PLC結合人機界面與變頻器在恒溫恒濕空調風柜上的應用

【摘要】
　　本文介紹了PLC 結合人機界面與變頻器在恒溫恒濕空調風柜上的應用，并給出了恒溫恒濕空調風柜的監控系統硬件結構圖、系統控制方法以及人機界面操作圖。 　　
　　【關鍵字】
　　變頻器 PLC 人機界面 RS-485 串行通訊 　　
　　【前言】
　　本人一直從事工控產品（如PLC、變頻器、人機界面）方面的技術支
　　持，并為很多行業的設備進行編程調試。 　　
　　下面是我做的其中一項恒溫恒濕空調風柜控制系統。 　　
　　系統基本配置：　　臺達程控器 DVP20EX00R2、
　　　　　　　　　　　臺達變頻器 VFD150F43A
　　　　　　　　　　　人機界面 TD210 　
　　　　PLC是空調風柜的主控器，完成機組的參數采集、故障檢測和流程控制功能，這款PLC 的特殊之處在于開關量為8 入6 出、模擬量為4 入2 出，是一種混合型的PLC，能直接采集溫度模擬信號，即可直接連接溫濕度傳感器（0~10V 或4~20mA），實現根據現場采集的溫濕度值對蒸汽閥、冷水閥進行控制，并根據室內正壓差的變動調節變頻器的頻率（即調節風機轉速）；人機界面采用文本顯示器TD210（黑白3 寸），可進行控制系統起停、參數修改、故障報警、系統狀態信息顯示等功能。 　
　　一、簡介
　　　　首先根據系統結構圖（圖1）選擇PLC、變頻器、人機界面以及各種電氣元件，然后繪出電氣接線圖（圖2），并編制PLC程序，最后根據所需要的控制、監控功能設計人機界面畫面。
　　

　　
　　二、流程簡述
　　1、初始狀態
　　主風機、變頻器、蒸汽閥、冷水閥為關閉狀態。 　　
　　2、啟動
　　㈠ 根據新風溫度與界面設定的新風換季溫度對比：
　　① 當新風溫度大于新風換季溫度時為夏季工況；
　　② 當新風溫度小于新風換季溫度時為冬季工況；
　　㈡ 按下“開機”按鈕后，變頻器帶動主風機起動，變頻器頻率以界面所設定的下限頻率運行，30 秒后所有電氣元件根據冬季/夏季工況的不同進入不同的自動調節狀態； 　　
　　3、運行狀態
　　㈠ 變頻器頻率由室內正壓差P控制，當P=設定值Po±范圍值△P內時，變頻器頻率在下限頻率和上限頻率之間自動調節；
　　㈡ 冷水電動閥由送風濕度RH控制，當送風濕度RH=設定值RHo±范圍值△RH內時，自動調節比例積分電動閥，冬季工況不開冷水閥；
　　㈢ 蒸汽比例積分電動閥由送風溫度Ts控制，當送風溫度Ts=設定值Tso±范圍值△t內時，自動調節再生蒸汽比例積分電動閥；
　　
　　4、報警控制
　　當主風機過流報警或室內正壓差報警發生時，執行故障停機程序，人機界面自動進入故障報警畫面，且相應的報警指示燈亮，當故障解除后，按“復位”鍵報警指示燈熄滅。 　　
　　5、停機
　　㈠ 正常停機
　　停機時，先關閉冷水閥和蒸汽閥，延時4分鐘后停止風機和變頻器。
　　㈡ 故障現象
　　　　① 出現主風機過流報警時，執行正常停機程序，人機界面自動顯示報警畫面，且相應的指示燈亮，故障解除后按“復位”鍵，報警指示燈熄滅；
　　　　② 當室內正壓差>上限值（界面設定）時，執行正常停機程序，人機界面自動顯示報警畫面，且相應的指示燈亮，故障解除后按“復位”鍵，報警指示燈熄滅；
　　　　③ 出現初效過濾網壓差報警和中效過濾網壓差報警時，系統不停機，人機界面自動顯示報警畫面，且相應的指示燈亮，故障解除后按“復位”鍵，報警指示燈熄滅。 　
　　6、人機界面顯示要求
　　㈠ 在界面上可進行開機、停機、變頻器手動選擇的操作；
　　㈡ 顯示送風溫度Ts（℃）、送風相對濕度RH（%）、 新風溫度Tx（℃）、室內正壓差P、冷水閥開度和蒸汽閥狀態；
　　㈢ 可設定新風換季溫度Txo、送風相對濕度RHo, 夏季/冬季送風溫度Tso、變頻器下限/上限頻率、壓差上限報警值Po；
　　㈣ 可校正送風溫度Ts、送風濕度RH、新風溫度Tx、室內正壓差P。
　　㈤ 可設定△t、△RH、△P、t1、t2、t3、t4 　　
　　7、RS-485串行通訊功能
　　　　利用PLC 上的RS-485 通訊口與變頻器RS-485 通訊口進行數據交換，實現變頻器控制方式的變換及頻率的自動調節。
　　　　手動：變頻器設定頻率由變頻器面板給定；
　　　　自動：變頻器設定頻率由PLC給定； 　　
　　三、變頻器參數設定參考
　　01-00： 此參數設定變頻器最大操作頻率命令范圍，以鍵盤設定的主頻率命令以此參數設定為限制；
　　01-07： 此參數設定值會限制變頻器的最大輸出頻率； 　　
　　01-08： 此參數設定值會限制變頻器的最低輸出頻率，當變頻器的頻率命令小于此設定值時，變頻器的輸出頻率會保持在此下限頻率設定； 　　
　　01-09： 此參數為變頻器由0.00Hz 加速至最大操作頻率01-00 所需的時間，即為加速時間； 　　
　　01-10： 此參數為變頻器由最大操作頻率01-00 減速至0.00 Hz 所需時間，即減速時間； 　　
　　02-00： 此參數設定變頻器的主頻率來源；　　
　　02-01： 此參數設定變頻器運轉信號來源； 　　
　　02-06： 此參數設定當變頻器設定由外部端子控制，且變頻器上電時外部端子已經處于運轉狀態下，驅動器是否要執行運轉命令；　　
　　03-00： 此參數設定變頻器上的多功能輸出端子1（RA1-RC1）的功能；　　
　　09-00： 此參數設定變頻器串行通訊時的位址；　　
　　09-01： 此參數用來設定PLC與變頻器彼此的傳輸速率；
　　09-04： 此參數用來設定通訊資料格式；　　
　　09-05： 此參數用來設定奇偶位元及停止位元； 　　
　　09-07： 此參數用來設定變頻器的運行頻率，僅在通訊時可設定，鍵盤設定無效，即利用PLC修改此參數可改變變頻器頻率。
　　【注意】
　　在整個操作界面中，“▼”鍵和“▲”鍵為畫面跳轉的操作鍵（報警畫面除外），按“▼”進入下一畫面，按“▲”回到前一畫面。　　
　　參考文獻
　　 1、《VFD-F 系列變頻器使用手冊》 臺達電子工業股份有限公司
　　 2、《DVP-PLC 可編程序控制器使用說明書》 臺達電子工業股份有限公司
　　　　3、《DVP-PLC 應用技術手冊.程式篇》 臺達電子工業股份有限
　　公司
　　 4、《TD210 使用說明書》