制冷机电气仪表控制系统改造

制冷机电气仪表控制系统改造

郑华明

武汉新世界制冷工业有限公司   湖北省武汉市   430000

摘要：目前，制冷机电气仪表在工业、商业、家用电器等领域得到了广泛的应用，而传统的多台制冷机组和水泵在工作时，都有一些缺点，其中最大的缺点就是集中电气控制，所以，本文将传统的制冷机组中的控制模式换成了 PLC集中电气控制方案。根据对制冷机组电控系统的基本需求，分别从软硬件角度出发，对采用 PLC技术进行了改进，期望为后续发展奠定基础。

关键词：PLC技术；制冷机组；电气控制；控制效果

随着科技的进步，制冷机电器仪表技术在逐步进步，其使用领域也在逐步扩展，在使用中，制冷机组的工作状态和工作效果将会对人们的日常生产生活造成直接的影响。在各种使用条件下，制冷机组所使用的电控装置也不尽一致，从大多数电控装置的工作情况来看，电控装置控制还不够完善，还有待于进一步的改进。

一、电气仪表控制系统的重要作用

1.对各项基本数据展开调节

在制冷机和空气调节装置的操作过程中，电子自控系统能够探测并提供精确的数据。比如，在中央通路和周围的温度改变时，制冷系统会被自动改变，而且相关规定也会被充分理解，以便在此条件下进行应用和维持。以春天为例，户外的气温较适宜于人类的身体，而且必须覆盖中央大气层。温度表可以探测温度，并对其进行温度调整，这样，装置就会进入能源模式，并做出对应的反应。所以，该自动化系统是由下列资料完成自动控制系统，持续时间以及相应的调整基于外部温度的差异，因此可以确保。制冷系统和设备的安全性和可持续性降低了运营成本和能耗，从这个角度来看，使用自动化电子监控系统是一种非常有效的方法。

2.保证设备稳定运行

自动化安全系统是其中重要的组成部分。该装置能维持其控制力，并能在较大的声音下自动翻转，这样，保护装置就能在空气中重新设置，这样就能保证日常的、安全的手术护理。比如，如何应对制冷和空调设备专业不同的不同条件，低压力或低油压力，和各种停机的异常情况下，该系统将会在一定时间内，自动满足在安全设备上制作报警信号的费用，并会执行自动防护以应付这种情况。从某种意义上讲，自动化安全是自动化控制中不可缺少的一部分。

二、浅析制冷机组电气控制的硬件

1.制冷机组电气控制重要要求

在制冷机组电控系统的使用中，辅助设备，主压缩机，节流阀，保护装置等起着关键的作用，若控制系统不能实现以上功能，将会影响制冷机组的工作效率。在对 PLC技术硬件系统进行设计时，首先要对机组的主要设备和机组工艺进行确定。由于制冷机组型号的持续升级，电气设备的数目也相应地增多，具体包括了压缩机、水泵、冷却塔、控制阀、电气控制箱等。系统工作参数：水温，机油压力，排气压力，机油过滤器，吸入压力，保护功能。在此基础上，根据制冷机组的特点、工作原理和控制要求，利用S7-1500PLC控制系统，对制冷机、水泵、阀门等各个部分展开了集中控制，从而达到了对现场全部设备的智能管理。

2.电气控制硬件设计内容

（1）网络的控制。使用 ProfiNet现场总线的通信架构，能够使整个控制网络的传输速率得到提升，而且，这种现场总线的通信架构十分简单，而且具有很好的稳定性，特别是与 PLC技术的融合，能够使网络的控制品质得到很大的提升。以某卷烟厂制冷机组的实际情况为基础，对制冷机组电气控制系统需要监控的设备进行了分析，具体内容有：制冷机、水泵电机、温度、压力、流量，因此在使用 ProfiNet现场总线技术是最为适合的。

