PLC控制的冷却塔风机变频控制.doc

- 6 -冷却塔风机变频控制
【论文题目】 冷却塔风机变频控制
本设计的内容是PLC控制的冷却塔风机变频控制系统，主要用到了PLC、触摸屏和变频器。冷却塔风机变频控制系统配备有一台变频器，对一台风机进行变频控制，其余两台风机工频运行；根据出水温度的变化来控制工频运行风机的起动和停止，实现对水温的初步调节，并对一台风机进行变频控制，对水温进行微调，从而使冷却塔内的水温控制在一个稳定的状态。
关键词：可编程控制器（PLC）、变频器、触摸屏
随着变频技术的不断发展和人类节能意识的提高，各种变频装置的应用已在全球各行业产生了显著的经济效益。
【设计方案】
通过安装在出水总管上的温度传感器，把出水温度信号变成4-20mA的标准信号送入PLC的模拟输入模块，并最终转换为相应的数值（BCD码），通过编好的PLC程序，得出的此数值和在触摸屏设定的温度值进行比较，得到一比较参数，送给变频器，由变频器控制一台电机的转速，并根据出水温度的高低，由PLC控制工频启动的风机的数量，使冷却塔的回水温度控制在设定的温度上。
图1-1 冷却塔风机变频控制系统原理图
图1-1为冷却塔风机变频控制系统，其中变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无机调速；温度传感器的作用是检测出水管的水温；人机界面主要是通过和PLC通讯，实时显示水温、电机频率，并可设定相关的给定值。如图所示，共有三台风机，其中M3是变频控制的，M1和M2是工频控制的。当系统供电开始时，三台风机处于待机状态，根据出水温度的变化，自动运行系统。当出水温度达到设定的开机温度时，变频风机M3开始变频运转；如温度继续上升，水温超出工频启动的设定值，且M3变频风机上升到全频运行，开启M1风机工频运转；如温度继续上升，开启M2风机工频运转。如M3运转频率达到50.0HZ，M2、M3也工频运转，且温度达到报警上限值，则系统会产生一个报警。当温度下降到工频启动的设定值时，M2风机停止运转；如温度继续下降，M1风机停止运转；当温度下降到一定的下限值和M3的运转频率低于一定的值时，M3风机停止运转。
【系统控制要求】
1 三台风机的基本工作方式
方式一：3#风机变频运行
方式二：3#风机变频运行 1#风机工频运行
方式三：3#风机变频运行 1#风机工频运行 2#风机工频运行
2 三台风机启动时有延时，减小电流过大时对其它用电设备的冲击；
3 有完善的报警功能；
4 对风机的操作有手动和自动两种控制功能。
5 传感器 选用PT100，将4-20mA的信号送入模拟输入模块；
6 变频器 选用施耐德的ATV28，该产品具有过热和过流保护、电源欠压和过压保护、缺相保护等功能；通过PLC模拟量输出端子来控制变频器的频率，从而达到风机速度跟随温度给定，保证冷却塔水温的恒定。
变频器主要参数设定
代 码 说 明 设 定
ACC Acceleration---s 5s
DEC Deceleration---s 5s
TCC TermStripCon 2W
TCT Type 2 Wire LEL
CrL AI2 min Ref 4mA
CrH AI2 max Ref 20mA
7 PLC及模块 采用施耐德Neza系列产品的TSX08CD12R8D和TSX08EA4A2，前者为CPU本体，带有12点输入，8点继电器输出，有实时时钟，24VDC电源；后者为扩展模块，模拟量4路入，2路出，12位精度。
输入输出点的地址分配表
代码 地址编号 注释
SA1 %I0.00 自动
SA2 %I0.01 3#风机运行
KA1 %I0.02 1#风机运行
KA2 %I0.03 2#风机运行
KM1 %I0.04 急停
KM2 %I0.05 自动启动
ES %I0.06 自动停止
SB7 %I0.07 1#风机故障
SB8 %I0.08 2#风机故障
FR1 %I0.09 变频器故障
FR2 %I0.10 备用
VF %I0.11 备用
KA5 %Q0.00 3#风机运行
KA6 %Q0.01 1#风机运行
KA7 %Q0.02 2#风机运行
KA8 %Q0.03 自动启动灯
EL1 %Q0.04 1#故障
EL2 %Q0.05 2#故障
EL3 %Q0.06 3#故障
HA %Q0.07 报警

【电气控制系统原理图】
电气控制系统原理图包括主电路图3-1、控制电路图3-2和PLC接线图3-3。
1 主电路图
如图3-1所示为系统的电机控制系统主电路图。三台电机分别为M1、M2、M3。接触器KM1、KM2分别控制M1和M2的工频运行；M3为变频控制；QF1、QF2、QF3分别为三台风机电机主回路的隔离开关；FR1和FR2为M1和M2风机电机的过载保护用的热继电器；QF4为开关电源的主电路的隔离开关；QF5为控制电路的主电路的隔离开关。
图3-1
2 控制电路图
下图所示为风机电机的控制系统电路图。图中有手动/自动选择开关，手动运行时，可用SB1、SB3和SB5控制三台风机工频或变频的起动，SB2、SB4、SB6可停止三台风机。自动运行时，系统在PLC程序控制下运行，KA5、KA6、KA7、KA8是与PLC输出端连接的中间继电器KA5、KA6、KA7、KA8的常开触点。图中的LB1—LB8是各种指示灯，显示三台风机和系统的状态。

3 PLC外围接线图
4．系统程序设计
本程序较为简单，只需编写一段主程序就可以。在程序中，有初始化处理、逻辑运算及报警处理等。以下是其中的一段程序。
【参考文献】
（1）江秀汉主编 《可编程控制器原理及应用》西安：西安电子科技大学出版社，1993年
（2）施耐德电气公司 《Altivar 28 Telemecanique 变频器》 2002年
（3）施耐德电气公司 《PL7 Micro 软件参考手册》 2003年

作者：范明锦
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