【文章內(nèi)容簡介】 0~5V的直流電壓輸出信號 ，以提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 模擬量輸出模塊選用西門子公司的 EM232 模塊 。 數(shù)字量到模擬量轉(zhuǎn)換器（ DAC）的 12位讀數(shù)，其輸出數(shù)據(jù)格式是左端對齊的，最高有效位： 0 表示是正值數(shù)據(jù)字，數(shù)據(jù)在裝載到 DAC 寄存器之前， 4 個連續(xù)的 0是被裁斷 的，這些位不影響輸出信號值 。 D/A 轉(zhuǎn)換模塊輸入 /輸出關(guān)系 如圖 。 +32020 32020 +10V 10V 圖 A 輸出 10V到 +10V 電壓 +32020 +20mA +4mA 圖 B 輸出 +4mA到 20mA電流 +32020 +5V +20mA +4mA +32020 圖 A 輸入 0 到 5V 電壓 圖 B 輸入 +4mA到 +20mA電流 變頻技術(shù)控制中央空調(diào)水泵實例 12/11/2020 37 第 13 頁 共 37 頁 13 圖 D/A轉(zhuǎn)換模塊輸入 /輸出關(guān)系 （ 1） 模擬量輸出端的接線方式：經(jīng)過 D/A轉(zhuǎn)換后，模擬量通過雙絞線把信號輸出，如果是輸出電壓信號，則將雙絞線接到信道的 M0， V0 端；如果輸出的是電流信號，那么應(yīng)先將雙絞線接到信道的 M0和 I0端。 （ 2） 接線方式如圖 。 圖 EM232 端子接線圖 （二） 變頻器的選擇 常規(guī)設(shè)計的交流電動機(jī)，通常都是在額定頻率、額定電壓下工作的。此時，軸上輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率都可以達(dá)到額定值。在變頻調(diào)速的情況下，供電頻率是變化的，電機(jī)的實際輸出也會變化。由于變頻器有一定的通用性，因此在與不同拖動場合的電機(jī)配合時，需要選配相應(yīng)的變頻器。 在一臺變頻器驅(qū)動一臺電機(jī)的情況下，變頻器的 容量選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動機(jī)的額定電流，或者是變頻器所適配的電動機(jī)功率大于當(dāng)前該電動機(jī)的功率。按連續(xù)恒負(fù)載運轉(zhuǎn)時所需的變頻器容量 (kVA)的計算式計算 ： M0 I0 V0 M1 I1 V1 EM232 M L+ G 24V DC 變頻器 變頻器 變頻技術(shù)控制中央空調(diào)水泵實例 12/11/2020 37 第 14 頁 共 37 頁 14 ?? c o s/MCN kPP ? （ ） MMCN IUkP 3? （ ） MCN kII ? （ ） 式中 ： MP — 負(fù)載所要求的電動機(jī)的軸輸出功率，單位為 W； ? — 電動機(jī)的效率 (通常約 )； cosφ — 電動機(jī)的功率因數(shù) (通常約)； MU — 電動機(jī)電壓，單位為 V； MI — 電動機(jī)電流，單位為 A； k — 電流波形的修正系數(shù)，對 PWM方式，取 k =； CNP — 變頻器的額定容量； MI — 變頻器的額定電流[6]。 本文選擇了三菱 FRA540 變頻器 。 本系統(tǒng)所用的單臺水泵功率為 。三菱 FRA540 變頻器的容量為~。由于本系統(tǒng)采用的是一臺變頻器只為一臺電機(jī)提供電源 ， 即一臺變頻器對應(yīng)一臺水泵 ， 所以三菱 FRA540的功率以足夠勝任。并且三菱 FRA540 變頻器性能可靠，價格低廉，市場占有分額大，便于購買。所以選擇三菱 FRA540 作為本系統(tǒng)的變頻器。 系統(tǒng)所用的單臺水泵功率為 。三菱 FRA540變頻器的容量為 ~。