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    中央空调PLC应用设计方案

    发布时间:2019-03-06

    一、e-Control系列PLC简介
    e-Control系列PLC,整合了高性能的嵌入式技术。其基于高速背板总线系统架构,继承了澳门太阳城手机app在工业自动化领域丰富经验和专用控制器系列产品的专有技术资源,将顺序、过程、信息、运动四种类型的自动化控制集成在同一系统中,由高可靠性的软、硬件实时系统完成实时控制、复杂控制功能,并提供开放式通信接口及分布式模块系统架构。
    e-Control系列PLC适用于制药、轮胎、空调、纺机、水处理、光伏、LED、注塑机、特种车等机械设备的工业控制器和数据采集监控终端的应用。对年用户较大的客户,澳门太阳城手机app提供控制器硬件客制化服务,编程开发软件平台和e-Control系列PLC一致。
    二、e-Control系列PLC系统特性
    ●    开放模块化系统架构
    易扩展的本地和远程I/O模块;提供标准开放的通信协议,如CANopen、Modbus、ModbusTCP,利用Internet等开放性的通信技术,可以便捷的进行系统数据整合。
    ●    复杂运算控制功能
    强大的浮点运算能力,完成复杂的控制算法和算数表达式。
    ●    统一梯形图编程软件
    由统一的编程软件平台完成系统的硬件组态、逻辑控制程序、远程I/O、运动控制、PID控制、数据处理和存储等多种功能。
    三 、主要技术数据
    参考e-Control系列PLC样本
    四 、溴化锂中央空调控制要求简介
    4.1硬件配置
    双良空调股份有限公司主要产品的控制信号采集及输出控制系统硬件要求如下:

     

     


    根据双良公司提出的控制要求,并考虑到功能冗余设计,中央空调专用控制器的硬件配置设计如下表:

     

     


    4.2蒸汽双效型溴化锂制冷机输入输出表:

     

     


    4.3蒸汽双效型溴化锂制冷机原理:
    溶液泵将吸收器中稀溶液送往高压发生器中,由热源加热并浓缩, 经初步浓缩的中间溶液进入低压发生器。高压发生器产生的高压冷剂蒸汽进入低压发生器的铜管内,释放热量(自身变成水)使溶液进一步浓缩,同时产生冷剂蒸气。
    冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝成水,经节流装置进入蒸发器。 由冷剂泵将它分布到蒸发器的传热管表面,在低压条件下吸收管内冷水的热量而沸腾,从而使管内冷水变冷。
    浓溶液进入布液装置直接分布到吸收器传热管表面,在吸收蒸发器中产生的大量水蒸汽的同时,浓溶液变成稀溶液。
    制冷循环过程是溴化锂溶液在机内由稀变浓,再由浓变稀和冷剂水由液态变为汽态,再由汽态变为液态的循环。二个过程不断进行,周而复始完成整个制冷循环。
    高低温热交换器中稀--浓溶液相互交换热量,有利于提高机组的热效率。

     

     


