基于臺達(dá)變頻器結(jié)合PLC與人機(jī)界面的中央空調(diào)上設(shè)計(jì)應(yīng)用
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四、中央空調(diào)水泵風(fēng)機(jī)變頻監(jiān)控系統(tǒng)
1、系統(tǒng)硬件組成
中央空調(diào)水泵風(fēng)機(jī)變頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)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(zhì)檢部老二樓空調(diào)機(jī)房水泵風(fēng)機(jī)和基因部水泵風(fēng)機(jī)四個(gè)子系統(tǒng)組成，對分布在不同部門的19臺變頻器實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控。各部分說明如下：①、變頻器選用臺達(dá)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(hù)功能健全，內(nèi)建功能強(qiáng)大的RS-485串行通訊接口，且RS-485串行通訊協(xié)議對用戶公開等特點(diǎn)。②、PLC作為控制單元，是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，選用臺達(dá)DVP24ES01R。運(yùn)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(shí)現(xiàn)與變頻器的實(shí)時(shí)通訊。③、人機(jī)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(shè)計(jì)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(yīng)用，可代替普通或工控計(jì)算機(jī)。其主要特點(diǎn)有：畫面容量大，可達(dá)255個(gè)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(qiáng)，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(shè)計(jì)者可依需要編輯出各種畫面，實(shí)時(shí)顯示設(shè)備狀態(tài)或系統(tǒng)的操作指示信息；人機(jī)界面上的觸摸按鍵可產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信號，或輸入數(shù)值、字符給PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而產(chǎn)生相應(yīng)的動作控制設(shè)備的運(yùn)行；可多幅畫面重疊或切換顯示，顯示文字、數(shù)字、圖形、字符串、警報(bào)信息、動作流程、統(tǒng)計(jì)資料、歷史記錄、趨勢圖、簡易報(bào)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(qiáng)和多站能力的優(yōu)點(diǎn)。
圖三 變頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖
2、人機(jī)界面畫面設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)人機(jī)界面所有畫面均由ADP3全中文軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，有主畫面、參數(shù)設(shè)定、運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)定、參數(shù)顯示、狀態(tài)信息、報(bào)警信息和幫助等畫面，經(jīng)ADP3軟件編譯無誤后，從個(gè)人電腦中下載到人機(jī)界面即可使用。人機(jī)界面與PLC之間通過RS232通訊電纜以主從辦法進(jìn)行連接。由PLC對人機(jī)界面的狀態(tài)控制區(qū)和通知區(qū)進(jìn)行讀寫達(dá)到兩者之間的信息交互。PLC讀人機(jī)界面狀態(tài)通知區(qū)中的數(shù)據(jù)，得到當(dāng)前畫面號，而通過寫人機(jī)界面狀態(tài)控制區(qū)的數(shù)據(jù)，強(qiáng)制切換畫面。參數(shù)顯示畫面之一如圖四所示。
圖四 基因部中央空調(diào)風(fēng)機(jī)水泵1#監(jiān)控畫面
用戶需要監(jiān)視19臺水泵風(fēng)機(jī)的電壓、電流以及頻率的大小。因此為它們分別設(shè)置三組數(shù)值顯示區(qū)，分別顯示電壓、電流與頻率值，這是運(yùn)用元件中的數(shù)值顯示功能實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)啟動后，19臺變頻器周期性地向PLC回復(fù)其工作狀態(tài)，經(jīng)PLC處理后送人機(jī)界面，這樣人機(jī)界面就可以實(shí)時(shí)顯示這三組數(shù)值。數(shù)值的格式、位數(shù)和精度等根據(jù)實(shí)際情況在數(shù)值顯示的屬性框中設(shè)置。
3、系統(tǒng)控制方法
本系統(tǒng)要求對分布在不同部門、距離較遠(yuǎn)的19臺變頻器實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，能在中央監(jiān)控室的人機(jī)界面上自動/手動設(shè)定、修改和寫入頻率值與啟停各臺變頻器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測到中央空調(diào)水泵風(fēng)機(jī)電機(jī)實(shí)際工作電壓、電流、頻率的大小，并具有聲光報(bào)警等功能。具體控制方法是：采用一臺DVP-PLC、一臺人機(jī)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(gè)實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)（如圖三所示）,在現(xiàn)場設(shè)定好19臺變頻器的通信參數(shù)，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(shè)計(jì)系統(tǒng)PLC程序，程序流程圖如圖五所示。要求手動控制有即時(shí)設(shè)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(gè)時(shí)段控制，可以隨時(shí)設(shè)定二個(gè)時(shí)段值和對應(yīng)的二個(gè)頻率值，現(xiàn)使用時(shí)段值一：7：30對應(yīng)頻率一 45HZ，時(shí)段值二：23：00對應(yīng)頻率二 35HZ。程序設(shè)計(jì)參照VFD-P變頻器通訊協(xié)議，采用PLC與變頻器間的一些RS-485通訊指令實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，還可通過打印機(jī)實(shí)現(xiàn)報(bào)表的打印。
圖五 系統(tǒng)程序流程圖
五、結(jié)束語
采用交流變頻調(diào)速器對中央空調(diào)系統(tǒng)的水泵、風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，不但操作簡單方便、節(jié)約電能降低生產(chǎn)成本，而且大大地改善水泵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行條件，減少水泵、風(fēng)機(jī)、閥門等的維護(hù)量。本變頻改造項(xiàng)目及監(jiān)控系統(tǒng)自2002年5月投運(yùn)以來，已連續(xù)運(yùn)行二年多，系統(tǒng)運(yùn)行可靠平穩(wěn)，通訊數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時(shí)，使設(shè)備管理規(guī)范化，提高了工作效率，需要在線改變的量為時(shí)段與頻率的設(shè)定值，采用人機(jī)界面作為人機(jī)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(tǒng)中結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、手動即時(shí)變頻和自動分時(shí)段變頻等功能，在實(shí)際使用中取得良好的效果，值得推廣到其他行業(yè)應(yīng)用。
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