本科生毕业论文
学 生院 专 学 导 论 文
（ 2012 届 ）
姓 名
张公平
武汉理工大学独立本科段 业 机电一体化 号 014210110813 师 祁小波 王生软 题 目
PLC、变频器在中央空调冷却 水泵节能循环控制中的应用
（系）
摘 要
在传统的中央空调系统中,冷冻水、冷却水循环用电约占系统用电的
12%~14%,并且在冷冻主机低负荷运行中,其耗电更为明显,冷冻水、冷却水循环用电约达30%~40%。因此对冷冻水、冷却水循环系统的能量自动控制是中央空调节能改造的重要组成部分。本文着重介绍PLC、变频器在冷却水泵节能循环方面的应用。中央空调采用变频调速技术,使电机在很宽范围内平滑调速,可将所有节流阀去掉,使管道畅通,可免去节流损耗。通过改变电机转速而改变水的流速,从而改变水的流量,达到制冷机的正常工作要求和平衡热负荷所需冷量要求,从而达到节能的目的,电机的变频调速系统是由PLC控制器进行切换和控制的。
关键词：PLC 变频器 冷却水泵 节能
ABSTRCT
In the traditional central air conditioning system, freezing water, cooling water circulation electricity accounts for about 12% ~ 14% of the electricity system, and in the frozen host low-load running, the power consumption is more apparent, freezing water, cooling water circulation electricity about to reach30% ~ 40%.So to freezing water, cooling water circulation system of energy automatic control is central air conditioning is an important part of the energy saving transformation. This paper introduces the P L C, inverter in cooling water pump energy saving circulation applications. The central air conditioning by inverter technology, make motor in a wide range smooth speed, can remove the entire throttle, make the pipeline flow, can free throttling loss. Through the change the motor speed and change in water velocity to change the flow of water to the normal work of the chiller requirements and heat load balance required cold quantity requirements, so as to achieve the purpose of saving energy. The motor is variable frequency speed regulation system by PLC controller and the control of the switch.
Keywords: PLC converter cooling water pump energy saving
引 言
经济的发展和人民生活水平的日益提高，中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑域，如宾馆、酒店、写字楼、商场、厂房等场所，用于保持整栋大厦温度恒定。对中央空调控制系统运行效果的优劣评价标准也随着时代发生了很大的变化。早期的中央空调系统的运行效果好坏取决于是否够“冷”。如今，人们对中央空调系统提出新的要求就是舒适节能，要求在能耗更低的情况下保持室内合适的温度、湿度，让使用者感觉最舒适。新建的中央空调系统在按照舒适节能的目标设计，而越来越多的使用多年的中央空调控制系统在进行改造以实现节能、舒适的目的。
传统的设计中，中央空调的制冷机组、冷冻循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统、盘管风机系统等的容量基本是按照建筑物最大制冷、制热负荷或新风交换量需求选定的，且留有充足余量。无论季节、昼夜和用户负荷的怎样变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，虽然可满足最大的用户负荷，但不具备随用户负荷动态调节系统功率的特性，而在大多数时间里，用户负荷是较低的，这样就造成很大的能源浪费。近年来节能降耗被国家摆到空前重要的位置。而国家供电紧张形势依然没有根本缓解，电价不断上调，造成中央空调系统运行费用上升，如何控制空调系统的电能费用已经成为越来越多空调的经营管理者所关注的问题。故采用变频调速技术节约低负荷时主压缩机系统和水泵、风机系统的电能消耗，具有极其重要的经济意义。寻找一种节能效果明显，性能稳定可靠的控制系统成为当务之急。
本文所研究的基于Profibus网络的中央空调变频节能控制系统即是在这样的背景下进行的。其对冷冻和冷却水系统实施变频调速技术，可以根据负荷变化情况适时降速或增速，提高了系统自动化控制水平，避免长期固定在工频运行。这样不仅可以节能增效，而且利于营造恒温舒适的环境，减轻设备机械磨损，易于维护，降低生产成木。Profibus现场控制网络的引入，实现了变频器、P L C 等设备之间的可靠通讯，并为工业网络与企业网络的无缝链接做准备，管理者不必亲临现场就可对机房运行情况实施监控。
目 录
第一章 绪 论
1.1本课题的研究背景及意义 .............................................................................. 1 1.2 PLC、变频器在冷却水泵节能方面研究现状 ............................................... 1
1.2.1本课题在国内外的现状 ........................................................................ 1 1.2.2 本课题在国内外的发展趋势 ............................................................... 2
第二章 理论分析 ......................................................................................................... 3
2.1 中央空调系统的一般结构与工作原理
2.2 中央空调冷水机组系统的组成以及工作原理 ............................................. 3 2.3中央空调系统的节能原理 .............................................................................. 5 2.4水泵的变频节能原理 ...................................................................................... 6 2.5水泵的变频节能改造方案 .............................................................................. 6
2.5.1节能改造方案选择 ................................................................................ 6 2.5.2 主电路控制方案 ................................................................................... 7 2.5.3 空调系统水泵变频中注意问题 ........................................................... 8 2.6 变频控制系统的硬件构成 ............................................................................. 9 2.7 PLC 控制冷水机组的原理 ............................................................................ 11
2.7.1 PLC控制系统方案 ............................................................................... 11 2.7.2 PLC控制系统的其他特点 .................................................................. 13 2.7.3 主要部分PLC程序设计： ................................................................ 13 2.7.4 人机界面设计 ..................................................................................... 14 2.8 冷却水系统使用变频器节能计算 ............................................................... 16 2.9设备选型方案 ................................................................................................ 18
2.9.1 PLC的选型 .......................................................................................... 18 2.9.2变频器的选型 ...................................................................................... 18 2.9.3 PLC的输入输出模块选型 .................................................................. 19 2.9.4 温度传感器选型 ................................................................................. 19
第三章 总结与展望
3.1 总结 ............................................................................................................... 20 3.2 展望 ............................................................................................................... 20 致 谢 ........................................................................................................................... 21 参考文献 ..................................................................................................................... 22