由于 系統(tǒng)采用的是一臺變頻器只為一臺電機(jī)提供電源 ， 即一臺變頻器對應(yīng)一臺水泵 ，所以三菱 FRA540 的功率以足夠勝任。并且三菱 FRA540變頻器性能可靠，價格低廉，市場占有分額大，便于購買。所以選擇三菱 FRA540作為本系統(tǒng)的變頻器。 三菱 FRA540變頻器調(diào)制方 式為 PWM調(diào)制 ， 控制方式為 V/F控制 ， 具有轉(zhuǎn)矩提升 ， 點動 ， 制動與上位機(jī)通訊等功能。 變頻器端子分布圖 如 圖 。變頻技術(shù)控制中央空調(diào)水泵實例 12/11/2020 37 第 15 頁 共 37 頁 15 圖 變頻器端子分布圖 在本系統(tǒng)中， PLC通過 D/A轉(zhuǎn)換模塊將控制量通過 “ 2” 引腳（既電 壓 輸入）引入。 （三） PLC的選擇 空調(diào)變頻控制系統(tǒng)選配的 SIMATIC S7200 PLC主要由 CPU226模 (24DI/16DO)、模擬量輸入 EM231 模塊 (4AI)和模擬量輸出 EM232 模塊 (2AO)三部分組成。 CPU 模塊采集輸入 信號，通過執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。輸入和輸出模塊，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和 CPU模塊的橋梁。 直流 24V輸出 正轉(zhuǎn)啟動 反轉(zhuǎn)啟動 啟動自保持 高速 中速 低速 點動模式 第 2 加 /減速時間 輸出停止 復(fù)位 電流輸入選擇 瞬時掉電再啟動 輸入公共端 頻率設(shè)定信號 電流輸入 報警輸出 運行 頻率到達(dá) 瞬時停電 過負(fù)載 頻率檢測 集電極開路輸出公共端 模擬量信號輸出 指示儀表 R U S V T W PC STF STR A STOP B RH C RM RUN RL SU JOG IPF RT OL MRS FU RES SE AU CS FM SD SD 10E AM 4 5 變頻技術(shù)控制中央空調(diào)水泵實例 12/11/2020 37 第 16 頁 共 37 頁 16 S7200系列 PLC介紹： S7200系列 PLC 功能強(qiáng)、速度快、擴(kuò)展靈活，具有模塊化、緊湊的結(jié)構(gòu)。 S7200 系列 PLC具有極高的可靠性、極豐富的指令集、易于掌握、操作便捷、內(nèi)置豐富的集成功能、實時特性，強(qiáng)勁的通訊能力、豐富的擴(kuò)展模塊。S7200系列的強(qiáng)大功能使其無論是在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。所以它具有極高的性價比。 S7200系列可以根據(jù)對象的不同，可以選用不同的型號和不同數(shù)量的模塊 .并可以將這些模塊安裝在同一機(jī)架上。 S7200PLC的工作原理， PLC的循環(huán)掃描工作過程 ： 各種 PLC都采用掃描工作方式，具體工作過程大同小異。 SiemensS7200PLC 的工作過程 ： PLC 上電后，首先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入循環(huán)工作過程。一次循環(huán)過程可歸納為公共處理、程序執(zhí)行、掃描周期計算處理、 I/O 刷新 和外設(shè)端口服務(wù)五個工作階段，一次循環(huán)所用的時間稱為一個工作周期 (或掃描周期 )，其長短與用戶程序的長短以及 PLC 機(jī)本身性能有關(guān)，其數(shù)量級為 毫秒 級，典型值為幾十 毫秒 。 PLC的循 環(huán)掃描工作方式也為 PLC提供了一條死循環(huán)自診斷功能。 PLC內(nèi)部設(shè)置了一個監(jiān)視定時器 WDT，其定時時間可由用戶設(shè)置為大于用戶程序的掃描周期。 PLC在每個掃描周期的公共處理階段將監(jiān)視定時器復(fù)位。