    4.4 蒸汽双效型溴化锂中央空调控制要求:
    l    总体控制要求:
    机组能实现手动调试运行和自动运行控制两种运行模式;在正常运行时,手动调试模式可以切换到自动运行模式。必须等机组在停止状态时才能由自动运行模式切换到手动调试模式。
    1)    溶液泵(变频控制)的控制要求:
    手动调试模式:溶液泵在机组启动后可以实现手动启动/停止。溶液泵变频器频率由高压发生器液位及压力共同控制。高液位时:溶液泵变频器输出预先设定的最小频率;低液位时:变频器输出50HZ频率。正常液位时(高低液位之间):利用高发压力控制变频器的频率,当高发压力小于46.5Kpa时,变频器输出频率为22Hz。当高发压力大于46.5Kpa时,高发压力从46.5Kpa到100Kpa变化时,对应变频器输出频率为22-50Hz。为防止高发液位异常导致机组故障运行。当液位电极出现同时出现高液位和低液位时,则以低液位为优先级,认为此时是低液位。
    自动运行模式:机组启动后,溶液泵变频器自动启动。溶液泵变频器频率由高压发生器液位及压力共同控制。高液位时:溶液泵变频器输出预先设定的最小频率;低液位时:变频器输出50HZ频率。正常液位时(高低液位之间):利用高发压力控制变频器的频率,当高发压力小于46.5Kpa时,变频器输出频率为22Hz。当高发压力大于46.5Kpa时,高发压力从46.5Kpa到100Kpa变化时,对应变频器输出频率为22-50Hz。为防止高发液位异常导致机组故障运行。当液位电极出现同时出现高液位和低液位时,则以低液位为优先级,认为此时是低液位。
    2)    冷剂泵的控制要求:
    手动调试模式:受限于冷水出口温度的控制,当冷水出口温度≤50C时,冷剂泵自动停止,手动不可开,此后当冷水出口温度上升到80C时,冷剂泵可手动启停;
        自动运行模式:溶液泵启动5分钟后冷剂泵自动开,当冷水出口温度≤50C时,冷剂泵停,此后当冷水出口温度上升到80C时,冷剂泵启动。
    3)    真空泵的控制要求:
    在任何情况之下真空泵都可以手动启停。
    4)    蒸汽调节阀的控制
          手动调试模式:当高发低液位持续1分钟以上,蒸汽调节阀强制关闭,手动不能开。当不处于低液位且冷水出水温度大于50C时,可进行“蒸汽调节阀开”和“蒸汽调节阀关”操作,给一个开脉冲,调节阀开5%。每给一个关脉冲,调节阀关5%。同时它还受限于冷水出口温度的控制,当冷水出口温度≤50C时,手动开关按钮失效,蒸汽调节阀强制关闭。此后当冷水出口温度上升到80C时,手动开关按钮才重新有效。
    自动运行模式:刚开机10分钟内当溶液泵启动并且高发溶液液位达到正常以后,每2分钟开一次,每次开度为总开度的7%。同时检测蒸汽压力,当蒸汽压力达到0.2MPa时,进入PID调节,此时蒸汽压力设定值为0.2MPa。蒸汽电动阀开度D由冷水出口温度PID值、冷却水进口温度限度值、溶液浓度限度值和蒸汽压力PID值共同决定。开机10分钟以后每隔三分钟蒸汽压力设定值增加0.1Mpa,直至标准设定值。在此过程中当冷水出口温度低于冷水出口温度设定值+20C后,蒸汽压力设定值进入按冷水出口温度进行设定的程序:此时可能存在3种情况,高于7.10C,低于6.90C和在6.90C~7.10C之间(之所以取这个区间,因为我们认为冷水出口温度在6.90C~7.10C这个区域变化是达到控制精度的)。在6.90C~7.10C之间认为机组运行正常,不再对蒸汽压力设定值控制程序进行干预。当出水温度小于6.90C,每隔30秒系统自动记录冷水出水温度,然后把前后两次的记录结果进行比较。如果后一次数据小于前一次,那么把蒸汽压力设定值自动减0.03MPa,达到强制关闭蒸汽调节阀的目的;当负荷增大时,机组冷水出口温度超过7.10C,系统每隔60秒检测一次冷水出口温度,把前后两次数据相比较,如果后次数据大于前次数据,那么蒸汽压力设定值增加0.05MPa,达到强制开启蒸汽调节阀的目的;最后找到一个最佳的蒸汽压力调节范围,使机组冷水出口温度能够稳定在6.90C~7.10C之间。同样蒸汽调节阀的控制也受限于冷水出口温度的控制,当冷水出口温度≦5.50C时,调节阀关闭。此后当冷水出口温度上升到80C时,调节阀控制重新开始。自动运行过程中如果高发溶液液位变为低液位,则蒸汽压力设定值每隔一秒减少0.5%的开度,直至高发溶液液位不再为低。
