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深圳威科达变频器在中央空调恒温控制上的运用
单位：深圳威科达科技 作者： 罗世雄
中央空调水泵风机的风量、水流量的调节是靠风门、节流阀的手动调节。当风量、水流量的需求减少时，
风门、阀的开度减少；当风量、水流量的需求增加时，风门、阀的开度增大。这种调节方式虽然简单易行，
已成习惯，但它是以增加管网损耗，耗费大量能源在风门、阀上作为代价的。而且该中央空调在正常工作
时，大多数风门及阀的开度都在50%-60%，这说明现有中央空调水泵风机设计的容量要比实际需要高出很
多，严重存在“大马拉小车”的现象，造成电能的大量浪费。近年来随着电力、电子技术、计算机技术的迅
速发展，变频调速技术越来越成熟，又由于水泵风机分散性较大，为了减少值班人员的巡视工作强度，便
于及时掌握水泵风机的工作状态和发现故障，我们通过PLC 及人机界面与变频器的通讯应用，在中央监控
室增装变频监控系统，这样值班人员就可在人机界面上直接设定频率值与启停各台变频器，能实时
监控水泵风机电机实际工作电流、电压、频率的大小，并具有报警等功能。
二、中央空调水泵风机变频改造方案
1、改造前设备情况(例子)
（1）、一部空调设备情况
①制冷主机为日立机组，共三台。②冷冻泵：11KW，2 极 全压启动4 台，扬程30m，出水温度6℃,
回水温度为10℃，出水压力为0.35Mpa，每台电机额定电流为21.8A，正常工作电流为16.6A。一般情况下,
开二台备二台。③冷却泵:15KW，2 极 全压启动 4 台，扬程30m，出水温度32.5℃,回水温度为28.2℃，
出水压力为0.38Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为18.0A。一般情况下,开二台备二台。
（2）空调机房空调设备情况
①制冷主机为日立机组，共两台。②冷冻泵：15KW，2 极 全压启动3 台，扬程30m，出水温度6.1
℃,回水温度为9.8℃，出水压力为0.36Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为21A。一般情况
下,开一台备二台。③冷却泵:15KW，2 极 全压启动 3 台，扬程30m，出水温度31.8℃,回水温度为27.7℃，
出水压力为0.41Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为20.6A。一般情况下,开一台备二台。
（3）、空调机房空调设备情况
①制冷主机为日立机组，共两台。②冷冻泵：15KW，2 极 全压启动3 台，扬程30m，出水温度5.8
℃,回水温度为9.3℃，出水压力为0.38Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为20.2A。一般情
况下,开二台备一台。③冷却泵:15KW，2 极 全压启动 3 台，扬程30m，出水温度31.6℃,回水温度为27.3
℃，出水压力为0.40Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为21.2A。一般情况下,开二台备一台。
（4）、共有13 台空调风柜。①一部空调风柜7 台，其中22KW 风机电机3 台，11KW 风机电机2 台，
15KW 和18.5KW 风机电机各1 台。②##空调风柜3 台，其中15KW 风机电机2 台，11KW 风机电机1 台。
③空调风柜3 台，其中11KW 风机电机2 台，7.5KW 风机电机1 台。
2、水泵变频改造方案
因为冷冻泵和冷却泵进出水温差都小于5℃，这说明冷冻水流量和冷却水流量还有余量，再加之，电
机正常工作电流小于额定电流(5-12A)，明显存在“大马拉小车”的现象。因此，我们对一部的冷冻水系统和
冷却水系统各自使用一台威科达VEC-V6-22KW 变频器和一台威科达VEC-V6-15KW 变频器分别实施一拖
三驱动（如图一所示）。根据需要由PLC1 分别控制3 台冷冻水泵和3 台冷却水泵轮流切换工作（但同一
时刻一台变频器只能驱动一台水泵电机运转），使冷冻水量和冷却水量得到灵活、方便、适时、适量的自
动控制，以满足生产工艺的需求。同样对一空调机房及空调机房的冷冻水系统和冷却水系统也各使用一台
