利用PLC控制技术[1]--刘德勇

PLC限制技术在风机灵能化集中式管理改造的应用 技师专业论文 修理电工 PLC限制技术在风机灵能化集中式管理改造的应用 姓 名 身份证号412725197610106212 等 级高级技师 准考证号 培训单位佛山市机电技能培训中心 鉴定单位佛山市劳动社会保障局 日 期2008年10月29日 PLC限制技术在风机灵能化集中式管理改造的应用 刘德勇 中国移动通信集团佛山分公司 摘要 国家“十一五”规划纲要，对节能减排工作提出了详细要求。作为一个勇于担当社会责任的企业，中国移动也在主动转变经济增长方式。坚持节约减排，开发与节约并存，努力削减能源消耗，限制污染排放，自觉、自主、自发的开展节能减排工作。中国移动的节能减排工作主要体现在省电方面。目前，移动通信机楼的能耗占公司总能耗的73，而其中机楼空调能耗占机楼总能耗的51，因此，降低空调能耗是实现节能减排的重要措施之一。 基于此，中国移动通信集团佛山分公司在降低空调能耗方面做了大量的工作，并取得了肯定的成果。 关键词PLC限制技术 末端设备 节能改造 集中化限制 论文内容 传统的空调末端设备，通过温控驱动电动阀的方式来调整温度，这种工作方式简洁牢靠，是目前绝大多数建筑空调系统广泛采纳的限制方式。它的限制原理是在风柜机出风口处，安装一个温度传感器，采样冷风的实际温度，然后将该信号送给比例阀限制器，比例阀依据实际检测的温度与内部设定的温度进行比较，自动调整热交换器进水口阀门的开度。当实际温度比设定温度高则增加阀门开度，当实际温度比设定温度低则削减阀门开度，以此达到调温的目的。在比例阀限制器调整热交换器进水口阀门开度的过程中，是用增加进水的阻力来削减流体冷冻水在热交换器中的流淌速度。这样为了调温就奢侈了一大部分冷冻水的动能，奢侈的这一部分动能是由中心空调的冷冻泵赐予的。也就是说要冷冻泵电机消耗电能来实现调温的目的，这也就是采纳比例阀调温奢侈掉的电能。 随着能源的紧缺及人们节能意识的增加，目前有部分中心空调厂家已对空调的限制方式进行了改进，采纳变频器对空调电机进行限制。这种方法是将进水阀门的开度固定，利用变频器来动态的调整风机转速，以达到恒温的目的。这样就可以依据现场负荷的需求来调整风柜机电机的输出功率，从而避开了风柜机马达始终处于全速运行的状态，实现了削减空调能耗的目的，同时又能大大削减风机机械转动部分的磨损，增加电机的运用寿命。 目前，佛山移动分公司共有通信机楼5个，中心空调系统6套，末端设备（除风机盘管）风柜机新风机组100余台，这些设备都是常年不间断运行的。如图一所示，桂江机楼通信机房的风柜机是独立分散式运行管理，机房的温度调整依靠调整冷冻水的流量来进行限制，运行方式存在如下不足之处 （1）、空调风柜的变频器采纳一对一方式，配置成都佳灵变频器。对于多台风柜并联工作的系统，在一年当中气候的改变以及末端热负荷的改变，均会影响节能效果。当不须要全部满负荷工作时，不能够自动切换或卸载。 （2）、每周试运行柴油发电机和市电停电切换后，风柜机不能实现自启动。 （3）、温度波动较大。 （4）、主用和备用的风柜机不能实现自动地轮番运用和备用。 （5）、不能自动定期对机房新风机进行开启换风时间和换风次数限制，机房空气环境不够清爽 。 针对以上问题，对佛山移动分公司中心空调设备进行技术改造 技术改造主要依靠PLC程序限制器，PLC具有强大的程序编辑功能，可依据实际须要编程，实现对可空调风柜机自由排列、组合的限制。同时通过把变频器的FWD-COM接入端子接入输出继电器，实现对风柜机的自动启动、失电得电后自动启动、主备机组自动轮换和新风机的定时运行的限制。 如图二所示，在机房每楼层设置一个PLC程序限制器。为了能够精确反映机房实际温度，在机房适当位置设置电子式温度传感器和温度调整器。电子温度传感器把温度转换成0--10V的电压信号，与基准信号在温度调整器中进行差动比较放大，产生4---20mA的电流信号。限制信号送到变频器的限制电压输入端子，对变频器实行PID闭环限制，通过对变频器的参数调试及限制系数修正，使机房的温度与设定的温度一样，机房温度波动范围较少。 由于风柜和电机本身的特点，当电机速度过低时会大大降低两者的工作效率及影响电机的运用寿命。为杜绝以上状况出现，对变频器设置最低运行频率下限，使变频器在进行PID调整时不能无限制的降低电机速度，同时对空调运行实行阶梯限制。当正在运行的空调电机运行频率已达上限仍不能满意制冷需求时，假如程序运算满意增加空调的条件，PLC就会按依次发送启动信号给空调风柜机变频器，直到机房温度达到设定温度，而当机房温度下降之后，PLC会逐步将空调风柜机切除，直至能够满意机房制冷的最佳空调数量。依据中心空调风冷系统的特点，风量调整对房间内空气温度影响比水阀调整水量对空气温度的影响大，所以采纳以风量调整作为主调，水阀调整作为辅调的限制方式。当变频器频率输出达到运行下限时变频器的输出继电器延时动作，从而限制水阀的PID调整器的电源接通（水阀的PID调整在进行变频风量调整时无效）。这样就会保证整个风柜系统调整的合理化。 如图三所示，对PLC功能进行扩展，通过通信模块与变频器、PC进行连接，实现对空调设备的实时监控。可对空调运行数量及运行频率进行实时监控，大大增加设备的平安牢靠性。 技术改造的目的 针对南海分公司桂江机房空调风柜机存在的不足之处，利用PLC强大的程序编辑功能和其与变频器连接的扩展功能，实现用电子式温度传感技术和PID闭环限制对机房风机进行集中式智能化管理。 使机房风柜机实现如下功能 （1）、节约电能。对变频器实行闭环限制，能根椐机房温度，自动实时地调整风柜机电机的转速，实现风柜机的节电运行。 （2）、机房全部风机通过PLC集中限制，能使空调风柜机在失电复原供电后按预定的程序，实现自动、分开延时启动运行，减小风机同时启动对电网和用电设备的冲击，使负荷电流平滑增长，提凹凸压供电系统的稳定性。 （3）、变频器闭环限制，实现PID闭环限制，使机房内温度分布匀称和恒定，波动范围小。 （4）、按预先设定的程序对主用机和备用机进行自动轮换运用，实现机组自动切换和轮值功能，风柜机组能实现冗余备用，使机组部件磨损平均，防止备用设备生锈。 （5）、按预定的程序对新风机进行开启，对换风时间和换风次数进行限制，保持机房空气清爽环保，有利于机房工作人员的健康。 技术改造的效果 实现了对机房风机进行集中式智能化管理，实行机组群控，提高温度限制精度。当市电发生停电或油机测试时智能化限制系统按程序运行，自动启动空调风柜机，使空调得到刚好复原，缩短停机时间，减小机房温度波动；冗余备用风机按程序轮换运用，使机组部件磨损平均，防止备用设备生锈，延长机组的运用寿命；对新风机实行了定时启动、停止，保持了机房空气质量清爽，使机房空气质量得到提高，改善了机房环境；远程监控功能使机房风柜机得到实时监管，加强了设备管理，保障了空调平安运行。 （1）、桂江机房2/F、3/