三菱PLC在商住楼宇制冷系统中的应用

摘要：本文介绍了三菱plc在商住楼宇制冷系统中的工作原理、系统的硬件构成、机组的程序控制及SCADA监控软件的设计。

关键字：三菱PLC制冷人机界面温度

Abstract: This paper introduces the Mitsubishi PLC in commercial and residential buildings in refrigeration system working principle, hardware unit, program control and SCADA monitoring software design.

Keywords: Mitsubishi PLC; refrigeration; man-machine interface; temperature;

中图分类号：TB61+4文献标识码：A文章编号：

一、前言 我公司物业拥有总占地面积2.5万平方米，总建筑面积3.2万平方米的商住楼宇，采用中央制冷系统为用户提供高素质的物业管理服务，我公司的SXZ6-115D溴化锂制冷机组采用了日本三菱公司的FX2N—48MR可编程控制器,来实现程序控制，取代了以前手动机组的继电器控制,该种控制方法简单有效,故障率低,控制灵敏。它不仅体积小，接线简单，人机界面友好，维护方便；同时控制精度高，运行可靠，使制冷系统中制冷剂的 压力波动很小，制冷效果好，因而受到了广大用户的普遍欢迎。

二、系统的控制原理

本控制器主机采用三菱公司的PLC,型号为：FX2N—48MR,数据采集部分采用三菱公司的数据采集模块，型号为：FX2N—4A/D,现场监视的人机界面采用三菱公司的图形操作终端，同时，由主机，调制解调器，公用电话网，计算机，SCADA软件组成远程监控系统。

系统的工作原理：首先，通过FX2N—4A/D采集系统压力，电压，温度以及设备的保护等信号，并对模拟信号进行数字滤波，抗干扰滤波，然后进行模拟量的 量化和标度变换，与设定参数进行比较判断，根据比较结果和保护信号控制压缩机的启动与停止。当需要开机时，首先，根据所有压缩机的开机时间，判断哪一台压 缩机开机时间最短，然后，判断其保护信号是否正常？如果正常，则开机，否则判断下一台压缩机，……直到最后一台。反之，当需要停机时，首先根据所有压缩机 的开机时间判断哪一台压缩机开机时间最长，然后，输出停机控制信号。

正常工作情况下，任何一台压缩机的保护信号出现故障，主机一旦检测到故障信号，立即输出停机信号，停止相对应的压缩机，并发出报警信号，告诉值班人员系统出现故障，需要人工监视。同时，主机一旦检测到故障的恢复信号，也会立即输出开机信号，启动相对应的压缩机。

三、系统的硬件框图

图1系统硬件组成

1、输入接口电路：

为了保证能在恶劣的工业环境中使用，PLC 输入接口都采用了隔离措施。如下图，采用光电耦合

器为电流输入型，能有效地避免输入端引线可能引入的电磁场干扰和辐射干扰。在光敏输出端设置RC 滤波器，是为了防止用开关类触点输入时触点振颤及抖动等引起的误动作，因此使得PLC 内部约有10ms 的响应滞后。当各种传感器（如接近开关、光电开关、霍尔开关等）作为输入点时，可以用PLC 机内提供的电源或外部独立电源供电，且规定了具体的接线方法，使用时应加注意。

图2 输入接口回路图示

2、输出接口电路：

PLC 一般都有三种输出形式可供用户选择，即继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出，在线路结构上都采用了隔离措施，注意事项：

（1）PLC 输出接口是成组的，每一组有一个COM 口，只能使用同一种电源电压。

（2）PLC 输出负载能力有限，具体参数请阅读相关资料。

（3）对于电感性负载应加阻容保护。

（4）负载采用直流电源小于30V 时，为了缩短响应时间，可用并接续流二极管的方法改善响应

时间。

图3 输出接口回路图示

3、模拟信号包括：安装在吸气集管上的吸气压力传感器（0~200PSIG），和安装在排气集管上的排气压力传感器(0~500PSIG)和温度传感器。还有监视系统供电电压的电压传感器。

