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CP1H與臺達(dá)變頻器的通信

誰能具體明白點告訴偶~!謝謝
提問者:網(wǎng)友 2017-11-16
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PLC與變頻器間的一些RS-485通訊指令實現(xiàn)系統(tǒng)的鏈接摘要 本文介紹了采用臺達(dá)變頻器結(jié)合PLC與人機界面在中央空調(diào)水泵風(fēng)機上應(yīng)用過程,對中央空調(diào)水泵風(fēng)機的變頻改造方案、變頻改造節(jié)能效果和變頻監(jiān)控系統(tǒng)作了詳細(xì)的描述,并給出了中央空調(diào)水泵風(fēng)機的變頻改造原理圖、變頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖、人機界面畫面圖、系統(tǒng)控制方法和程序流程圖。 一、前言 我公司是一家主要生產(chǎn)乙肝疫苗的制藥公司,由凈化中央空調(diào)設(shè)備提供生產(chǎn)車間的潔凈環(huán)境,使生產(chǎn)車間各個房間的溫度、濕度和壓差等均能達(dá)到國家GMP規(guī)定的要求。因為季節(jié)的變化,晝夜的變化,這樣生產(chǎn)車間的各個房間對風(fēng)量具有很明顯的需求變化,而水泵風(fēng)機的風(fēng)量、水流量的調(diào)節(jié)是靠風(fēng)門、節(jié)流閥的手動調(diào)節(jié)。當(dāng)風(fēng)量、水流量的需求減少時,風(fēng)門、閥的開度減少;當(dāng)風(fēng)量、水流量的需求增加時,風(fēng)門、閥的開度增大。這種調(diào)節(jié)方式雖然簡單易行,已成習(xí)慣,但它是以增加管網(wǎng)損耗,耗費大量能源在風(fēng)門、閥上作為代價的。而且該中央空調(diào)在正常工作時,大多數(shù)風(fēng)門及閥的開度都在50%-60%,這說明現(xiàn)有中央空調(diào)水泵風(fēng)機設(shè)計的容量要比實際需要高出很多,嚴(yán)重存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象,造成電能的大量浪費。近年來隨著電力、電子技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,變頻調(diào)速技術(shù)越來越成熟,因此我們對公司的中央空調(diào)水泵風(fēng)機加裝19臺變頻器進(jìn)行了節(jié)能改造。又由于水泵風(fēng)機分散性較大,為了減少值班人員的巡視工作強度,便于及時掌握水泵風(fēng)機的工作狀態(tài)和發(fā)現(xiàn)故障,我們通過PLC及人機界面與變頻器的通訊應(yīng)用,在中央監(jiān)控室增裝變頻監(jiān)控系統(tǒng),這樣值班人員就可在人機界面上直接設(shè)定頻率值與啟停各臺變頻器,能實時監(jiān)控水泵風(fēng)機電機實際工作電流、電壓、頻率的大小,并具有報警等功能。 二、中央空調(diào)水泵風(fēng)機變頻改造方案 1、改造前設(shè)備情況 (1)、基因部空調(diào)設(shè)備情況 ①制冷主機為日立機組,共三臺。②冷凍泵:11KW,2極 全壓啟動4臺,揚程30m,出水溫度6℃,回水溫度為10℃,出水壓力為0.35Mpa,每臺電機額定電流為21.8A,正常工作電流為16.6A。一般情況下,開二臺備二臺。③冷卻泵:15KW,2極 全壓啟動 4臺,揚程30m,出水溫度32.5℃,回水溫度為28.2℃,出水壓力為0.38Mpa,每臺電機額定電流為29.9A,正常工作電流為18.0A。一般情況下,開二臺備二臺。 (2)、老二樓空調(diào)機房空調(diào)設(shè)備情況 ①制冷主機為日立機組,共兩臺。②冷凍泵:15KW,2極 全壓啟動3臺,揚程30m,出水溫度6.1℃,回水溫度為9.8℃,出水壓力為0.36Mpa,每臺電機額定電流為29.9A,正常工作電流為21A。一般情況下,開一臺備二臺。③冷卻泵:15KW,2極 全壓啟動 3臺,揚程30m,出水溫度31.8℃,回水溫度為27.7℃,出水壓力為0.41Mpa,每臺電機額定電流為29.9A,正常工作電流為20.6A。一般情況下,開一臺備二臺。 (3)、分包裝空調(diào)機房空調(diào)設(shè)備情況 ①制冷主機為日立機組,共兩臺。②冷凍泵:15KW,2極 全壓啟動3臺,揚程30m,出水溫度5.8℃,回水溫度為9.3℃,出水壓力為0.38Mpa,每臺電機額定電流為29.9A,正常工作電流為20.2A。一般情況下,開二臺備一臺。