威科达VEC-V6-15KW 变频器分别实施一拖三驱动，其控制方式与基因部的冷冻水系统和冷却水系统控制
方式相同。下面以基因部冷冻水系统加以说明：
（1）、闭环控制
一部冷冻水系统采用全闭环自动温差控制。采用一台11KW 变频器实施一拖三。具体方法是：先将中央
空调水泵系统所有的风阀门完全打开，在保证冷冻机组冷冻水量和压力所需前提下，确定一个冷冻泵变频
器工作的最低工作频率（调试时确定为35HZ），将其设定为下限频率并锁定。用两支温度传感器采集冷冻
水主管道上的出水温度和回水温度，传送两者的温差信号至温差控制器，通过PID2 调节将温差量变为模拟
量反馈给变频器，当温差小于等于设定值5℃时，冷冻水流量可适当减少，这时变频器VVVF2 降频运行，
电机转速减慢；当温差大于设定值5℃时，这时变频器VVVF2 升频运行，电机转速加快，水流量增加。冷
冻泵的工作台数和增减由PLC1 控制。这样就能够根据系统实时需要，提供合适的流量，不会造成电能的
浪费。
（2）、开环控制
将控制屏上的转换开关拨至开环位置，顺时针旋动电位器来改变冷冻水泵电机的转速快慢。
（3）、工频/变频切换工作
在系统自动工作状态下，当变频器发生故障时，由PLC1 控制另一台备用水泵电机投入工频运行，同
时发出声光报警，提醒值班人员及时发现和处理故障。也可将控制柜面板上的手动/自动转换开关拨至手动
位置，按下相应的起动按钮来启动相应的水泵电机。
图一 中央空调水泵变频改造原理图
3、风机变频改造方案
因为所有风柜的风机均处于全开、正常负荷运行状态，恒温调节时，是由冷风出风阀来调节风量。如
果生产车间房间内的温度偏高，则风阀开大，加大冷风量，使生产车间房间内的温度降低。如果生产车间
房间内的温度偏低，则需关闭一部分风阀开度，减少冷风量，来维持生产车间房间的冷热平衡。因此，送
入生产车间内部的风量是可调节的、变化的。特别是到了夜班时，人员很少，且很少出入、走动等活动，
系统负荷很轻，对空调冷量的要求也大大降低，只需少量的冷风量就能维持生产车间房间的正压与冷量的
需求了，故对13 台风机全部进行了变频节能改造，利用变频器来对风量进行调节。
中央空调风机变频改造原理图如图二所示，在原有工频控制的基础上，增加7 个变频控制柜，采用13
台威科达VEC-V6 系列变频器驱动13 台风机电机，变频/工频可以相互切换。在工频方式下运行时，不改
变原来的操作方式，在变频方式下运行时，变频器在不同的时间段自动输出不同的频率。即13 台变频器受
时控开关的程序控制，在周一至周五的7：30-23：00 设定变频器在45HZ 下运行，在周一至周五的23：00
后至第二天的7：30 及周六、周日设定变频器在35HZ 下运行（其运行的频率可根据需要来设定），以改
变风机的转速，同时13 台变频器与中央监控室的人机界面和PLC 实行联机通讯，可以实现远程人机监控。
图二 中央空调风机变频改造原理图
三、中央空调水泵风机变频节能改造效果
为了能直观体现变频改造后的节能效果，我们做了如下的测试：以1#日立机组冷却水泵14#（15KW）
和K4 风柜4#（22KW）为对象，在它们各自的主回路上加装电度表，先工频运行一星期，每天定时记录电
表读数，再变频运行一星期，进行同样的工作，其数据如表1 和表2 所示。
表1：1#日立机组冷却水泵节能数据统计
工频运行（每天上午9：00 抄表） 变频运行（每天上午9：00 抄表）
日期 电表读数（度） 用电量（度） 日期 电表读数（度） 用电量（度）
2002 年3 月19 日 891 / 2002 年4 月1 日 4121 /
2002 年3 月20 日 1191 300 2002 年4 月2 日 4309 188
2002 年3 月21 日 1486 295 2002 年4 月3 日 4492 183
2002 年3 月22 日 1781 295 2002 年4 月4 日 4682 190
2002 年3 月23 日 2082 301 2002 年4 月5 日 4867 185
2002 年3 月24 日 2280 298 2002 年4 月6 日 5053 186
2002 年3 月25 日 2580 300 2002 年4 月7 日 5248 195
