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制冷系统控制电路的PLC改造

广州市轻工职业学校杨光电

本校实验室的中央空调，其制冷系统的控制电路属于继电器逻辑控制系统，

这种控制系统使用了大量的交流接触器、中间继电器、时间继电器等电器元件，

由于控制触点多，电控系统故障率高，检修周期长，空调使用年月久后，电气控

制系统老化，继电器故障频繁，检修困难，给学校的教学带来一定的影响。如今

PLC技术日臻成熟，价格不断下降而功能却不断加强，因此我们可以利用PLC

对继电器逻辑控制系统进行改造，以提高中央空调的使用率。

一、制冷系统控制电路功能分析

如图1所示，这是一个螺杆式冷水机组用冷水泵、冷却水泵和冷却塔风机的

控制电路，其工作原理如下：

（1）启动。由于本例冷却水泵电动机功率较大，采用抽头式自耦变压器T1，利

用其55%档降压启动。按下冷却水泵启动按钮SBT1，交流接触器KM13线圈得

电，与SBT1并联的常开辅助触点闭合自锁，另一常开辅助触点闭合，使交流接

触器KM12线圈及时间继电器KT1线圈得电；主电路中KM13与KM12的主触

点闭合，冷却水泵经T1降压启动，此时，冷却水泵启动指示灯HL12亮，而HL13

灭。

（2）正常运转。从按下启动按钮SBT1起延时8~10秒后，时间继电器KT1常

开触点闭合。中间继电器KA1线圈得电并自锁，其常开触点闭合，常闭触点断

开令KM13线圈失电，运行接触器KM11线圈得电。KM13线圈失电，KM13常

开触点断开使使KM12线圈和KT1线圈失电。至此，主电路中启动接触器，

KM13、KM12触点断开，运行接触器KM11常开触点闭合，使冷却水泵电动机

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获得全压而正常运转。此时冷却水泵正常运转指示灯HL11亮，而HL13和HL12

熄灭。

（3）与冷水机组压缩电动机联锁控制。接触器KM11得电，冷却水泵转入运行

的同时，与冷水机组压缩电动机作联锁控制的继电器KA40线圈得电，则与控制

冷水机组启动的中间继电器KA3线圈串接的KA40常开触点闭合，冷水机组压

缩电动机才有可能启动。

（4）停机。按下冷却水泵停止按钮SBP1，冷却水泵控制回路便断电，接触器

KM11、KM12、KM13线圈全部失电，冷却水泵电动机断电停机。

（5）过载保护。热继电器FR1起过载保护作用。

冷水泵控制回路与冷水机组本身联锁，冷水泵启动，转入运行控制回路原理

与前述基本相同，冷却塔风机电功率小于5KW,故利用启动按钮SBT3通过接触

器KM3直接启动。

二、控制系统的硬件设计

1、PLC的机型选择和I/O分配

根据控制系统的特点我们把5个按钮开关SBP1、SBT1、SBP2、SBT2、SBP3

分别输入到PLC的X0-X4端口，热继电器FR1,FR2分别输入到X5，X6端口，

一共用了7个输入端口。KM11、KM12、KM13、KM21、KM22、KM23、KM3

共七个交流接触器的线圈分别和PLC的Y0-Y6端口相连接，指示灯HL11，HL12，

HL13，HL21，HL22，HL23，HL31分别和PLC的Y7-YD端口相连接。在如图

所示的旧电气系统控制线路图本来还有中间继电器和时间继电器等元器件，在

I/O分配中却不必对它们进行分配，它们将作为PLC的内部继电器，其功能可

由软件加以解决，这也是PLC控制的优势所在。由表1可见，本次设计总共需

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要用到5个输入端，15个输出端，因此可以选用松下电器公司生产的FP1-C40

型号的主控单元（I/O=24/16），其I/O口比设计要求要多，可以供系统增加功

能时使用；控制水泵的交流接触器线圈通过的电流较大，FP1型PLC主机属于

继电器输出型,有触点输出方式，适用于低速、大功率的负载，可以满足控制系

统交流接触器线圈对电流的要求。FP1型PLC的扫描速度为1.6μs/步，这样的

扫描速度不算很快，但是考虑到本控制系统的主要控制对象是交流接触器，属于

机械动作型的元器件，对控制时间的要求不是很严格，