③冷卻泵:15KW,2極 全壓啟動 3臺,揚程30m,出水溫度31.6℃,回水溫度為27.3℃,出水壓力為0.40Mpa,每臺電機額定電流為29.9A,正常工作電流為21.2A。一般情況下,開二臺備一臺。 (4)、公司共有13臺空調(diào)風(fēng)柜。①基因部空調(diào)風(fēng)柜7臺,其中22KW風(fēng)機電機3臺,11KW風(fēng)機電機2臺,15KW和18.5KW風(fēng)機電機各1臺。②老二樓空調(diào)風(fēng)柜3臺,其中15KW風(fēng)機電機2臺,11KW風(fēng)機電機1臺。③質(zhì)檢部空調(diào)風(fēng)柜3臺,其中11KW風(fēng)機電機2臺,7.5KW風(fēng)機電機1臺。 2、水泵變頻改造方案 因為冷凍泵和冷卻泵進(jìn)出水溫差都小于5℃,這說明冷凍水流量和冷卻水流量還有余量,再加之,電機正常工作電流小于額定電流(5-12A),明顯存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象。因此,我們對基因部的冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)各自使用一臺臺達(dá)VFD-P11KW變頻器和一臺臺達(dá)VFD-P15KW 變頻器分別實施一拖三驅(qū)動(如圖一所示)。根據(jù)需要由PLC1分別控制3臺冷凍水泵和3臺冷卻水泵輪流切換工作(但同一時刻一臺變頻器只能驅(qū)動一臺水泵電機運轉(zhuǎn)),使冷凍水量和冷卻水量得到靈活、方便、適時、適量的自動控制,以滿足生產(chǎn)工藝的需求。同樣對老二樓空調(diào)機房及分包裝空調(diào)機房的冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)也各使用一臺臺達(dá)VFD-P15KW 變頻器分別實施一拖三驅(qū)動,其控制方式與基因部的冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)控制方式相同。下面以基因部冷凍水系統(tǒng)加以說明: (1)、閉環(huán)控制 基因部冷凍水系統(tǒng)采用全閉環(huán)自動溫差控制。采用一臺11KW變頻器實施一拖三。具體方法是:先將中央空調(diào)水泵系統(tǒng)所有的風(fēng)閥門完全打開,在保證冷凍機組冷凍水量和壓力所需前提下,確定一個冷凍泵變頻器工作的最低工作頻率(調(diào)試時確定為35HZ),將其設(shè)定為下限頻率并鎖定。用兩支溫度傳感器采集冷凍水主管道上的出水溫度和回水溫度,傳送兩者的溫差信號至溫差控制器,通過PID2調(diào)節(jié)將溫差量變?yōu)槟M量反饋給變頻器,當(dāng)溫差小于等于設(shè)定值5℃時,冷凍水流量可適當(dāng)減少,這時變頻器VVVF2降頻運行,電機轉(zhuǎn)速減慢;當(dāng)溫差大于設(shè)定值5℃時,這時變頻器VVVF2升頻運行,電機轉(zhuǎn)速加快,水流量增加。冷凍泵的工作臺數(shù)和增減由PLC1控制。這樣就能夠根據(jù)系統(tǒng)實時需要,提供合適的流量,不會造成電能的浪費。 (2)、開環(huán)控制 將控制屏上的轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至開環(huán)位置,順時針旋動電位器來改變冷凍水泵電機的轉(zhuǎn)速快慢。 (3)、工頻/變頻切換工作 在系統(tǒng)自動工作狀態(tài)下,當(dāng)變頻器發(fā)生故障時,由PLC1控制另一臺備用水泵電機投入工頻運行,同時發(fā)出聲光報警,提醒值班人員及時發(fā)現(xiàn)和處理故障。也可將控制柜面板上的手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至手動位置,按下相應(yīng)的起動按鈕來啟動相應(yīng)的水泵電機。3、風(fēng)機變頻改造方案 因為所有風(fēng)柜的風(fēng)機均處于全開、正常負(fù)荷運行狀態(tài),恒溫調(diào)節(jié)時,是由冷風(fēng)出風(fēng)閥來調(diào)節(jié)風(fēng)量。如果生產(chǎn)車間房間內(nèi)的溫度偏高,則風(fēng)閥開大,加大冷風(fēng)量,使生產(chǎn)車間房間內(nèi)的溫度降低。如果生產(chǎn)車間房間內(nèi)的溫度偏低,則需關(guān)閉一部分風(fēng)閥開度,減少冷風(fēng)量,來維持生產(chǎn)車間房間的冷熱平衡。 因此,送入生產(chǎn)車間內(nèi)部的風(fēng)量是可調(diào)節(jié)的、變化的。