基于plc的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器、冷凝器、冷卻塔、冷凍水泵組、冷卻水泵組、兩個(gè)冷凍水變頻器、兩個(gè)冷卻水變頻器、PLC控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、冷凍回水溫度傳感器、冷凍出水溫度傳感器、冷卻回水溫度傳感器、冷卻出水溫度傳感器、溫度接口模塊和磁水器；所述冷凍回水溫度傳感器、冷凍出水溫度傳感器、冷卻回水溫度傳感器和冷卻出水溫度傳感器均通過溫度接口模塊與PLC控制器相連，所述PLC控制器通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與兩個(gè)冷凍水變頻器和兩個(gè)冷卻水變頻器相連。本實(shí)用新型能夠根據(jù)負(fù)載輕重自動(dòng)調(diào)整水泵的運(yùn)行頻率，減少冷凝器、冷卻塔結(jié)垢，節(jié)約電能消耗。
【專利說明】基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于空調(diào)領(lǐng)域，具體涉及一種基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個(gè)人均能源相對(duì)貧乏的國家，人均能源占有量不足世界水平的一半，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國已成為世界第二耗能大國，但能源使用效率普通偏低，造成電能浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重。盡管我國電網(wǎng)總裝機(jī)容量和發(fā)電量快速擴(kuò)容，但仍趕不上用電量增加的速度，供電形勢(shì)嚴(yán)峻，節(jié)能節(jié)電已迫在眉睫。
[0003]中央空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代大型建筑物不可缺少的配套設(shè)施之一，電能的消耗非常大，約占建筑物總電能消耗的50%。由于中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須按天氣最熱、負(fù)荷最大時(shí)設(shè)計(jì)，且留有10%-20%左右的設(shè)計(jì)余量。而實(shí)際上在一年中，滿負(fù)載下運(yùn)行最多只有十多天，甚至十多個(gè)小時(shí)，幾乎絕大部分時(shí)間負(fù)載都在70%以下運(yùn)行。通常中央空調(diào)系統(tǒng)中冷凍主機(jī)的負(fù)荷能隨季節(jié)氣溫變化自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，而與冷凍主機(jī)相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，幾乎長期在100%負(fù)載下運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍水、冷卻水循環(huán)用電約占系統(tǒng)用電的12% — 24%，而在冷凍主機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，冷卻水、冷凍水循環(huán)用電就達(dá)30%—40%。因此,冷凍水、冷卻水系統(tǒng)幾乎長期在大流量、小溫差的狀態(tài)下運(yùn)行，造成了能量的極大浪費(fèi)。而且冷凍、冷卻水泵采用的均是Y—Λ起動(dòng)方式，電機(jī)的起動(dòng)電流均為其額定電流的3— 4倍，在如此大的電流沖擊下，接觸器的使用壽命大大下降；同時(shí)，啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊和停泵時(shí)的水錘現(xiàn)象，容易對(duì)機(jī)械器件、軸承、閥門和管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備件費(fèi)用。
[0004]另外，由于冷凍泵軸輸送的冷量不能跟隨系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷的變化，其熱力工況的平衡只能由人工調(diào)整冷凍主機(jī)出水溫度，以及大流量小溫差來掩蓋。這樣，不僅浪費(fèi)能量，也惡化了系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行質(zhì)量。特別是在環(huán)境溫度偏低、某些末端設(shè)備溫控稍有失靈或靈敏度不高時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致大面積空調(diào)室溫偏冷，感覺不適，嚴(yán)重干擾中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)；該基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)能夠根據(jù)負(fù)載輕重自動(dòng)調(diào)整水泵的運(yùn)行頻率，減少冷凝器、冷卻塔結(jié)垢，節(jié)約電能消耗。
