變頻器和PLC在節(jié)能改造中的應(yīng)用

劉世強(qiáng) 王健 張波 駱洋

（連云港潤眾制藥有限公司 江蘇連云港 222069）

變頻器和PLC在節(jié)能改造中的應(yīng)用

劉世強(qiáng) 王健 張波 駱洋

（連云港潤眾制藥有限公司 江蘇連云港 222069）

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種電力設(shè)備研制成功并應(yīng)用與日常生活中，大大地提高了生活質(zhì)量，但是能源消耗量逐漸增大。現(xiàn)代社會(huì)倡導(dǎo)節(jié)約能源，就需要在電器設(shè)備的安裝中考慮到節(jié)能問題，實(shí)施節(jié)能改造成為一種必然。本文以中央空調(diào)的節(jié)能改造為例，針對(duì)變頻器和PLC在節(jié)能改造中的應(yīng)用進(jìn)行探究。

變頻器；節(jié)能改造；PLC控制系統(tǒng)

隨著人們生活水平的提高，對(duì)生活質(zhì)量也提出了更高的要求。各種電力設(shè)備充斥著人們的生活內(nèi)容，使得人們的生活更為便利，但是電能消耗量也逐漸增多。目前中國所使用的能源依然以不可再生能源為主，雖然部分地區(qū)已經(jīng)開發(fā)了清潔能源，但是還不具有普遍性。中國已經(jīng)將節(jié)約能源納入到可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，這就需要在電器安裝的過程中更多地考慮能源節(jié)約問題，節(jié)能改造成為主要途徑。鑒于空調(diào)已經(jīng)被普遍應(yīng)用，且空調(diào)的能源消耗量呈增多的趨勢(shì)，本文以空調(diào)為例針對(duì)節(jié)能改造中變頻器和PLC的應(yīng)用進(jìn)行探究。

1 中央空調(diào)系統(tǒng)概述

從中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成上來看，主要包括五個(gè)組成部分，即空調(diào)機(jī)組、水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、末端系統(tǒng)。空調(diào)系統(tǒng)所發(fā)揮的空氣調(diào)節(jié)功能是制冷劑通過制冷機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)后輸入到壓縮機(jī)，被壓縮成為溫度很高、壓力很大的氣體，被傳輸?shù)嚼淠髦泻螅瑲怏w與冷卻水之間進(jìn)行熱能交換，使得冷卻水的溫度升高轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷厮＿@些高溫水被輸送到散熱系統(tǒng)中，使得水的溫度逐漸下降，熱量被釋放到環(huán)境空間中[1]。當(dāng)制冷劑通過冷凝器變?yōu)橐簯B(tài)后輸入到節(jié)流閥，液態(tài)的制冷劑經(jīng)過降壓之后，被輸入到蒸發(fā)器與冷凍水換熱降溫。這些水經(jīng)過水泵被輸送到空調(diào)末端，將冷氣釋放到環(huán)境空間中。

2 PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

PLC（Programmable Logic Controller）控制系統(tǒng)是可編程邏輯控制器，屬于是為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。從PLC的設(shè)計(jì)特點(diǎn)來看，是基于微處理器而設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制裝置，融合了電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)。PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)簡單，卻擁有強(qiáng)大的功能，使用性能穩(wěn)定，而且具有很強(qiáng)的抵抗干擾能力[2]。

PLC控制系統(tǒng)作為體積小且能夠發(fā)揮強(qiáng)大功能的可編程控制器，為模塊式設(shè)計(jì)，對(duì)于模塊的使用數(shù)量，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要進(jìn)行配置。本次研究在模塊的設(shè)計(jì)上，采用SLC5/04系列控制器，一個(gè)電源模塊，8路的輸入模塊、4路的輸入模塊、電機(jī)和球閥均為2個(gè)模塊設(shè)計(jì)，電機(jī)反饋信號(hào)加上球閥信號(hào)總數(shù)為27點(diǎn)，1個(gè)數(shù)字量輸出模塊，1個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)和1個(gè)變頻器，1個(gè)通訊轉(zhuǎn)換模塊。