特別是到了夜班時,人員很少,且很少出入、走動等活動,系統(tǒng)負(fù)荷很輕,對空調(diào)冷量的要求也大大降低,只需少量的冷風(fēng)量就能維持生產(chǎn)車間房間的正壓與冷量的需求了,故對13臺風(fēng)機全部進(jìn)行了變頻節(jié)能改造,利用變頻器來對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。 中央空調(diào)風(fēng)機變頻改造原理圖如圖二所示,在原有工頻控制的基礎(chǔ)上,增加7個變頻控制柜,采用13臺臺達(dá)VFD-P系列變頻器驅(qū)動13臺風(fēng)機電機,變頻/工頻可以相互切換。在工頻方式下運行時,不改變原來的操作方式,在變頻方式下運行時,變頻器在不同的時間段自動輸出不同的頻率。即13臺變頻器受時控開關(guān)的程序控制,在周一至周五的7:30-23:00設(shè)定變頻器在45HZ下運行,在周一至周五的23:00后至第二天的7:30及周六、周日設(shè)定變頻器在35HZ下運行(其運行的頻率可根據(jù)需要來設(shè)定),以改變風(fēng)機的轉(zhuǎn)速,同時13臺變頻器與中央監(jiān)控室的人機界面和PLC實行聯(lián)機通訊,可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程人機監(jiān)控。三、中央空調(diào)水泵風(fēng)機變頻節(jié)能改造效果 為了能直觀體現(xiàn)變頻改造后的節(jié)能效果,我們做了如下的測試:以1#日立機組冷卻水泵14#(15KW)和K4風(fēng)柜4#(22KW)為對象,在它們各自的主回路上加裝電度表,先工頻運行一星期,每天定時記錄電表讀數(shù),再變頻運行一星期,進(jìn)行同樣的工作,其數(shù)據(jù)如表1和表2所示。 1、表1的數(shù)據(jù)分析:在工頻運行時,水泵的負(fù)荷變化不是很大,其日用電量在298度左右。變頻運行時,由于受外界的環(huán)境溫度影響較大,故每天的用電量差別較大,但可以看出,變頻運行時的日用電量明顯要小于工頻時的數(shù)值。我們以一個星期的總用電量來計算,工頻時為2580-891=1689,變頻時為5248-4121=1127,則1#日立機組冷卻水泵的節(jié)電率為:(1689-1127)/1689=33% 2、表2的數(shù)據(jù)分析:由于風(fēng)機每天的負(fù)荷變化不大,故其用電量比較穩(wěn)定??梢钥闯?,工頻運行時日用電量在350度左右。變頻運行時,日用電量在220度左右。以350和220來計算,則K4風(fēng)柜電機的節(jié)電率為:(350-220)/350 = 37% 由上述計算可知:水泵和風(fēng)機變頻改造后平均節(jié)能率為35%,在實際使用中,節(jié)電效果會更好。四、中央空調(diào)水泵風(fēng)機變頻監(jiān)控系統(tǒng) 1、系統(tǒng)硬件組成 中央空調(diào)水泵風(fēng)機變頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖三所示,它由公司自來水恒壓泵、分包裝部二樓冷凍泵、質(zhì)檢部老二樓空調(diào)機房水泵風(fēng)機和基因部水泵風(fēng)機四個子系統(tǒng)組成,對分布在不同部門的19臺變頻器實施遠(yuǎn)程監(jiān)控。各部分說明如下:①、變頻器選用臺達(dá)VFD-P系列變頻器,該系列變頻器具有高可靠性,低噪聲,高節(jié)能,保護(hù)功能完善,內(nèi)建功能強大的RS-485串行通訊接口,且RS-485串行通訊協(xié)議對用戶公開等特點。②、PLC作為控制單元,是整個系統(tǒng)的控制核心,選用臺達(dá)DVP24ES01R。利用其通訊指令編好程序,下載到PLC,然后將它與變頻器的RS-485串行通訊接口相連接,就可實現(xiàn)與變頻器的實時通訊。③、人機界面采用Hitech公司的PWS-3760,彩色10.4寸。它是新一代高科技可編程終端,專為PLC而設(shè)計的互動式工作站,具備與各品牌PLC連線監(jiān)控能力,適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用,可代替普通或工控計算機。其主要特點有:畫面容量大,可達(dá)255個畫面,畫面規(guī)劃簡單;使用ADP3全中文操作軟件,適用于WINDOWS95/WINDOWS98環(huán)境,巨集指令豐富,編程簡單;具有交互性好,抗干擾能力強,通訊可靠性高;自動化程度高,操作簡單方便,故障率低,壽命長,維修量少。