张炜

[摘 要] 广州某厂涂装二科1#作业场空调器现有90KW送风机一台，送风机没有制热功能，在低温下只能工频运行，不能自动调节频率，导致浪费电能，机械损耗加大，电机维修保养成本过高，不够经济。现对送风机进行变频改造，通过改变频率实现改变送风量，系统变频器采用CC Link网络控制，有效降低了现场布线和维护的成本；系统保留原软起控制功能，并行增加变频控制，而且两种方式可以相互切换，更大程度地保证系统的可靠运行。

[关 键 词] 变频改造；节能减排；网络控制

[中图分类号] TM921.5 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）17-0125-03

广州某厂涂装二科1#作业场空调器现有90KW送风机一台，目前送风机采用软启控制，开机后以工频50Hz运行，设备的运行状态可在触摸屏上监控。由于该空调器只有制冷功能没有制热功能，在冬季送风机工频运行时，送风过大不仅造成电能的浪费、加剧了机械磨损，缩减电机寿命，同时还导致车间气温比室外低很多，车身容易结露，影响喷漆效果，工人工作难度加大。

为了改善冬季作业场环境，防止车身结露，并且节能环保，因此提出对涂装二科1#作业场空调器送风机进行变频改造，通过改变频率实现改变送风量。

一、系统需求分析

（1）新增变频器和控制柜，电柜要合理设计送、排风等降温措施，做好防尘保护；（2）保留送风机软启控制功能，增加变频控制风机；（3）更改三菱Q系列PLC程序，通过CC Link网络控制变频启停和转速；（4）更改三菱GOT人机界面，设置三档调速控制风机，并显示相关变频参数信息；（5）控制柜增加变频/软启切换功能；（6）在必要的情况下增加变频柜面报警、控制、启动方式切换功能；（7）设计变频柜排布初步图纸、电气原理图纸等。

二、系统设计

（一）系统概述

在该控制系统中，采用三菱公司的Q系列PLC作为主控制器，GOT触摸屏作为上位机监控系统，触摸屏不仅可以对变频器的运行频率进行多档设定，并可以实时监控现场设备运行状态。PLC通过CC Link网络控制风机的启停和频率。其中上位机采用三菱公司的触摸屏GTO对现场设备进行监控；中央控制站：采用三菱公司的Q系列PLC，完成整个控制系统的自动节能控制；现场设备：变频器采用三菱公司针对风机泵设计的RF-F740系列变频器对风机进行控制，具体如图1所示。

（二）系统功能

（1）在原触摸屏上实现变频器的启/停、频率的设定以及状态监测、故障报警等，提高了系统的可操作性；（2）保留原风机软启控制系统，通过变频柜柜板转换开关选择当前风机控制模式，不仅丰富了系统的控制模式，而且保证了设备的可靠运行；（3）变频控制柜增加有手/自动转换功能，在PLC故障或者网络中断情况下，操作员通过柜板的转换开关切换到手动控制，保证系统的连续运行；（4）在电机出现过流、过载、缺相等报警时，变频器自动停机，并输出故障信号，完善了系统的安全信息；（5）实现PLC和变频器的网络通信，减少了现场布线及维护成本。

（三）系统启动方式和控制模式

该控制系统采用两种启动方式：变频器启动和软启动器启动。系统默认启动方式为变频器启动，操作人员通过变频柜柜板启动方式选择开关切换到变频器启动，在此启动方式下主要完成空调器风机的启停和频率的调节等功能；当变频器出现故障时或者需要另作他种用途时，选择开关切换到软启动器启动，在此方式下只是实现控制空调器风机的启停功能，并且变频器的控制被完全隔断，不影响系统的正常运行。

变频器启动方式：在变频器启动方式中采用两种控制模式：自动模式和手动模式。一般情况下，系统运行在自动控制模式下，此时不需要任何手动操作，系统根据触摸屏上设置的相关参数自动启动相关设备，实现监控功能。在系统PLC出现故障或网络中断情况下，触摸屏自动弹出报警信息，操作员通过柜板转换开关将启动方式转换为手动，变频器由控制面板来实现启停控制操作。

自动模式：操作人员通过变频柜柜板模式选择开关切换自动模式（默认选择），系统根据触摸屏上设置的相关运行参数，通过CC Link网络模块传送到变频器，对其进行启/停控制、速度调节以及状态监测等，实现全程监控。在此控制模式下，操作员需要选择运行档位（高频、中频、低频三档选择），并且可以自由设置各档位的运行频率。在系统运行过程中也可以根据现场需求，自由切换当前运行档位，也可以修改各档位的当前运行频率。

手动模式：在PLC故障或者CC Link网络中断情况下，操作人员需要通过变频柜柜板模式选择开关切换到手动模式，再通过变频器操作面板实现启停和频率控制。在此模式下只用于检修或者应急生产时使用，保证系统的正常运行。

（四）I/O点分析

三、系统改造后的优势

（1）通过变频器变速控制风机后，设备的噪音、磨损和机械振动得到有效控制，维修周期和使用寿命得到提供，这些对设备的可靠性和平均故障维修时间都有了很大提高；（2）采用变频器控制风机，用户根据现场环境调节运行频率，在满足使用需求的前提下最大限度地节约能源；（3）系统变频器采用CC Link网络控制，有效减少了现场布线和维护的成本；（4）系统保留原软起控制功能，并行增加变频控制，而且两种方式可以相互切换，更大程度地保证系统的可靠运行。

四、项目调试计划

某汽车有限公司涂装二科1#作业场空调器改造项目由于受到现场生产条件限制，安装调试时间必须特殊安排才能保证项目的顺利进行。其中前期的设计、施工、安装等环节是确保工程质量的重要环节。我现计划按照如下环节进行：出厂测试、现场安装、通讯调试、系统联调、试运行。

五、工程验收

项目涉及的设备材料到达现场后，由我进行现场到货验收，在系统安装调试运行完成后，我再会同项目经理等有关部门进行最终整体验收。

六、图纸设计

（一）变频柜排布图

（二）变频柜原理图

七、系统配置清单

变频柜：

八、结束语

从最初开始发现风机出现的不足问题到最后的改造运行，本系统从设计到订货、技术改造、测试、现场安装、通讯调试、系统联调、试运行各个环节共耗时2个月之久。从正式运行到现在，系统改造后运行平稳可靠，未出现系统不兼容、效率下降的现象，反而在节能、成本效能等方面有了很大的提升。

参考文献：

[1]吴濟田.变频软起动器在中央空调水泵电机上的节能应用[J].自动化应用，2011，45（8）：21-24.

[2]钱丹浩，刘萍萍.PLC在中央空调变频节能系统中的应用[J].自动化博览，2006，56（4）：74-79.

[3]刘青泉，鄢光辉，徐名霞.变频器在中央空调系统中的节能应用[J].电气技术，2006，65（8）：21-28.