1、表1 的数据分析：在工频运行时，水泵的负荷变化不是很大，其日用电量在298 度左右。变频运行
时，由于受外界的环境温度影响较大，故每天的用电量差别较大，但可以看出，变频运行时的日用电量明
显要小于工频时的数值。我们以一个星期的总用电量来计算，工频时为2580-891=1689，变频时为
5248-4121=1127，则1#日立机组冷却水泵的节电率为：（1689-1127）/1689=33%
2、表2 的数据分析：由于风机每天的负荷变化不大，故其用电量比较稳定。可以看出，工频运行时日
用电量在350 度左右。变频运行时，日用电量在220 度左右。以350 和220 来计算，则K4 风柜电机的节
电率为：（350-220）/350 = 37%
由上述计算可知：水泵和风机变频改造后平均节能率为35%，在实际使用中，节电效果会更好。
表2：K4 风柜节能数据统计
工频运行（每天上午9：00 抄表） 变频运行（每天上午9：00 抄表）
日期 电表读数（度） 用电量（度） 日期 电表读数（度） 用电量（度）
2002 年3 月19 日 350 / 2002 年4 月1 日 3790 /
2002 年3 月20 日 698 348 2002 年4 月2 日 4006 216
2002 年3 月21 日 1048 350 2002 年4 月3 日 4226 220
2002 年3 月22 日 1395 347 2002 年4 月4 日 4444 218
2002 年3 月23 日 1741 346 2002 年4 月5 日 4660 216
2002 年3 月24 日 2089 348 2002 年4 月6 日 4877 217
2002 年3 月25 日 2036 347 2002 年4 月7 日 5097 220
四、中央空调水泵风机变频监控系统
1、 系统硬件组成
中央空调水泵风机变频监控系统的硬件结构图如图三所示，它由冻泵、二楼空调机房水泵风四个子系
统组成，对分布在不同部门的19 台变频器实施远程监控。各部分说明如下：①、变频器选用威科达VEC-V6
系列变频器，该系列变频器具有高可靠性，低噪声，高节能，保护功能完善，内建功能强大的RS-485 串行
通讯接口，且RS-485 串行通讯协议对用户公开等特点。②、PLC 作为控制单元，是整个系统的控制核心。
利用其通讯指令编好程序，下载到PLC，然后将它与变频器的RS-485 串行通讯接口相连接，就可实现与变
频器的实时通讯。③、人机界面采用Hitech 公司的PWS-3760，彩色10.4 寸。它是新一代高科技可编程终
端，专为PLC 而设计的互动式工作站，具备与各品牌PLC 连线监控能力，适于在恶劣的工业环境中应用，
可代替普通或工控计算机。其主要特点有：画面容量大，可达255 个画面，画面规划简单；使用ADP3 全
中文操作软件，适用于WINDOWS95/WINDOWS98 环境，巨集指令丰富，编程简单；具有交互性好，抗干
扰能力强，通讯可靠性高；自动化程度高，操作简单方便，故障率低，寿命长，维修量少。其主要功能有：
设计者可依需要编辑出各种画面，实时显示设备状态或系统的操作指示信息；人机界面上的触摸按键可产
生相应的开关信号，或输入数值、字符给PLC 进行数据交换，从而产生相应的动作控制设备的运行；可多
幅画面重叠或切换显示，显示文字、数字、图形、字符串、警报信息、动作流程、统计资料、历史记录、
趋势图、简易报表等。④、RS-485 串行通讯方式：RS-485 采用平衡发送接收方式，它具有传输距离长、抗
干扰能力强和多站能力的优点。
图三 变频监控系统硬件结构图(略)
2、人机界面画面设计
本系统人机界面所有画面均由ADP3 全中文软件进行设计，有主画面、参数设定、运转设定、参数显示、
状态信息、报警信息和帮助等画面，经ADP3 软件编译无误后，从个人电脑中下载到人机界面即
可使用。人机界面与PLC 之间通过RS232 通讯电缆以主从方式进行连接。由PLC 对人机界面的状态控制
区和通知区进行读写达到两者之间的信息交互。PLC 读人机界面状态通知区中的数据，得到当前画面号，
而通过写人机界面状态控制区的数据，强制切换画面。参数显示画面之一如图四所示。
图四 ##部中央空调风机水泵1#监控画面
用户需要监视19 台水泵风机的电压、电流以及频率的大小。因此为它们分别设置三组数值显示区，分
别显示电压、电流与频率值，这是利用元件中的数值显示功能实现的。系统启动后，19 台变频器周期性地
向PLC 回复其工作状态，经PLC 处理后送人机界面，这样人机界面就可以实时显示这三组数值。数值的格
式、位数和精度等根据实际情况在数值显示的属性框中设置。
3、系统控制方法
本系统要求对分布在不同部门、距离较远的19 台变频器实施远程监控，能在中央监控室的人机界面上自动
/手动设定、修改和写入频率值与启停各台变频器，可实时监测到中央空调水泵风机电机实际工作电压、电
流、频率的大小，并具有声光报警等功能。具体控制方法是：采用一台DVP-PLC、一台人机界面PWS-3760
和19 台威科达VEC-V6 系列变频器通过RS-485 串行通讯方式组成一个实时通信网络（如图三所示）,在现
场设定好19 台变频器的通信参数，如控制方式为RS-485 通讯指令，通讯地址：1-19，波特率为9600，通
讯资料格式等；设计系统PLC 程序，程序流程图如图五所示。要求手动控制有即时设定、修改和写入频率
值与启停各台变频器等功能，自动控制采用二个时段控制，可以随时设定二个时段值和对应的二个频率值，
现使用时段值一：7：30 对应频率一 45HZ，时段值二：23：00 对应频率二 35HZ。程序设计参照VFD-P
变频器通讯协议，采用PLC 与变频器间的一些RS-485 通讯指令实现系统的远程监控，还可通过打印机实
现报表的打印。
图五 系统程序流程图
五、结束语
采用交流变频调速器对中央空调系统的水泵、风机进行节能改造，不但操作简单方便、节约电能降低
生产成本，而且大大地改善水泵风机的运行条件，减少水泵、风机、阀门等的维护量。本变频改造项目及
监控系统自2002 年5 月投运以来，已连续运行二年多，系统运行可靠平稳，通讯数据准确及时，使设备管
理规范化，提高了工作效率，需要在线改变的量为时段与频率的设定值，采用人机界面作为人机交互工具，
简单直观，便于操作。PLC 作为中央处理单元，两者在变频监控系统中结合使用，实现了该系统的远程监
控、手动即时变频和自动分时段变频等功能，在实际使用中取得良好的效果，值得推广到其他行业应用。
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单位：深圳威科达科技 作者： 罗世雄
中央空调水泵风机的风量、水流量的调节是靠风门、节流阀的手动调节。当风量、水流量的需求减少时，
风门、阀的开度减少；当风量、水流量的需求增加时，风门、阀的开度增大。这种调节方式虽然简单易行，
已成习惯，但它是以增加管网损耗，耗费大量能源在风门、阀上作为代价的。而且该中央空调在正常工作
时，大多数风门及阀的开度都在50%-60%，这说明现有中央空调水泵风机设计的容量要比实际需要高出很
多，严重存在“大马拉小车”的现象，造成电能的大量浪费。近年来随着电力、电子技术、计算机技术的迅
速发展，变频调速技术越来越成熟，又由于水泵风机分散性较大，为了减少值班人员的巡视工作强度，便
于及时掌握水泵风机的工作状态和发现故障，我们通过PLC 及人机界面与变频器的通讯应用，在中央监控
室增装变频监控系统，这样值班人员就可在人机界面上直接设定频率值与启停各台变频器，能实时
监控水泵风机电机实际工作电流、电压、频率的大小，并具有报警等功能。
二、中央空调水泵风机变频改造方案
1、改造前设备情况(例子)
（1）、一部空调设备情况
①制冷主机为日立机组，共三台。②冷冻泵：11KW，2 极 全压启动4 台，扬程30m，出水温度6℃,
回水温度为10℃，出水压力为0.35Mpa，每台电机额定电流为21.8A，正常工作电流为16.6A。一般情况下,
开二台备二台。③冷却泵:15KW，2 极 全压启动 4 台，扬程30m，出水温度32.5℃,回水温度为28.2℃，
出水压力为0.38Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为18.0A。一般情况下,开二台备二台。
（2）空调机房空调设备情况
①制冷主机为日立机组，共两台。②冷冻泵：15KW，2 极 全压启动3 台，扬程30m，出水温度6.1
℃,回水温度为9.8℃，出水压力为0.36Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为21A。一般情况
下,开一台备二台。③冷却泵:15KW，2 极 全压启动 3 台，扬程30m，出水温度31.8℃,回水温度为27.7℃，
出水压力为0.41Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为20.6A。一般情况下,开一台备二台。
（3）、空调机房空调设备情况
①制冷主机为日立机组，共两台。②冷冻泵：15KW，2 极 全压启动3 台，扬程30m，出水温度5.8
℃,回水温度为9.3℃，出水压力为0.38Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为20.2A。一般情
况下,开二台备一台。③冷却泵:15KW，2 极 全压启动 3 台，扬程30m，出水温度31.6℃,回水温度为27.3
℃，出水压力为0.40Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为21.2A。一般情况下,开二台备一台。
（4）、共有13 台空调风柜。①一部空调风柜7 台，其中22KW 风机电机3 台，11KW 风机电机2 台，
15KW 和18.5KW 风机电机各1 台。②##空调风柜3 台，其中15KW 风机电机2 台，11KW 风机电机1 台。
③空调风柜3 台，其中11KW 风机电机2 台，7.5KW 风机电机1 台。
2、水泵变频改造方案
因为冷冻泵和冷却泵进出水温差都小于5℃，这说明冷冻水流量和冷却水流量还有余量，再加之，电
机正常工作电流小于额定电流(5-12A)，明显存在“大马拉小车”的现象。因此，我们对一部的冷冻水系统和
冷却水系统各自使用一台威科达VEC-V6-22KW 变频器和一台威科达VEC-V6-15KW 变频器分别实施一拖
三驱动（如图一所示）。根据需要由PLC1 分别控制3 台冷冻水泵和3 台冷却水泵轮流切换工作（但同一
时刻一台变频器只能驱动一台水泵电机运转），使冷冻水量和冷却水量得到灵活、方便、适时、适量的自
动控制，以满足生产工艺的需求。同样对一空调机房及空调机房的冷冻水系统和冷却水系统也各使用一台
威科达VEC-V6-15KW 变频器分别实施一拖三驱动，其控制方式与基因部的冷冻水系统和冷却水系统控制
方式相同。下面以基因部冷冻水系统加以说明：
（1）、闭环控制
一部冷冻水系统采用全闭环自动温差控制。采用一台11KW 变频器实施一拖三。具体方法是：先将中央
空调水泵系统所有的风阀门完全打开，在保证冷冻机组冷冻水量和压力所需前提下，确定一个冷冻泵变频
器工作的最低工作频率（调试时确定为35HZ），将其设定为下限频率并锁定。用两支温度传感器采集冷冻
水主管道上的出水温度和回水温度，传送两者的温差信号至温差控制器，通过PID2 调节将温差量变为模拟
量反馈给变频器，当温差小于等于设定值5℃时，冷冻水流量可适当减少，这时变频器VVVF2 降频运行，
电机转速减慢；当温差大于设定值5℃时，这时变频器VVVF2 升频运行，电机转速加快，水流量增加。冷
冻泵的工作台数和增减由PLC1 控制。这样就能够根据系统实时需要，提供合适的流量，不会造成电能的
浪费。
（2）、开环控制
将控制屏上的转换开关拨至开环位置，顺时针旋动电位器来改变冷冻水泵电机的转速快慢。
（3）、工频/变频切换工作
在系统自动工作状态下，当变频器发生故障时，由PLC1 控制另一台备用水泵电机投入工频运行，同
时发出声光报警，提醒值班人员及时发现和处理故障。也可将控制柜面板上的手动/自动转换开关拨至手动
位置，按下相应的起动按钮来启动相应的水泵电机。
图一 中央空调水泵变频改造原理图
3、风机变频改造方案
因为所有风柜的风机均处于全开、正常负荷运行状态，恒温调节时，是由冷风出风阀来调节风量。如
果生产车间房间内的温度偏高，则风阀开大，加大冷风量，使生产车间房间内的温度降低。如果生产车间
房间内的温度偏低，则需关闭一部分风阀开度，减少冷风量，来维持生产车间房间的冷热平衡。因此，送
入生产车间内部的风量是可调节的、变化的。特别是到了夜班时，人员很少，且很少出入、走动等活动，
系统负荷很轻，对空调冷量的要求也大大降低，只需少量的冷风量就能维持生产车间房间的正压与冷量的
需求了，故对13 台风机全部进行了变频节能改造，利用变频器来对风量进行调节。