[0006]本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于，包括蒸發(fā)器、冷凝器、冷卻塔、冷凍水泵組、冷卻水泵組、兩個(gè)冷凍水變頻器、兩個(gè)冷卻水變頻器、PLC控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、冷凍回水溫度傳感器、冷凍出水溫度傳感器、冷卻回水溫度傳感器、冷卻出水溫度傳感器、溫度接口模塊和磁水器；
[0008]所述冷凍水泵組包括第一主用冷凍水泵、第二主用冷凍水泵和備用冷凍水泵，所述兩個(gè)冷凍水變頻器分別通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與第一主用冷凍水泵、第二主用冷凍水泵和備用冷凍水泵中的任意兩個(gè)相連；
[0009]所述冷卻水泵組包括第一主用冷卻水泵、第二主用冷卻水泵和備用冷卻水泵；所述兩個(gè)冷卻水變頻器分別通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與第一主用冷卻水泵、第二主用冷卻水泵和備用冷卻水泵中的任意兩個(gè)相連；
[0010]所述冷凍回水溫度傳感器安裝在蒸發(fā)器的回水端，所述冷凍出水溫度傳感器安裝在蒸發(fā)器的出水端；所述冷卻回水溫度傳感器安裝在冷凝器的回水端，所述冷卻出水溫度傳感器安裝在冷凝器的出水端；所述磁水器安裝在冷卻塔的入口 ；
[0011]所述冷凍回水溫度傳感器、冷凍出水溫度傳感器、冷卻回水溫度傳感器和冷卻出水溫度傳感器均通過溫度接口模塊與PLC控制器相連，所述PLC控制器通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與兩個(gè)冷凍水變頻器和兩個(gè)冷卻水變頻器相連。
[0012]本實(shí)用新型所述的基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)中的PLC控制器通過溫度接口模塊及多個(gè)溫度傳感器將蒸發(fā)器和冷凝器的回水溫度和出水溫度讀入控制器內(nèi)存，并計(jì)算出溫差值；然后根據(jù)蒸發(fā)器和冷凝器的回水與出水的溫差值來控制變頻器的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出水的流量，控制熱交換的速度；溫差大，說明室內(nèi)溫度高系統(tǒng)負(fù)荷大，應(yīng)提高冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度和流量，加快熱交換的速度；反之溫差小，則說明室內(nèi)溫度低，系統(tǒng)負(fù)荷小，可降低冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量，減緩熱交換的速度以節(jié)約電能；
[0013]同時(shí)本實(shí)用新型中磁水器的設(shè)置，可以將冷卻水中的鈣、鎂和其他鹽類在常溫下以正負(fù)離子狀態(tài)溶解于水中，當(dāng)冷卻水以一定的速度流經(jīng)磁水器的磁場(chǎng)時(shí)，溶解的鈣、鎂等離子獲得感應(yīng)電能，使其電荷狀態(tài)發(fā)生變化，不易形成粘結(jié)力強(qiáng)的堅(jiān)硬水垢，可有效防止新水垢的生成，而且還能清除原有的水垢，進(jìn)一步的節(jié)約電能。
[0014]進(jìn)一步的，所述兩個(gè)冷凍水變頻器和兩個(gè)冷卻水變頻器均為三菱FR-F540-37K-CH變頻器；PLC控制器為FX2N-64MR三菱PLC。
[0015]如此設(shè)置，可以使設(shè)備既具有良好的運(yùn)行穩(wěn)定性，又具有較高的性價(jià)比，同時(shí)又能與各水泵相匹配。
[0016]進(jìn)一步的，所述冷凍回水溫度傳感器、冷凍出水溫度傳感器、冷卻回水溫度傳感器和冷卻出水溫度傳感器均采用PT-100 3850RPM/°C電壓型溫度傳感器，所述溫度接口模塊采用具有4路模擬信號(hào)輸入通道的FX2N-4AD-PT溫度模塊。
[0017]如此設(shè)置，使得溫度檢測(cè)的精確度更高，控制更加精確。
[0018]進(jìn)一步的，所述蒸發(fā)器的出水端和冷凝器的出水端均設(shè)置有一排污閥。
[0019]如此設(shè)置，便于中央空調(diào)系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)，以及維修或保養(yǎng)時(shí)能夠方便的進(jìn)行排污。
[0020]進(jìn)一步的，所述冷卻塔上設(shè)置有補(bǔ)水管，所述補(bǔ)水管上安裝有一用于測(cè)量水流量的水表。
[0021]如此設(shè)置，便于方便及時(shí)的向冷卻塔內(nèi)補(bǔ)水，保證冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。
【專利附圖】

【附圖說明】[0023]圖1為中央空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2為基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0025]圖3為PLC控制器與各變頻器的接線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1-3所示，一種基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器1、冷凝器2、冷卻塔3、冷凍水泵組4、冷卻水泵組5、兩個(gè)冷凍水變頻器、兩個(gè)冷卻水變頻器、PLC控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、冷凍回水溫度傳感器、冷凍出水溫度傳感器、冷卻回水溫度傳感器、冷卻出水溫度傳感器、溫度接口模塊和磁水器6 ；
