变频器和PLC在节能改造中的应用

2016-08-08刘世强王健张波骆洋

大科技 2016年7期

关键词：中央空调连云港变频器

刘世强王健张波骆洋

（连云港润众制药有限公司江苏连云港 222069）

变频器和PLC在节能改造中的应用

刘世强王健张波骆洋

（连云港润众制药有限公司江苏连云港 222069）

科学技术的发展，各种电力设备研制成功并应用与日常生活中，大大地提高了生活质量，但是能源消耗量逐渐增大。现代社会倡导节约能源，就需要在电器设备的安装中考虑到节能问题，实施节能改造成为一种必然。本文以中央空调的节能改造为例，针对变频器和PLC在节能改造中的应用进行探究。

变频器；节能改造；PLC控制系统

随着人们生活水平的提高，对生活质量也提出了更高的要求。各种电力设备充斥着人们的生活内容，使得人们的生活更为便利，但是电能消耗量也逐渐增多。目前中国所使用的能源依然以不可再生能源为主，虽然部分地区已经开发了清洁能源，但是还不具有普遍性。中国已经将节约能源纳入到可持续发展战略，这就需要在电器安装的过程中更多地考虑能源节约问题，节能改造成为主要途径。鉴于空调已经被普遍应用，且空调的能源消耗量呈增多的趋势，本文以空调为例针对节能改造中变频器和PLC的应用进行探究。

1 中央空调系统概述

从中央空调系统的构成上来看，主要包括五个组成部分，即空调机组、水系统、风系统、散热系统、末端系统。空调系统所发挥的空气调节功能是制冷剂通过制冷机转变为液态后输入到压缩机，被压缩成为温度很高、压力很大的气体，被传输到冷凝器中后，气体与冷却水之间进行热能交换，使得冷却水的温度升高转变为高温水。这些高温水被输送到散热系统中，使得水的温度逐渐下降，热量被释放到环境空间中[1]。当制冷剂通过冷凝器变为液态后输入到节流阀，液态的制冷剂经过降压之后，被输入到蒸发器与冷冻水换热降温。这些水经过水泵被输送到空调末端，将冷气释放到环境空间中。

2 PLC控制系统的特点

PLC（Programmable Logic Controller）控制系统是可编程逻辑控制器，属于是为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子系统。从PLC的设计特点来看，是基于微处理器而设计的自动控制装置，融合了电子计算机技术、通信技术、自动化技术。PLC控制系统的程序设计简单，却拥有强大的功能，使用性能稳定，而且具有很强的抵抗干扰能力[2]。

PLC控制系统作为体积小且能够发挥强大功能的可编程控制器，为模块式设计，对于模块的使用数量，可以根据实际应用的需要进行配置。本次研究在模块的设计上，采用SLC5/04系列控制器，一个电源模块，8路的输入模块、4路的输入模块、电机和球阀均为2个模块设计，电机反馈信号加上球阀信号总数为27点，1个数字量输出模块，1个个人计算机和1个变频器，1个通讯转换模块。

3 变频器概述

3.1 变频器的构成

变频器属于是电力控制设备，构成上包括整流、逆变、滤波、制动、驱动、检测以及微处理单元。变频器在电机工作中通过对电源频率进行改变以对交流电动机进行控制。变频器运行的过程中，对所出处电源的电压以及频率进行调整所依赖的是绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor；IGBT）根据电机运行中对电源的需要对电压和频率进行调整，以达到调整电机运行速度和节约能源的作用（图1为中央空调系统运行中所使用的变频器）。

3.2 变频器安装的注意事项

变频器对电机运行速度的调整，是通过控制磁通电流和转矩电流，电机运行中的转矩会快速动作并使得转速得以控制。变频器通过RS485接口组网对功能情况进行控制，但是处于运行状态，会由于噪音问题而影响到其他的设备。如果弱电设备与变频器安装在一个柜中，这些设备就会受到辐射干扰而出现误动作。所以，在变频器安装的过程中，要综合考虑设备使用环境，确保所有的设备都能够正常运行。

图1 中央空调系统运行中所使用的变频器

4 安装中需要注意的问题

PLC控制系统安装中，在接线上与普通的仪表相同，接线的过程中要注意选择使用屏蔽电缆，走线槽也要具有屏蔽功能，以避免出现电磁干扰等问题而出现误动作。安装变频器的控制柜要与安装PLC控制系统的控制柜分开，各自单独接地。在安装的过程中，要注意通讯线的布设要确保所连接的设备能够正常工作。变频器、PLC控制系统和电机都要原理通讯电缆，以避免受到电磁干扰。通讯电缆还需要做好屏蔽，不仅要使用屏蔽穿线管，还要做好接地工作[3]。