4、开关信号包括：安装在压缩机上的电子热保护（温度探头安装在电机绕组内），安装在压缩机吸气侧的低压开关，安装在压缩机排气侧的高压开关，油位控制器，油 压差控制器，电子热保护根据安装在电机绕组内的温度探头感知的绕组温度的高低，发出一个开关信号，当温度高于设定值时断开控制回路，反之则接通控制回路，主要防止因绕 组温度过高而导致的压缩机故障。安装在压缩机吸气侧的低压开关主要用于：当系统进入机械后备状态时，根据吸气压力的高低来控制压缩机的开/停。安装在压缩 机排气侧的高压开关则用于：当排气压力超过上限设定值时断开控制回路，停止压缩机的运行，防止由于排气压力过高而造成的压缩机故障。油位控制器：当压缩机 的瑞滑油供应不上时（系统油位低于某一设定值时）断开控制回路，停止压缩机的运行，可以有效防止压缩机因缺油干磨导致的损坏。油压差控制器.用于监测半封 闭压缩机高低压腔油压差，当油压差太小时将出现油供应不上，影响压缩机的，将导致压缩机干磨。还有监视系统供电电源的相序保护器。

机组的程序控制

机组的制冷量是衡量机组性能的重要指标。当冷水流量在相对固定的情况下，控制冷水出水温度，不但稳定了机组的运行工况，而且满足了系统对冷量的要求。当冷却水进口温度太低，溴化锂溶液有结晶的可能，为防止向不利的方向发展，机组采取预防性的限度控制－适当减少蒸汽的供应量(降低浓溶液的浓度)。根据这一原则，冷量的控制主要是针对冷水出口温度的控制，同时兼顾冷却水进水温度，通过冷水出口温控仪输出4~20mA信号和冷却水进口温控仪输出的4~20mA信号,由PLC控制中间继电器选择哪个信号给蒸汽调节阀,调节蒸汽量的大小来实现冷量的控制，冷水出口温度和冷却水进口的温度对蒸气供应的关系见下表1。

表1

2、溶液循环量控制

机组溶液的循环由变频器调节溶液泵的转速来实现,溶液的循环量主要是控制高压发生器中溴化锂溶液的液位,同时也调节溶液的温度.它们和PLC之间的关系如下表2：

表2

3、变频器运行联锁条件:

正常情况下，在设备安装完毕后首先应校正三相电源的相序，保证三相电源的相序是正确的；系统的供电电压应处于正常范围内（线电压为交流380V± 15%）。当压缩机的电子热保护探测到的绕组温度正常，压缩机的排气压力低于设定值，压缩机的油位正常，压缩机的油压差控制在必要的范围内，此时当系统的 吸气压力高于设定值时，压缩机即可以开机运行。

在设备运行过程中，三相电源的相序是不变的，当系统的供电电压超出正常范围（线电压为交流380V±15%）时，控制器将发出电压故障报警信号，同时，将停止所有正在运行的压缩机，提醒值班人员检查系统电源供电情况，直到解除故障。

五、SCADA监控软件的设计

监控软件的设计有二种方案：一种是通过RS485与主机连接实现设备的当地监控，另一种是通过调制解调器（MODEM），公用电话网，调制解调器 （MODEM）与主机连接实现设备的远程监控。当地监控主要用于用户的日常监控，远程监控主要用于设备隐患的预防和设备故障的快速定位及修复。监控画面的 设计与人机界面的设计类似。用全中文共控组态软件MCGS做开发平台。

六、结束语

该机型在控制方面基本能达到自动控制,大大减少了操作人员的劳动强度,提高了工作效率。

作者姓名：肖新伟 工作单位：广东省河源市广晟投资有限公司

参考文献

[1]《三菱微型可编程控制器编程手册》，《操作手册》，2009年4月。

[2]《PLC在溴化锂吸收式冷水机组中的应用》， 栗小宽 著 《科技创新导报》，2008年31期

[3]《可编程控制器应用软件设计方法与技巧》，陈春雨等著，电子工业出版社，1992