其主要功能有:設(shè)計者可依需要編輯出各種畫面,實時顯示設(shè)備狀態(tài)或系統(tǒng)的操作指示信息;人機界面上的觸摸按鍵可產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信號,或輸入數(shù)值、字符給PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,從而產(chǎn)生相應(yīng)的動作控制設(shè)備的運行;可多幅畫面重疊或切換顯示,顯示文字、數(shù)字、圖形、字符串、警報信息、動作流程、統(tǒng)計資料、歷史記錄、趨勢圖、簡易報表等。④、RS-485串行通訊方式:RS-485采用平衡發(fā)送接收方式,它具有傳輸距離長、抗干擾能力強和多站能力的優(yōu)點。 2、人機界面畫面設(shè)計 本系統(tǒng)人機界面所有畫面均由ADP3全中文軟件進(jìn)行設(shè)計,有主畫面、參數(shù)設(shè)定、運轉(zhuǎn)設(shè)定、參數(shù)顯示、狀態(tài)信息、報警信息和幫助等畫面,經(jīng)ADP3軟件編譯無誤后,從個人電腦中下載到人機界面即可使用。人機界面與PLC之間通過RS232通訊電纜以主從方式進(jìn)行連接。由PLC對人機界面的狀態(tài)控制區(qū)和通知區(qū)進(jìn)行讀寫達(dá)到兩者之間的信息交互。PLC讀人機界面狀態(tài)通知區(qū)中的數(shù)據(jù),得到當(dāng)前畫面號,而通過寫人機界面狀態(tài)控制區(qū)的數(shù)據(jù),強制切換畫面。用戶需要監(jiān)視19臺水泵風(fēng)機的電壓、電流以及頻率的大小。因此為它們分別設(shè)置三組數(shù)值顯示區(qū),分別顯示電壓、電流與頻率值,這是利用元件中的數(shù)值顯示功能實現(xiàn)的。系統(tǒng)啟動后,19臺變頻器周期性地向PLC回復(fù)其工作狀態(tài),經(jīng)PLC處理后送人機界面,這樣人機界面就可以實時顯示這三組數(shù)值。數(shù)值的格式、位數(shù)和精度等根據(jù)實際情況在數(shù)值顯示的屬性框中設(shè)置。 3、系統(tǒng)控制方法 本系統(tǒng)要求對分布在不同部門、距離較遠(yuǎn)的19臺變頻器實施遠(yuǎn)程監(jiān)控,能在中央監(jiān)控室的人機界面上自動/手動設(shè)定、修改和寫入頻率值與啟停各臺變頻器,可實時監(jiān)測到中央空調(diào)水泵風(fēng)機電機實際工作電壓、電流、頻率的大小,并具有聲光報警等功能。具體控制方法是:采用一臺DVP-PLC、一臺人機界面PWS-3760和19臺VFD-P系列變頻器通過RS-485串行通訊方式組成一個實時通信網(wǎng)絡(luò)(如圖三所示),在現(xiàn)場設(shè)定好19臺變頻器的通信參數(shù),如控制方式為RS-485通訊指令,通訊地址:1-19,波特率為9600,通訊資料格式等;設(shè)計系統(tǒng)PLC程序,程序流程圖如圖五所示。要求手動控制有即時設(shè)定、修改和寫入頻率值與啟停各臺變頻器等功能,自動控制采用二個時段控制,可以隨時設(shè)定二個時段值和對應(yīng)的二個頻率值,現(xiàn)使用時段值一:7:30對應(yīng)頻率一 45HZ,時段值二:23:00對應(yīng)頻率二 35HZ。程序設(shè)計參照VFD-P變頻器通訊協(xié)議,采用PLC與變頻器間的一些RS-485通訊指令實現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控,還可通過打印機實現(xiàn)報表的打印。 五、結(jié)束語 采用交流變頻調(diào)速器對中央空調(diào)系統(tǒng)的水泵、風(fēng)機進(jìn)行節(jié)能改造,不但操作簡單方便、節(jié)約電能降低生產(chǎn)成本,而且大大地改善水泵風(fēng)機的運行條件,減少水泵、風(fēng)機、閥門等的維護(hù)量。本變頻改造項目及監(jiān)控系統(tǒng)自2002年5月投運以來,已連續(xù)運行二年多,系統(tǒng)運行可靠平穩(wěn),通訊數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時,使設(shè)備管理規(guī)范化,提高了工作效率,需要在線改變的量為時段與頻率的設(shè)定值,采用人機界面作為人機交互工具,簡單直觀,便于操作。PLC作為中央處理單元,兩者在變頻監(jiān)控系統(tǒng)中結(jié)合使用,實現(xiàn)了該系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、手動即時變頻和自動分時段變頻等功能,在實際使用中取得良好的效果,值得推廣到其他行業(yè)應(yīng)用。
回答者:網(wǎng)友
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