（2）主从站PLC技术。在主站 PLC技术的具体应用中，选择CPU1515支持多路通迅主站，该主站 PLC中含有两个通信接口，能够满足硬件方面的控制要求。而在 PLC从台的设计中，共有五个模块，对各个环节进行独立的控制，从而使其在本质上得到了改善。另外，在控制计算机系统选用上，主要选择了研华公司的中央计算机，借助工控机安装相应的网络适配器，让其和主站共同组成相应监控设备，并且设置了独立的微处理器。

（3）变频器的选型。除以上两点外，在改造后的电控系统中还包括两台变频调速装置，分别为冷冻以及冷却水泵，文中选择了G120水泵专用型变频调速装置。实践证明，该变频器能够实现水泵和风机等负载的变速传动。在变频器的电流问题上，要在具体的条件下，对水泵电动机、变频器等方面的工艺参数进行合理的计算，以某卷烟厂制冷机组作为例子，由于在该冷冻机组中，所采用的电机都是：132 kW的普通电机，并且该电机的额定电流是246 A，因此，在电动机的额定输出功率132 kW，额定电流最大值为250 A的变频器中，就会出现这种情况。

三、浅析制冷机组电气控制的软件

1.冷却水泵和冷冻水泵的控制

以制冷机组为例，在实际使用中，该系统包括了冷冻水泵、冷却水泵各7台，从上面可以看出，本文使用了两台变频器来对冷冻水泵、冷却水泵进行控制。通过采用“一拖多”和“先启后停，先停后停”的方式，通过变频调速，实现了多台泵的连续起停，保证每台泵在同一工况下工作的持续时间，从而达到了提升装置整体效率和减少维护成本的目的。

2.浅析冷冻机组自动控制程序

在此制冷机组中包含4个螺旋制冷器，通过对制冷机组的自动控制，能够对制冷容量进行有效的控制。然而，在进行自动控制程序的设计时，首先要确定对供冷量的具体需求，包括制冷机组，水量，载体的比热，需求冷冻水温，需求负荷变化等。在此基础上，提出了新的制冷方式，并将其应用于制冷系统中，实现了制冷系统的启动和停止控制。

3.上位机软件设计

在整体监测系统中，计算机是不可或缺的一种组态软件，因此，对计算机的监测是实现制冷机组自动化电气控制的重要途径。为了保证与S7-1500PLC的有效连接，使用了西门子公司的 WinCC组态软件，该系统可以与各种自动控制软件进行集成。在这个接口下，用户可以进行组态、编程、数据管理，并且在这个软件下，操作画面、控制画面、监视画面、报警画面、实时趋势画面等都可以在对应的设备上直接显示出来，工作效率也可以从根本上提升。从实际的运行情况来看，水泵变频的改造，可以有效地节省电能，同时也可以使制冷机组更稳定。

SIEMENS的 Win CC组态软件主要实现了如下几项功能：首先，制冷机组监控画面，利用该软件可以对整个系统进行监控，画面直观、逼真，包含：制冷机、冷冻泵、冷却塔、蒸汽管道、水路管道、冷却水池。第二，制冷机的所有性能，都可以通过软件，观察到电冰箱的各个部件，从而确保制冷机的正常工作。另外，通过 SIEMENS的 Win CC组态软件，还可以收集和处理历史数据，形成历时曲线，通过这种方法，也可以反映出实时趋势。此外，在报警记录屏幕上可以精确地显示故障的日期，时间，设备位置，以及故障时的用户数据。

总结来说，以 PLC为基础，对制冷机组电气控制系统进行改造，在实际应用的过程中，系统运行稳定、安全可靠、自动化程度较高，而且操作方便，从根本上降低了工人的劳动强度。除此之外，从实际应用的结果来看，经过改进后的电控系统，出现故障的概率比较小，维修工作也比较简单，其抗干扰能力也在逐步提升，对于后续发展是非常有价值的。

参考文献：

[1] 程立权，钱雪峰，樊海彬，等.基于PLC的风冷式冷水（热泵）机组全自动在线评价系统[J].制冷与空调，2018（10）.

[2] 张林.浅析PLC控制在冷水机组上的程序设计及应用[J].仪器仪表用户，2018（02）.