[0027]所述冷凍水泵組4包括第一主用冷凍水泵、第二主用冷凍水泵和備用冷凍水泵，所述兩個(gè)冷凍水變頻器分別通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與第一主用冷凍水泵、第二主用冷凍水泵和備用冷凍水泵中的任意兩個(gè)相連；
[0028]所述冷卻水泵組5包括第一主用冷卻水泵、第二主用冷卻水泵和備用冷卻水泵；所述兩個(gè)冷卻水變頻器分別通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與第一主用冷卻水泵、第二主用冷卻水泵和備用冷卻水泵中的任意兩個(gè)相連；
[0029]所述冷凍回水溫度傳感器安裝在蒸發(fā)器I的回水端，所述冷凍出水溫度傳感器安裝在蒸發(fā)器I的出水端；所述冷卻回水溫度傳感器安裝在冷凝器2的回水端，所述冷卻出水溫度傳感器安裝在冷凝器2的出水端；所述磁水器6安裝在冷卻塔3的入口；
[0030]所述冷凍回水溫度傳感器、冷凍出水溫度傳感器、冷卻回水溫度傳感器和冷卻出水溫度傳感器均通過溫度接口模塊與PLC控制器相連，所述PLC控制器通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與兩個(gè)冷凍水變頻器和兩個(gè)冷卻水變頻器相連。
[0031]本實(shí)用新型所述的基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)根據(jù)具體情況，同時(shí)考慮到成本控制，盡可能的利用了原有的電器設(shè)備；冷凍水泵及冷卻水泵均采用兩用一備的方式運(yùn)行，冷凍水泵和冷卻水泵的主備切換控制利用原有電器設(shè)備，通過接觸器、啟停按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行電氣和機(jī)械互鎖，確保每臺(tái)水泵只能由一臺(tái)變頻器拖動(dòng)，避免兩臺(tái)變頻器同時(shí)拖動(dòng)同一臺(tái)水泵造成交流短路事故；并且每臺(tái)變頻器任何時(shí)間只能拖動(dòng)一臺(tái)水泵，以免一臺(tái)變頻器同時(shí)拖動(dòng)兩臺(tái)水泵而過載。
[0032]PLC控制器通過溫度接口模塊及多個(gè)溫度傳感器將蒸發(fā)器I和冷凝器2的回水溫度和出水溫度讀入控制器內(nèi)存，并計(jì)算出溫差值；然后根據(jù)蒸發(fā)器I和冷凝器2的回水與出水的溫差值來控制變頻器的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出水的流量，控制熱交換的速度；溫差大，說明室內(nèi)溫度高系統(tǒng)負(fù)荷大，應(yīng)提高冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度和流量，加快熱交換的速度；反之溫差小，則說明室內(nèi)溫度低，系統(tǒng)負(fù)荷小，可降低冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量，減緩熱交換的速度以節(jié)約電能；
[0033]由于蒸發(fā)器I和冷凝器2運(yùn)行時(shí)，其冷凝器2的熱交換量是由冷卻水帶到冷卻塔3散熱降溫，再由冷卻水泵送到冷凝器2進(jìn)行不斷循環(huán)的。冷卻水進(jìn)水出水溫差大，說明蒸發(fā)器I和冷凝器2負(fù)荷大，需冷卻水帶走的熱量大，應(yīng)提高冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量；溫差小，則說明，蒸發(fā)器I和冷凝器2負(fù)荷小，需帶走的熱量小，可降低冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循環(huán)量，以節(jié)約電能。
[0034]同時(shí)本實(shí)用新型中磁水器6的設(shè)置，可以將冷卻水中的鈣、鎂和其他鹽類在常溫下以正負(fù)離子狀態(tài)溶解于水中，當(dāng)冷卻水以一定的速度流經(jīng)磁水器的磁場(chǎng)時(shí)，溶解的鈣、鎂等離子獲得感應(yīng)電能，使其電荷狀態(tài)發(fā)生變化，不易形成粘結(jié)力強(qiáng)的堅(jiān)硬水垢，可有效防止新水垢的生成，而且還能清除原有的水垢。