    5)    冷水出口温度PID运算K1的算法
    冷水出口温度PID运算的设定默认为机组标准工况时的冷水出口温度(7℃,可根据实际情况更改),比例系数Kp=5%,积分时间常数Ti=200ms,微分时间常数Td=50ms(Kp,Ti,Td可更改)。PID运算的反馈值是当前冷水出口温度。PID运算采用正向运算,运算结果K1为0%-100%之间的值。
    6)    蒸汽压力PID运算K2的算法
    蒸汽压力PID运算的设定默认为机组标准工况时的蒸汽压力(0.6MPa,可根据实际情况更改),比例系数Kp=5%,积分时间常数Ti=200ms,微分时间常数Td=0ms(Kp,Ti,Td可更改)。PID运算的反馈值是当前蒸汽压力。PID运算采用反向运算,运算结果K2为0%-100%之间的值。
    7)    冷却水进口温度限度值K3的算法
    当冷却水进口温度>28℃时,冷却水限度系数K3为100%。
    当冷却水进口温度<18℃时,冷却水限度系数K3为0%
    当18℃<=冷却水进口温度<=28℃时,冷却水限度系数K3对应0%-100%。
    8)    溶液浓度限度值K4的算法
    查浓度表查得浓溶液结晶温度T1,得出浓溶液运行安全温度T2=T1+10℃。比较安全温度T2与浓溶液运行温度T3(取浓溶液喷淋温度)。
    当T3>T2,浓溶液限度系数K4=100%。
    当T3<T1+3,浓溶液限度系数K4=0%。
    当T1<=T3<=T2时,浓溶液限度系数K4=(T3-(T1+3))/7。对应0%-100%。
    9)    蒸汽电动调节阀D的算法
    D=K1xK2xK3xK4,得出0%-100%的值。对应输出电流4-20mA。对应蒸汽调节阀的开度为0%-100%。
    10)    浓溶液浓度和浓溶液结晶温度的算法
    浓溶液浓度计算流程为:
    1、根据冷凝温度查饱和水蒸汽压力表,结合查表功能和线性逼近运算得出低发饱和冷剂蒸汽的压力;
    2、根据低发浓溶液出口温度和低发饱和冷剂蒸汽的压力,利用浓溶液浓度曲线拟合公式算出浓溶液浓度;
    3、根据浓溶液浓度查溴化锂结晶温度表,结合查表功能和线性逼近运算得出浓溶液结晶温度T1;
    4、如果计算得出浓溶液浓度低于50%,则认为浓度为50%。
    11)    冷却塔风机控制要求
    在手动调试模式和自动运行模式下,机组启动后,冷却水进口温度≧290C,冷却塔风机自动启动;冷却水进口温度≦270C,冷却塔风机自动停止。
    l    机组启动准备过程
    在手动调试模式和自动运行模式下,控制系统接到启动指令,机组准备启动。机组首先发出冷水泵启动信号,如果冷水泵没有反馈信号,半小时后弹出启动失败画面,提示用户检查外部系统;接到冷水泵启动反馈信号后,机组检测冷水流量信号。如果冷水流量开关动作(流量达到要求),延时15S启动冷却水泵,如果冷却水泵没有反馈信号,半小时后弹出启动失败画面,提示用户检查外部系统;接到冷却水泵启动反馈信号后,机组启动条件满足,启动准备过程结束。
    l    机组运行调节过程
    手动调试模式:可以启动/停止溶液泵,溶液泵变频器输出频率按照“溶液泵(变频控制)的控制要求”中的手动调试模式进行控制。冷剂泵按“冷剂泵的控制要求”中的手动调试模式进行控制。蒸汽电动调节阀按照“蒸汽调节阀的控制”中的手动调试模式进行控制。
    自动运行模式:启动准备过程结束后,溶液泵自动启动,溶液泵变频器输出频率按照“溶液泵(变频控制)的控制要求”中的自动运行模式进行控制。冷剂泵按“冷剂泵的控制要求”中的自动运行模式进行控制。蒸汽电动调节阀按照“蒸汽调节阀的控制”中的自动运行模式进行控制。
    l    机组停机过程:
       手动调试模式:机组接到停止运行指令后进入稀释运行停机程序。
       自动运行模式:机组接到停止运行指令后进入稀释运行停机程序。
    l    稀释运行停机过程:
