雷诺威空调厂家对本文设计的油温智能控制系统，通过在离心式冷水机组上的对比试验得出以下结论。
①在相同测试设备、相同测试时间和相同工况条件下，未采用本控制系统的机组供油温度变化范围是45℃~65℃，采用本控制系统的空调机组供油温度变化范围是45℃~55℃，相比较供油温度变化范围缩小了10℃，且供油温度值在设定目标值（53℃）附近小范围波动，保证离心压缩机长期安全运行；
②未采用油温控制系统的离心机组随着运行时间的增加，油箱温度、供油温度、压缩机壳体表面温度和机组振动幅度不断升高，而且出现了供油温度高预警，机组存在运行风险。从数据记录可以看到，采用本控制系统后，压缩机壳体表面温度平均降低8.0%，机组振动幅度平均降低11.4%，且随着机组运行时间的增加降低幅度呈增长趋势，说明油温智能控制系统对离心压缩机长时间运行情况下由于油温升高引起的负面效应有明显的改善效果。

离心式冷水机组控制系统软件设计
1.温度信号处理部分
温度信号处理部分主要完成温度信号的采集和转换计算，温度变送器输出4~20mA的电流信号，经西门子EM231模块处理后，转换成6400~32000的数字量信号，通过高速脉冲通讯方式将数据传输至PLC。PLC程序中，每隔1秒采集一次模拟量数据，累计采集8次，计算最近8次采集的数字量信号的平均值，利用公式法将采集的数字量信号平均值还原成实时温度，其中数字量信号和温度实际值之间存在如下线性关系：

(X-6400)/（32000-6400）=Y/100  

式中X—模块采集的数字量信号值；

Y—润滑油、电机绕组温度实际值，℃。

2.供油温度PID控制部分
供油温度PID控制部分程序主要完成供油温度PID计算及对应电子膨胀阀输出步数的换算。供油温度PID控制是一种采样控制，根据采样时刻的偏差值计算控制量，并用数值逼近的方法，对PID控制量进行离散化处理，在离散化处理过程中，为了保证控制精度的准确性，采样周期T越短越好[4]。
PID计算是控制程序的核心部分，具体过程是：把控制对象（供油温度）的实际值和目标值进行缩放处理，使其值范围在0.0~1.0之间，然后根据两者的偏差计算PID的控制量，控制量输出值也是0.0~1.0范围之间的实数值。通过内部程序的处理，把控制量输出值转换为控制电子膨胀阀开度大小的数字量信号，信号值的范围是0~32000，线性对应于0~100%的膨胀阀开度比例，实现了将受控对象的温度信号变化转换为控制系统执行机构的动作输出指令。

3.编程软件监控程序运行
要确保PID控制的合理性和准确性，必须对参与PID计算的各项参数进行整定，包括：目标温度、比例系数P值、积分时间I值、电子膨胀阀总调节步数、电子膨胀阀初始开度、电子膨胀阀最小开度。因为离心压缩机油冷却器出口温度的最佳工作区间是48℃~55℃，设置PID目标值为53℃。针对P、I参数需要现场整定，整定过程中比例系数由小到大修改，观察各次响应速度初定比例系数；然后将比例系数设置为原来的60%，再设置一个较大的积分时间，观察响应曲线，依次减小积分时间，相应调整比例系数，直到得到速度快、超调小的响应曲线，即可确定P、I参数的具体值。通过现场整定确定比例系数和积分时间分别是9.0和1.5，本控制系统PID调节不对微分时间做设定，因为PI调节基本能满足控制系统的设计需要。关于电子膨胀阀的相关参数，总调节步数根据样本说明设置，膨胀阀初始开度和最小开度，根据现场调试情况确定。

4.触摸屏界面设计
触摸屏界面设计的功能主要是实现系统状态信息的显示和进行参数的设定。状态信息包括油泵、油加热器、电子膨胀阀的运行状态和油箱温度、供油温度、电机绕组温度的显示值；参数设置包括了油加热器启停参数、供油电子膨胀阀PID调节参数和油温保护参数的设置。在界面设计过程中使用了3D效果、透明处理技术、指示灯按钮和动态报警信息显示等功能，使界面形象生动。