正常情況下，監(jiān)視定時器不會動作，如果由于 CPU 內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進(jìn)入死循環(huán)，那么，掃描周期將超過監(jiān)視定時器的定時時間 。 這時，監(jiān)視定時器動作，運行停止，以示用戶。 三、 硬件電路設(shè)計 硬件電路主要實現(xiàn)：信號采集，控制信號輸出，水泵控制，故障報警等功能。 其原理框圖如圖 。 C P U 運 算信 號 采 集 控 制 量 輸 入控 制 量 輸 出輸 出 相 應(yīng) 頻 率顯 示 / 報 警 變頻技術(shù)控制中央空調(diào)水泵實例 12/11/2020 37 第 17 頁 共 37 頁 17 圖 硬件電路原理框圖 （一） PLC 控制下水泵變頻調(diào)速系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要由變頻器、 PLC 控制器、水泵、數(shù)量調(diào)節(jié)器、主接觸等組成自動閉環(huán)控制系統(tǒng)。 K M 4K M 21 水 泵3 ~2 水 泵3 ~K M 1K MK M 3V V V F3 8 0 V , 5 0 H zA , B , C 圖 系統(tǒng)工作于兩種狀態(tài)下的主回路 系統(tǒng)工作于工頻和變頻兩種狀態(tài)下的主 回路。系統(tǒng)開始工作時 ， 首先將數(shù)顯調(diào)節(jié)器根據(jù)所需室溫設(shè)置好上、下限溫度 X X1， 將其與 PLC控制相連。按下啟動按鈕 ， 系統(tǒng)開始啟動 ， 此時熱負(fù)荷為最大 ， PLC 發(fā)出指令使 1號 水泵軟啟動并工作在變頻狀下 ， 其過程為 ： KM1 吸合 ， 延時 t0 秒后 KM吸合 ， 啟動升速程序 ，按擬好的升速曲線控制變頻器運行 ， 頻率逐漸上升直至設(shè)定值并穩(wěn)定地工作在變頻狀態(tài)。 （二）輸入輸出點地址分配 表 4 輸入輸出地址分配表 模塊號 輸入端子號 輸出端子號 地址號 信號名稱 說明 CPU226 1 1 號啟動 按鈕 2 1 號停止 按鈕 3 2 號啟動 按鈕 4 2 號停止 按鈕 變頻技術(shù)控制中央空調(diào)水泵實例 12/11/2020 37 第 18 頁 共 37 頁 18 5 3 號啟動 按鈕 6 3 號停止 按鈕 7 緊急停車 按鈕 8 總啟動 按鈕 9 控制溫度 +1 按鈕 10 控制溫度 1 按鈕 11 1號電機(jī)故障 按鈕 12 2號電機(jī)故障 按鈕 1 變頻器給電 繼電器 2 1號泵工頻啟動 繼電器 3 1號泵變頻運行 繼電器 4 2號泵工頻啟動 繼電器 5 2號泵變頻運行 繼電器 6 3號泵工頻啟動 繼電器 7 3號泵變頻運行 繼電器 8 2號變頻器給電 繼電器 9 冷凍泵變頻運行 EM231 1 AIW0 1號熱敏電阻 PT100 2 AIW2 2號熱敏電阻 PT100 EM232 1 AQW0 1 號變頻器 電壓 2 AQW2 2 號變頻器 電壓 四、 PLC 控制中央空調(diào)變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件由初始化程序、主程序和中斷服務(wù)程序三部分組成。主程序主要對存儲區(qū)標(biāo)志位、緩沖區(qū)、定時器和 PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行初始化。子程序由 PID調(diào)節(jié)子程序和尋找最佳工作模式子程序組成。 通常情況下，變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由變 頻器、可編程控制器、主接觸器、水泵機(jī)組及溫度檢測裝置組成閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。