       关闭蒸汽电动调节阀,溶液泵,冷剂泵,冷水泵及冷却水泵继续运行。当浓溶液浓度<58%时,冷剂泵自动停止。冷剂泵启停回差浓度2%。当浓溶液浓度<56%时,溶液泵停止溶液泵启停回差浓度2%。当溶液泵停止后,停冷却水泵。当冷却水泵停止后,延时3分钟停冷水泵,稀释过程结束。
    l    故障保护及处理:
    机组故障分异常现象、轻故障、故障及重故障四种。
    (A)重故障:
    1: 冷水断水:当机组处于运行状态时,通过检测安装在冷水管路上的靶式流量开关信号,当接到流量开关断水信号,延时3秒,确认后机组控制判断为冷水断水故障
    2: 冷水出口低温(4.50C):当机组处于运行状态,通过检测冷水出口温度,当冷水出水温度小于4.50C 时,延时3秒,确认后机组控制判断为冷水出口温度低故障
    3: 冷剂水蒸发低温(40C ):当机组处于运行状态,通过检测冷剂水蒸发温度,当冷剂水蒸发温度小于40C 时,延时3秒确认后机组控制判断为冷剂水温度低故障
    4: 变频器过流:当机组处于运行状态,通过检测变频器故障输出信号,当接收到变频器故障信号后,作为变频器故障信号处理。
    当发生重故障后机组立即停机,不进行稀释运行(包括停冷水泵,冷却水泵)。
    (B)故障:
    1:冷剂泵过流:当机组处于运行状态,检测冷剂泵过流信号。当接收到冷剂泵过流信号,作为冷剂泵过流故障处理。
    当发生以上故障后机组声光报警,并稀释运行(在稀释运行过程中冷剂剂泵不起动)。
    (C)轻故障
    1:真空泵过流:当真空泵处于运行状态,检测真空泵过流信号。当接收到真空泵过流信号,作为真空泵过流故障处理。
    当发生以上轻故障时,发出声光报警,机组继续运行。
    2:自抽装置高压:当储气压力(自抽压力)达到设定值(45mmHg)时,提示用户进行真空泵排气操作。
    (D)异常现象
    1: 高发溶液高温(1650C): 当机组处于运行状态,通过检测高发中间溶液出口温度,当高发中间溶液出口温度大于1650C 时,判断为高发中间溶液出口高温异常现象。
    2: 高发高压(127.5Kpa):当机组处于运行状态,通过检测高发压力,当高发压力大于127.5Kpa时,判断为高发高压异常现象。
    3: 冷却水低温(180C): 当机组处于运行状态,检测冷却水进口温度,当冷却水进口温度小于180C 时,延时30分钟,确认判断为冷水低温异常现象。
    4: 熔晶管高温(650C):机组处于运行状态,检测熔晶管温度,当熔晶管温度大于650C 时,判断为熔晶管高温异常现象。
    5: 冷却水断水(480C):机组处于运行状态,检测冷凝温度,当冷凝温度大于480C 时,判断为冷却水断水异常现象。
    6: 蒸汽高压(额定设定值基础上加1Kg):机组处于运行状态,检测蒸汽压力,当蒸汽压力大于安全压力时,判断为蒸汽高压异常现象。
       当发生轻故障1~6项时,先将蒸汽压力PID调节的设定值强制设定为0.2Mpa,延时10分钟,判断故障是否消除,如恢复正常,则转入正常运行;如故障依然存在,则声光报警,转入正常稀释运行停机程序。
    l    其他控制要求:
    1: 前5次故障内容及故障参数(13X3个数据)记录:包括故障名称,发生的年、月、日、时、分,发生故障时各点参数记录。
    2: 机组至少一周运行参数记录:机组运行时,整点记录机组显示参数。
    3: 定时开关机:机组以周一到周日为循环,可以设定任何一天开机停机时间,时间格式采用24小时制.
    4: 机组运行历史记录:记录机组启动运行总时间,真空泵运行次数,最近一此抽气时间等.
    5:冷水泵、冷却水泵联动:系统设定必须将冷水泵,冷却水泵(含备用泵)及冷却塔风机与机组控制系统相连,从机组侧进行水泵,风机的联动启动和停止.如受条件限制,当多台机组采用同一个冷却水系统时,必须在每台机组的冷却水入口设置电动阀,控制电动阀与系统联动.若没有联动则不允许启动机组运行.
    6:冷却水泵变频控制:用户冷却水泵变频器控制信号采用PID运算。PID运算默认给定值为40℃,Kp=5%,Ti=200mms,Td=50mms。反馈值为冷凝温度。PID各设定值可改,冷却水泵变频器最小输出频率给定为20Hz,给定可更改。
    l    控制流程图: