PLC制冷機組控制系統開發

1 引言

　　本項目制冷機組控制系統主要用于對印刷行業及其他工業場所發熱設備進行冷卻，以滿足這些設備能夠正常運行。本制冷系統采用的是循環冷水對印刷機uv燈進行冷卻，自動調節冷水流量、自動調度制冷機運行臺數以及對水泵的變頻控制。項目應用西門子s7-300系列plc以及西門子公司的觸摸屏、變頻器來設計的制冷機組自動控制系統。

2 制冷機組集控原理

　　2.1 工藝原理

　　制冷系統水循環流程如圖1所示，將10臺制冷機組集中安置，其中有一臺制冷機組功率為30kw，其余9臺為相同的制冷機組。我們新增了一個水箱用于循環水的熱交換，水箱的水可以通過外來補水管進行補給以保證水箱的正常水位，水箱還有一排污管用于污水的排放。被制冷機組制冷的水全部由我們水箱的水供給，并且制冷完后的冷水又全部送回水箱以存儲。10臺制冷機組之間的水流支管道并聯連接通過一總水流管道與水箱之間進行水交換。因此，水箱的水是一定溫度的冷水。接下來，我們用一輸水總管通過水泵的變頻控制來將水箱的冷水引出來通過支路水管的連接來對我們的8臺印刷機的uv燈進行循環水冷冷卻。然后各支路冷卻完的水又由一總水管輸回到水箱。這樣我們就完成了制冷機組水循環流程圖。很顯然，這其中就涉及到一個所謂的出水(冷水輸出)、出水溫度；回水(熱水輸回)、回水溫度。要檢測他們的溫度我們就在出水和回水處分別安裝有一溫度傳感器來檢測出水溫度和回水溫度。變頻水泵可以用來控制水管水流量和水管管壓。

　　2.2 電控原理

　　制冷機系統主要調節控制的物理參數分別為循環水的溫度和水管水流量。循環水溫度的調控主要通過開啟制冷機組的臺數來實現，從而使其溫度到達設定溫度。而水管的水流管壓根據所開啟的印刷機的臺數通過水泵的變頻控制來達到所需的水流量。循環水溫度、流量調控過程如下所示。

　　水溫調控過程：10臺制冷機組在水溫的制冷調控過程中，我們人為地分為四檔，如圖2所示。在制冷機組控制系統中我們先設定一個合適的出水溫度，然后根據傳感器檢測的回水溫度與出水溫度差值進行比較，確定哪一檔制冷機組的開啟。

　　在10臺制冷機組中，有一臺大功率的美國進口的制冷機組(30kw)本臺制冷機組能夠提供所需制冷量的大部分，因此，在每一檔中該臺制冷機組必須處于開啟狀態。另外9臺制冷機組屬于附屬的國產小功率制冷機組，我們可以有選擇的開啟以滿足制冷量的需要。與此同時，這9臺制冷機組中即使有某臺或者某幾臺制冷機組發生故障了我們可以選擇其他的正常的制冷機組運行以保證系統制冷的正常進行。但是，30kw的美國進口制冷機組發生故障了，我們必須使整個系統停止下來。因為該臺制冷機組故障了我們所需的制冷量就不能達到，即使另外9臺制冷機組全開也枉然。

水管流量的水泵變頻控制過程：在該過程中，我們根據所開啟的印刷機的的臺數來估算所需冷水管流量以滿足各臺印刷機所需的冷水冷卻量。一般情況下，如果印刷機全部開啟，那么我們的水泵工頻50hz運行，因為在該情況下我們所需的冷水流量較大；如果印刷機部分開啟，在該情況下所需冷水流量相對較小，因此我們考慮用水泵的變頻運行(低于工頻50hz運行)，根據印刷機開啟的不同數目我們針對地設置不同的頻率來進行變頻運行。很顯然，在變頻(低于工頻)控制的模式下，我們可以大大地節約電能，因此達到了我們設計初衷的節能目標。

圖1 制冷機組水循環流程圖

圖2 制冷調控過程

圖3 制冷機組控制系統簡圖

圖4 mpi網絡圖