動(dòng)作停機(jī)；

第六，關(guān)閉電源隔離開(kāi)關(guān)。

3.基本控制環(huán)節(jié)

自保持電路：KM1、KM2、KM3、KM4的常開(kāi)觸點(diǎn)分別并聯(lián)于啟動(dòng)按鈕SB1、SB2、SB3、SB4的常開(kāi)觸頭兩端，起自鎖作用。

時(shí)間（延時(shí)）、順序控制電路：首先是KM1、KM2、KM3、KM4的常開(kāi)觸頭分別串聯(lián)于下一電路中動(dòng)作，然后是延時(shí)電路的KT1、KT2、KT3常開(kāi)觸點(diǎn)分別串聯(lián)于下一電路中動(dòng)作。

聯(lián)鎖電路：KM1、KM2、KM3 、KA1、KA2的常開(kāi)觸點(diǎn)分別串聯(lián)于下一啟動(dòng)電路中 ；KM4、KM3、KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)分別并聯(lián)于停止按鈕SB7、SB6、SB5的常閉觸點(diǎn)。

保護(hù)電路：

第一，F(xiàn)U2串聯(lián)于控制回路中，起短路保護(hù)作用；FR1、FR2、FR3、FR4的常閉觸點(diǎn)分別串聯(lián)于各自支路中，分別對(duì)每一部分電動(dòng)機(jī)起過(guò)載保護(hù)作用。

第二，當(dāng)壓縮機(jī)吸汽壓力過(guò)低或壓縮機(jī)排汽壓力過(guò)高時(shí)，低壓繼電器KA3、高壓繼電器KA4保護(hù)動(dòng)作，空調(diào)機(jī)組自動(dòng)按正確順序停機(jī)。

第三，當(dāng)冷卻水系統(tǒng)或冷凍水系統(tǒng)水流流量不足，水流開(kāi)關(guān)KA1、KA2保護(hù)動(dòng)作，空調(diào)機(jī)組自動(dòng)按正確順序停機(jī)。

三、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.確定輸入／輸出設(shè)備

手動(dòng)方式。

輸入設(shè)備共12個(gè)輸入點(diǎn)：4個(gè)啟動(dòng)按鈕（SB1、SB2、SB3、SB4）、4個(gè)停機(jī)按鈕(SB5、SB6、SB7、SB8)、2個(gè)水流開(kāi)關(guān)（KA1、KA2）、2個(gè)壓力繼電器觸點(diǎn)（KA3、KA4）；

輸出設(shè)備共4個(gè)輸出點(diǎn)：4個(gè)交流接觸器（KM1、KM2、KM3、KM4）。

2.PLC的選型

中央空調(diào)PLC控制系統(tǒng)手動(dòng)操作方式有輸入信號(hào)12個(gè)，輸出信號(hào)為4個(gè)，均為開(kāi)關(guān)量；自動(dòng)操作方式有輸入信號(hào)6個(gè)，輸出信號(hào)為4個(gè)，也均為開(kāi)關(guān)量。

根據(jù)I／O信號(hào)的數(shù)量、類(lèi)型及控制要求，同時(shí)考慮到維護(hù)、改造和經(jīng)濟(jì)等諸多因素，選用學(xué)校現(xiàn)有的三菱FX2n-48MR主機(jī)，繼電器型輸出口，可用于交流電源，共有24個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)和24個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)，可滿(mǎn)足控制要求。

3.I／O地址編號(hào)

見(jiàn)表1。

4.I／O接線(xiàn)圖（略）

5.輸入輸出接口連接說(shuō)明

（1）輸入接線(xiàn)說(shuō)明：輸入接線(xiàn)方式為匯點(diǎn)式輸入；標(biāo)記為L(zhǎng)及N的端子，接入工頻電源，一般85V至260V均可使用，作為PLC的原始工作電源；按鈕SB屬于無(wú)源觸點(diǎn)，接于輸入端及COM端間，其間電源由機(jī)內(nèi)24V電源提供，COM端為機(jī)內(nèi)電源的負(fù)極。

（2）輸出接線(xiàn)說(shuō)明：輸出接線(xiàn)方式為分組式輸出；不對(duì)應(yīng)的輸出口與COM端是不能構(gòu)成通路的，在用戶(hù)手冊(cè)上，可查到該機(jī)型輸出口和各個(gè)COM端的對(duì)應(yīng)情況；輸出電源220V AC接于COM端與各輸出口之間，接觸器線(xiàn)圈KM1～KM4使用相同的電源，因此接于同一COM端；電源側(cè)接入5A熔斷器用于短路保護(hù)；輸入口與輸出口的COM端是相互隔離的。

四、PLC程序輸入與調(diào)試（模擬調(diào)試）步驟

第一，啟動(dòng)FXGPWIN軟件，單擊“新建”快捷按鈕，新建文件，選擇所使用的PLC類(lèi)型（FX2n）；

第二，在“視圖”菜單欄的下拉菜單中選擇“梯形圖”方式顯示；

第三，在“梯形圖”顯示窗口中，將光標(biāo)定位于左上角，選擇功能圖上的各種元件，開(kāi)始自左向右，由上而下的編制梯形圖程序，如圖3所示；

第四，單擊“工具”菜單欄中的“轉(zhuǎn)換”菜單，或單擊快捷按鈕“轉(zhuǎn)換”，對(duì)編制好的程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換；

第五，單擊“PLC”菜單欄中的“遙控運(yùn)行／停止”，選擇“停止”，使PLC處于停止運(yùn)行狀態(tài)；

第六，單擊“PLC”菜單欄中的“PLC存儲(chǔ)器清除”，將PLC存儲(chǔ)器清空；

第七，單擊“PLC”菜單欄中的“傳送”菜單中的“寫(xiě)出”，填寫(xiě)PLC的范圍，將程序下載到PLC中；

第八，單擊“PLC”菜單欄中的“遙控運(yùn)行／停止”，選擇“運(yùn)行”，使PLC處于運(yùn)行狀態(tài)；

第九，選擇“監(jiān)控／測(cè)試”菜單中“開(kāi)始監(jiān)控”，可在屏幕中看到運(yùn)行過(guò)程中各觸點(diǎn)的接通與斷開(kāi)狀態(tài)；

第十，選擇“監(jiān)控／測(cè)試”菜單中“強(qiáng)制ON／OFF”，在對(duì)話(huà)框中輸入元件名，選擇“設(shè)置”，點(diǎn)擊確認(rèn)，進(jìn)行模擬輸入操作，并觀(guān)察輸出結(jié)果。

筆者通過(guò)PLC技術(shù)對(duì)設(shè)備電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，并在教學(xué)中得以應(yīng)用，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中央空調(diào)系統(tǒng)電氣控制，認(rèn)識(shí)PLC技術(shù)在中央空調(diào)的應(yīng)用，掌握PLC的程序的寫(xiě)入、控制過(guò)程及安裝、調(diào)試、運(yùn)行等操作。

（作者單位：中山市技師學(xué)院）