中央空调风机变频改造原理图如图二所示，在原有工频控制的基础上，增加7 个变频控制柜，采用13
台威科达VEC-V6 系列变频器驱动13 台风机电机，变频/工频可以相互切换。在工频方式下运行时，不改
变原来的操作方式，在变频方式下运行时，变频器在不同的时间段自动输出不同的频率。即13 台变频器受
时控开关的程序控制，在周一至周五的7：30-23：00 设定变频器在45HZ 下运行，在周一至周五的23：00
后至第二天的7：30 及周六、周日设定变频器在35HZ 下运行（其运行的频率可根据需要来设定），以改
变风机的转速，同时13 台变频器与中央监控室的人机界面和PLC 实行联机通讯，可以实现远程人机监控。
图二 中央空调风机变频改造原理图
三、中央空调水泵风机变频节能改造效果
为了能直观体现变频改造后的节能效果，我们做了如下的测试：以1#日立机组冷却水泵14#（15KW）
和K4 风柜4#（22KW）为对象，在它们各自的主回路上加装电度表，先工频运行一星期，每天定时记录电
表读数，再变频运行一星期，进行同样的工作，其数据如表1 和表2 所示。
表1：1#日立机组冷却水泵节能数据统计
工频运行（每天上午9：00 抄表） 变频运行（每天上午9：00 抄表）
日期 电表读数（度） 用电量（度） 日期 电表读数（度） 用电量（度）
2002 年3 月19 日 891 / 2002 年4 月1 日 4121 /
2002 年3 月20 日 1191 300 2002 年4 月2 日 4309 188
2002 年3 月21 日 1486 295 2002 年4 月3 日 4492 183
2002 年3 月22 日 1781 295 2002 年4 月4 日 4682 190
2002 年3 月23 日 2082 301 2002 年4 月5 日 4867 185
2002 年3 月24 日 2280 298 2002 年4 月6 日 5053 186
2002 年3 月25 日 2580 300 2002 年4 月7 日 5248 195
1、表1 的数据分析：在工频运行时，水泵的负荷变化不是很大，其日用电量在298 度左右。变频运行
时，由于受外界的环境温度影响较大，故每天的用电量差别较大，但可以看出，变频运行时的日用电量明
显要小于工频时的数值。我们以一个星期的总用电量来计算，工频时为2580-891=1689，变频时为
5248-4121=1127，则1#日立机组冷却水泵的节电率为：（1689-1127）/1689=33%
2、表2 的数据分析：由于风机每天的负荷变化不大，故其用电量比较稳定。可以看出，工频运行时日
用电量在350 度左右。变频运行时，日用电量在220 度左右。以350 和220 来计算，则K4 风柜电机的节
电率为：（350-220）/350 = 37%
由上述计算可知：水泵和风机变频改造后平均节能率为35%，在实际使用中，节电效果会更好。
表2：K4 风柜节能数据统计
工频运行（每天上午9：00 抄表） 变频运行（每天上午9：00 抄表）
日期 电表读数（度） 用电量（度） 日期 电表读数（度） 用电量（度）
2002 年3 月19 日 350 / 2002 年4 月1 日 3790 /
2002 年3 月20 日 698 348 2002 年4 月2 日 4006 216
2002 年3 月21 日 1048 350 2002 年4 月3 日 4226 220
2002 年3 月22 日 1395 347 2002 年4 月4 日 4444 218
2002 年3 月23 日 1741 346 2002 年4 月5 日 4660 216
2002 年3 月24 日 2089 348 2002 年4 月6 日 4877 217
2002 年3 月25 日 2036 347 2002 年4 月7 日 5097 220
四、中央空调水泵风机变频监控系统
1、 系统硬件组成
中央空调水泵风机变频监控系统的硬件结构图如图三所示，它由冻泵、二楼空调机房水泵风四个子系
统组成，对分布在不同部门的19 台变频器实施远程监控。各部分说明如下：①、变频器选用威科达VEC-V6
系列变频器，该系列变频器具有高可靠性，低噪声，高节能，保护功能完善，内建功能强大的RS-485 串行