3 變頻器概述

3.1 變頻器的構(gòu)成

變頻器屬于是電力控制設(shè)備，構(gòu)成上包括整流、逆變、濾波、制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)以及微處理單元。變頻器在電機(jī)工作中通過對(duì)電源頻率進(jìn)行改變以對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。變頻器運(yùn)行的過程中，對(duì)所出處電源的電壓以及頻率進(jìn)行調(diào)整所依賴的是絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor；IGBT）根據(jù)電機(jī)運(yùn)行中對(duì)電源的需要對(duì)電壓和頻率進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到調(diào)整電機(jī)運(yùn)行速度和節(jié)約能源的作用（圖1為中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中所使用的變頻器）。

3.2 變頻器安裝的注意事項(xiàng)

變頻器對(duì)電機(jī)運(yùn)行速度的調(diào)整，是通過控制磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流，電機(jī)運(yùn)行中的轉(zhuǎn)矩會(huì)快速動(dòng)作并使得轉(zhuǎn)速得以控制。變頻器通過RS485接口組網(wǎng)對(duì)功能情況進(jìn)行控制，但是處于運(yùn)行狀態(tài)，會(huì)由于噪音問題而影響到其他的設(shè)備。如果弱電設(shè)備與變頻器安裝在一個(gè)柜中，這些設(shè)備就會(huì)受到輻射干擾而出現(xiàn)誤動(dòng)作。所以，在變頻器安裝的過程中，要綜合考慮設(shè)備使用環(huán)境，確保所有的設(shè)備都能夠正常運(yùn)行。

圖1 中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中所使用的變頻器

4 安裝中需要注意的問題

PLC控制系統(tǒng)安裝中，在接線上與普通的儀表相同，接線的過程中要注意選擇使用屏蔽電纜，走線槽也要具有屏蔽功能，以避免出現(xiàn)電磁干擾等問題而出現(xiàn)誤動(dòng)作。安裝變頻器的控制柜要與安裝PLC控制系統(tǒng)的控制柜分開，各自單獨(dú)接地。在安裝的過程中，要注意通訊線的布設(shè)要確保所連接的設(shè)備能夠正常工作。變頻器、PLC控制系統(tǒng)和電機(jī)都要原理通訊電纜，以避免受到電磁干擾。通訊電纜還需要做好屏蔽，不僅要使用屏蔽穿線管，還要做好接地工作[3]。

5 變頻器數(shù)據(jù)處理

變頻器數(shù)據(jù)處理中，需要將頻率輸入給變頻器。當(dāng)變頻器處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，就要將運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行停止?fàn)顟B(tài)讀回。所有的相關(guān)數(shù)據(jù)均為ASCII碼字符串。將頻率轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制數(shù)，在轉(zhuǎn)換為ASCII碼字符串后，進(jìn)行校驗(yàn)、抽取、比較、鏈接，然后將所接受的指令輸送給變頻器。

6 結(jié)語

綜上所述，空調(diào)器是目前人們生活中普遍使用的電器設(shè)備。但是，空調(diào)器的能源消耗問題備受關(guān)注。本論文針對(duì)變頻器和PLC控制系統(tǒng)的相關(guān)問題進(jìn)行研究，以確保PLC控制系統(tǒng)在變頻調(diào)節(jié)下可以處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，且自動(dòng)化控制程度得到了提高，有利于節(jié)能改造中有效應(yīng)用。

[1]王一恒，李征濤，朱祥政，陳坤，于文遠(yuǎn)，肖庭庭.PLC與變頻器在中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造中的應(yīng)用研究[J].建筑節(jié)能，2014，42（09）：99～102.

[2]張濤.基于PLC和變頻技術(shù)的中央空調(diào)控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)[J].電機(jī)與控制應(yīng)用，2012，39（09）：54～56.

[3]崔作慶.PLC及變頻器在中央空調(diào)節(jié)能改造中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（04）：14～15.

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1004-7344（2016）07-0231-01

2016-2-20