PLC结合人机界面与变频器在恒温恒湿空调风柜上的应用———PLC结

　　【摘要】
本文介绍了PLC 结合人机界面与变频器在恒温恒湿空调风柜上的应用，并给出了恒温恒湿空调风柜的监控系统硬件结构图、系统控制方法以及人机界面操作图。

【关键字】
变频器 PLC 人机界面 RS-485 串行通讯

【前言】
本人一直从事工控产品（如PLC、变频器、人机界面）方面的技术支
持，并为很多行业的设备进行编程调试。

下面是我做的其中一项恒温恒湿空调风柜控制系统。

系统基本配置：　　台达程控器 DVP20EX00R2、
　　　　　　　　　台达变频器 VFD150F43A
　　　　　　　　　人机界面 TD210

　　PLC是空调风柜的主控器，完成机组的参数采集、故障检测和流程控制功能，这款PLC 的特殊之处在于开关量为8 入6 出、模拟量为4 入2 出，是一种混合型的PLC，能直接采集温度模拟信号，即可直接连接温湿度传感器（0~10V 或4~20mA），实现根据现场采集的温湿度值对蒸汽阀、冷水阀进行控制，并根据室内正压差的变动调节变频器的频率（即调节风机转速）；人机界面采用文本显示器TD210（黑白3 寸），可进行控制系统起停、参数修改、故障报警、系统状态信息显示等功能。

一、简介
　　首先根据系统结构图（图1）选择PLC、变频器、人机界面以及各种电气元件，然后绘出电气接线图（图2），并编制PLC程序，最后根据所需要的控制、监控功能设计人机界面画面。



　　由图1 可知，PLC 所需的开关量点数为3 入2 出、模拟量点数为3 入1 出，因此我选择了台达PLC DVP20EX00R2。选定好PLC后，根据给出的电气接线图（图2）用WPL2.08软件编辑程序（见附件程序）；然后使用TD210V36 软件编辑人机界面。



二、流程简述
1、初始状态
主风机、变频器、蒸汽阀、冷水阀为关闭状态。

2、启动
㈠ 根据新风温度与界面设定的新风换季温度对比：
① 当新风温度大于新风换季温度时为夏季工况；
② 当新风温度小于新风换季温度时为冬季工况；
㈡ 按下“开机”按钮后，变频器带动主风机起动，变频器频率以界面所设定的下限频率运行，30 秒后所有电气元件根据冬季/夏季工况的不同进入不同的自动调节状态；

3、运行状态
㈠ 变频器频率由室内正压差P控制，当P=设定值Po±范围值△P内时，变频器频率在下限频率和上限频率之间自动调节；
㈡ 冷水电动阀由送风湿度RH控制，当送风湿度RH=设定值RHo±范围值△RH内时，自动调节比例积分电动阀，冬季工况不开冷水阀；
㈢ 蒸汽比例积分电动阀由送风温度Ts控制，当送风温度Ts=设定值Tso±范围值△t内时，自动调节再生蒸汽比例积分电动阀；

4、报警控制
当主风机过流报警或室内正压差报警发生时，执行故障停机程序，人机界面自动进入故障报警画面，且相应的报警指示灯亮，当故障解除后，按“复位”键报警指示灯熄灭。

5、停机
㈠ 正常停机
停机时，先关闭冷水阀和蒸汽阀，延时4分钟后停止风机和变频器。
㈡ 故障现象
　　① 出现主风机过流报警时，执行正常停机程序，人机界面自动显示报警画面，且相应的指示灯亮，故障解除后按“复位”键，报警指示灯熄灭；
　　② 当室内正压差>上限值（界面设定）时，执行正常停机程序，人机界面自动显示报警画面，且相应的指示灯亮，故障解除后按“复位”键，报警指示灯熄灭；
　　③ 出现初效过滤网压差报警和中效过滤网压差报警时，系统不停机，人机界面自动显示报警画面，且相应的指示灯亮，故障解除后按“复位”键，报警指示灯熄灭。

6、人机界面显示要求
㈠ 在界面上可进行开机、停机、变频器手动选择的操作；
㈡ 显示送风温度Ts（℃）、送风相对湿度RH（%）、 新风温度Tx（℃）、室内正压差P、冷水阀开度和蒸汽阀状态；
㈢ 可设定新风换季温度Txo、送风相对湿度RHo, 夏季/冬季送风温度Tso、变频器下限/上限频率、压差上限报警值Po；
㈣ 可校正送风温度Ts、送风湿度RH、新风温度Tx、室内正压差P。
㈤ 可设定△t、△RH、△P、t1、t2、t3、t4

7、RS-485串行通讯功能
　　利用PLC 上的RS-485 通讯口与变频器RS-485 通讯口进行数据交换，实现变频器控制方式的变换及频率的自动调节。
　　手动：变频器设定频率由变频器面板给定；
　　自动：变频器设定频率由PLC给定；

三、变频器参数设定参考
01-00： 此参数设定变频器最大操作频率命令范围，以键盘设定的主频率命令以此参数设定为限制；
01-07： 此参数设定值会限制变频器的最大输出频率；

01-08： 此参数设定值会限制变频器的最低输出频率，当变频器的频率命令小于此设定值时，变频器的输出频率会保持在此下限频率设定；

01-09： 此参数为变频器由0.00Hz 加速至最大操作频率01-00 所需的时间，即为加速时间；

01-10： 此参数为变频器由最大操作频率01-00 减速至0.00 Hz 所需时间，即减速时间；

02-00： 此参数设定变频器的主频率来源；

02-01： 此参数设定变频器运转信号来源；

02-06： 此参数设定当变频器设定由外部端子控制，且变频器上电时外部端子已经处于运转状态下，驱动器是否要执行运转命令；

03-00： 此参数设定变频器上的多功能输出端子1（RA1-RC1）的功能；

09-00： 此参数设定变频器串行通讯时的位址；

09-01： 此参数用来设定PLC与变频器彼此的传输速率；

09-04： 此参数用来设定通讯资料格式；

09-05： 此参数用来设定奇偶位元及停止位元；

09-07： 此参数用来设定变频器的运行频率，仅在通讯时可设定，键盘设定无效，即利用PLC修改此参数可改变变频器频率。

【注意】
在整个操作界面中，“▼”键和“▲”键为画面跳转的操作键（报警画面除外），按“▼”进入下一画面，按“▲”回到前一画面。

参考文献
1、《VFD-F 系列变频器使用手册》 台达电子工业股份有限公司
2、《DVP-PLC 可编程序控制器使用说明书》 台达电子工业股份有限公司
　　3、《DVP-PLC 应用技术手册.程式篇》 台达电子工业股份有限
公司
4、《TD210 使用说明书》