5.实验研究结果
以某司800RT离心式冷水机组为例，未采用本控制系统之前是通过孔板对油温进行调节，分别测试采用本控制系统应用前后机组的运行情况。测试方法是：机组运行后每隔1小时设置测试节点，每个测试节点内根据一定时间间隔测试3组数据，包括油箱温度、供油温度、机组振动情况、压缩机壳体表面温度，其中机组振动情况主要是测试压缩机前端罩壳竖直方向的振幅，压缩机壳体表面温度是测试油箱附近压缩机外壳温度，通过对同一时段内机组振幅和压缩机壳体表面温升情况的比较分析，了解油温控制系统对离心机安全可靠运行方面的改善。

6.控制系统的简介与总体硬件结构
本控制系统由1台西门子224XP CPU作为控制器，由1台ProFace触摸屏作为文本显示器，由赛亿凌STY系列一体化温度变送器作为信号采集装置，由油加热棒、丹佛斯ETS06电子膨胀阀作为执行机构，组成一套完整的离心式冷水机组油温智能控制系统。
西门子PLC作为通用的工控设备，可针对具备的用户要求编制软件，具有多种控制方式，特别是可以设计出适合现场条件的控制策略，从而达到控制优化的目的，同时西门子S7-200系列控制器适应于工业环境，可靠性高、寿命长、组态配置灵活，具有较强的可操作性和自适应能力。

7.控制系统的主要组成
本控制系统采用西门子S7-200系列PLC为核心，进行温度信号的处理、供油温度PID控制的运算和各项控制指令的输出。SIMATIC S7-200系列PLC适用于各种工控行业、各种场合的系统监测及控制的自动化，有较高的性价比。本系统中我们选用CPU224XP，其本体具有14输入/10输出共24个数字量I/O点、1路模拟量输出通道、两个RS485通讯/编程端口、多路PID控制器，可以支持PPT通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯协议等多种通讯方式，能充分满足本控制系统的设计需要。

①人机界面设计
可实时显示油温信息和油泵、油加热器、电子膨胀阀的运行状态，可以设置供油电子膨胀阀PID运算的相关参数，同时负责系统故障信息的报警和预处理，如在供油温度过高、油箱温度过低等异常情况下进行报警显示和可能的原因分析，为用户现场解决问题提供了帮助。本系统选用10.4英寸ProFace触摸屏，型号是AST3501W-T1-D24。其本体配置了包括以太网、USB接口、串口、CF卡接口等在内的多种网络连接接口，无需编程即可与包括PLC在内的多种通讯设备连接；同时该文本显示器支持PLC地址动态监控功能，可以实时掌握现场信息，利用仿真3D部件、日志文件、数据库、报警数据采集记录等工具可使动画设计形象逼真。
②模拟量扩展模块
EM231模拟量模块提供了多路模拟量信号输入接口，用户可通过DIP开关来选择信号类型，所有输入设置为相同的模拟量输入量程。DIP组态开关位于模块的下部，为使DIP开关设置起作用，用户需要给PLC或用户24V电源断电再通电。
③一体化温度变送器
温度变送器负责润滑油温度、压缩机电机绕组温度的信号采集和处理，本控制系统选用赛亿凌STY系列一体化温度变送器，量程是0℃~100℃，精度是0.2%。测温探头采用PT100铂电阻，通过内部转换模块的稳压滤波、运算放大、非线性校正、V/I转换等电路处理后，转换成与温度成线性关系的电流信号输出。
④电子膨胀阀
电子膨胀阀是本控制系统的主要执行机构，根据供油温度目标值和实际值的情况，利用PID控制原理调节电子膨胀阀开度，从而达到控制油温的目的。本控制系统选用丹佛斯ETS06电子膨胀阀，在丹佛斯EKD316驱动模块作用下工作。在电子膨胀阀正常工作之前，必须通过手抄器设定驱动模块内部参数，如电子膨胀阀类型、控制信号类型、系统制冷剂选择、电子膨胀阀开度手/自动控制模式选择等。在完成参数设定和电路连接后，电子膨胀阀根据PLC模拟量输出信号调节开度大小，从而控制从冷凝器引入的用于冷却供油温度的制冷剂液体的流量。

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