[0035]考慮到設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性及性價(jià)比，以及水泵電機(jī)的匹配，本實(shí)用新型選用三菱FR-F540-37K-CH變頻器；PLC控制器所需I/O點(diǎn)數(shù)為:輸入24點(diǎn)、輸出14點(diǎn)，考慮到輸入輸出需留一定的備用量，以及系統(tǒng)的可靠性和價(jià)格因素，選用FX2N-64MR三菱PLC ;溫度接口模塊選用FX2N-4AD-PT，該模塊是溫度傳感器專用的模擬量輸入A/D轉(zhuǎn)換模塊，有4路模擬信號(hào)輸入通道(CH1、CH2、CH3、CH4)，接收冷凍水泵和冷卻水泵進(jìn)出水溫度傳感器輸出的模擬量信號(hào)；每個(gè)溫度傳感器均選用PT-100 3850RPM/°C電壓型溫度傳感器，其額定溫度輸入范圍-100°C—600°C，電壓輸出O — 10V，對(duì)應(yīng)的模擬數(shù)字輸出-1000— 6000 ;數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊型號(hào)為FX2N-4DA，是4通道D/A轉(zhuǎn)換模塊，每個(gè)通道可單獨(dú)設(shè)置電壓或電流輸出，是一種具有高精確度的輸出模塊。
[0036]為了便于中央空調(diào)系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)，以及維修或保養(yǎng)時(shí)能夠方便的進(jìn)行排污，所述蒸發(fā)器的出水端和冷凝器的出水端均設(shè)置有一排污閥。
[0037]為了便于方便及時(shí)的向冷卻塔內(nèi)補(bǔ)水，保證冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所述冷卻塔上設(shè)置有補(bǔ)水管，所述補(bǔ)水管上安裝有一用于測(cè)量水流量的水表。
[0038]本實(shí)用新型所述的基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)，平均節(jié)能率在30.85%，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
[0039]本實(shí)用新型不僅局限于上述【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型公開的內(nèi)容，可以采用其它多種【具體實(shí)施方式】實(shí)施本實(shí)用新型，因此，凡是采用本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡(jiǎn)單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于，包括蒸發(fā)器、冷凝器、冷卻塔、冷凍水泵組、冷卻水泵組、兩個(gè)冷凍水變頻器、兩個(gè)冷卻水變頻器、PLC控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、冷凍回水溫度傳感器、冷凍出水溫度傳感器、冷卻回水溫度傳感器、冷卻出水溫度傳感器、溫度接口模塊和磁水器； 所述冷凍水泵組包括第一主用冷凍水泵、第二主用冷凍水泵和備用冷凍水泵，所述兩個(gè)冷凍水變頻器分別通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與第一主用冷凍水泵、第二主用冷凍水泵和備用冷凍水泵中的任意兩個(gè)相連； 所述冷卻水泵組包括第一主用冷卻水泵、第二主用冷卻水泵和備用冷卻水泵；所述兩個(gè)冷卻水變頻器分別通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與第一主用冷卻水泵、第二主用冷卻水泵和備用冷卻水泵中的任意兩個(gè)相連； 所述冷凍回水溫度傳感器安裝在蒸發(fā)器的回水端，所述冷凍出水溫度傳感器安裝在蒸發(fā)器的出水端；所述冷卻回水溫度傳感器安裝在冷凝器的回水端，所述冷卻出水溫度傳感器安裝在冷凝器的出水端；所述磁水器安裝在冷卻塔的入口 ； 所述冷凍回水溫度傳感器、冷凍出水溫度傳感器、冷卻回水溫度傳感器和冷卻出水溫度傳感器均通過溫度接口模塊與PLC控制器相連，所述PLC控制器通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與兩個(gè)冷凍水變頻器和兩個(gè)冷卻水變頻器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)冷凍水變頻器和兩個(gè)冷卻水變頻器均為三菱FR-F540-37K-CH變頻器；PLC控制器為FX2N-64MR 三菱 PLC。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凍回水溫度傳感器、冷凍出水溫度傳感器、冷卻回水溫度傳感器和冷卻出水溫度傳感器均采用PT-1OO 3850RPM/°C電壓型溫度傳感器，所述溫度接口模塊采用具有4路模擬信號(hào)輸入通道的FX2N-4AD-PT溫度模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器的出水端和冷凝器的出水端均設(shè)置有一排污閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PLC的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻塔上設(shè)置有補(bǔ)水管，所述補(bǔ)水管上安裝有一用于測(cè)量水流量的水表。
【文檔編號(hào)】F24F11/00GK203628934SQ201320782517
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】劉建寅 申請(qǐng)人:溫州樂控節(jié)能科技有限公司