通讯接口，且RS-485 串行通讯协议对用户公开等特点。②、PLC 作为控制单元，是整个系统的控制核心。
利用其通讯指令编好程序，下载到PLC，然后将它与变频器的RS-485 串行通讯接口相连接，就可实现与变
频器的实时通讯。③、人机界面采用Hitech 公司的PWS-3760，彩色10.4 寸。它是新一代高科技可编程终
端，专为PLC 而设计的互动式工作站，具备与各品牌PLC 连线监控能力，适于在恶劣的工业环境中应用，
可代替普通或工控计算机。其主要特点有：画面容量大，可达255 个画面，画面规划简单；使用ADP3 全
中文操作软件，适用于WINDOWS95/WINDOWS98 环境，巨集指令丰富，编程简单；具有交互性好，抗干
扰能力强，通讯可靠性高；自动化程度高，操作简单方便，故障率低，寿命长，维修量少。其主要功能有：
设计者可依需要编辑出各种画面，实时显示设备状态或系统的操作指示信息；人机界面上的触摸按键可产
生相应的开关信号，或输入数值、字符给PLC 进行数据交换，从而产生相应的动作控制设备的运行；可多
幅画面重叠或切换显示，显示文字、数字、图形、字符串、警报信息、动作流程、统计资料、历史记录、
趋势图、简易报表等。④、RS-485 串行通讯方式：RS-485 采用平衡发送接收方式，它具有传输距离长、抗
干扰能力强和多站能力的优点。
图三 变频监控系统硬件结构图(略)
2、人机界面画面设计
本系统人机界面所有画面均由ADP3 全中文软件进行设计，有主画面、参数设定、运转设定、参数显示、
状态信息、报警信息和帮助等画面，经ADP3 软件编译无误后，从个人电脑中下载到人机界面即
可使用。人机界面与PLC 之间通过RS232 通讯电缆以主从方式进行连接。由PLC 对人机界面的状态控制
区和通知区进行读写达到两者之间的信息交互。PLC 读人机界面状态通知区中的数据，得到当前画面号，
而通过写人机界面状态控制区的数据，强制切换画面。参数显示画面之一如图四所示。
图四 ##部中央空调风机水泵1#监控画面
用户需要监视19 台水泵风机的电压、电流以及频率的大小。因此为它们分别设置三组数值显示区，分
别显示电压、电流与频率值，这是利用元件中的数值显示功能实现的。系统启动后，19 台变频器周期性地
向PLC 回复其工作状态，经PLC 处理后送人机界面，这样人机界面就可以实时显示这三组数值。数值的格
式、位数和精度等根据实际情况在数值显示的属性框中设置。
3、系统控制方法
本系统要求对分布在不同部门、距离较远的19 台变频器实施远程监控，能在中央监控室的人机界面上自动
/手动设定、修改和写入频率值与启停各台变频器，可实时监测到中央空调水泵风机电机实际工作电压、电
流、频率的大小，并具有声光报警等功能。具体控制方法是：采用一台DVP-PLC、一台人机界面PWS-3760
和19 台威科达VEC-V6 系列变频器通过RS-485 串行通讯方式组成一个实时通信网络（如图三所示）,在现
场设定好19 台变频器的通信参数，如控制方式为RS-485 通讯指令，通讯地址：1-19，波特率为9600，通
讯资料格式等；设计系统PLC 程序，程序流程图如图五所示。要求手动控制有即时设定、修改和写入频率
值与启停各台变频器等功能，自动控制采用二个时段控制，可以随时设定二个时段值和对应的二个频率值，
现使用时段值一：7：30 对应频率一 45HZ，时段值二：23：00 对应频率二 35HZ。程序设计参照VFD-P
变频器通讯协议，采用PLC 与变频器间的一些RS-485 通讯指令实现系统的远程监控，还可通过打印机实
现报表的打印。
图五 系统程序流程图
五、结束语
采用交流变频调速器对中央空调系统的水泵、风机进行节能改造，不但操作简单方便、节约电能降低
生产成本，而且大大地改善水泵风机的运行条件，减少水泵、风机、阀门等的维护量。本变频改造项目及
监控系统自2002 年5 月投运以来，已连续运行二年多，系统运行可靠平稳，通讯数据准确及时，使设备管
理规范化，提高了工作效率，需要在线改变的量为时段与频率的设定值，采用人机界面作为人机交互工具，
简单直观，便于操作。PLC 作为中央处理单元，两者在变频监控系统中结合使用，实现了该系统的远程监
控、手动即时变频和自动分时段变频等功能，在实际使用中取得良好的效果，值得推广到其他行业应用。