畢業(yè)設計（論文）基于PLC控制的中央空調節(jié)能改造

1、xxxx大學畢業(yè)論文題目：基于plc控制的中央空調節(jié)能改造 專 業(yè) 學 號 學 生 姓 名 指 導 教 師 論文完成日期 2008 年 9摘要中央空調系統(tǒng)是現(xiàn)代大型建筑物不可缺少的配套設施之一，電能的消耗非常大，約占建筑物總電能消耗的50%。由于中央空調系統(tǒng)都是按最大負載并增加一定余量設計，而實際上在一年中，滿負載下運行最多只有十多天，甚至十多個小時，幾乎絕大部分時間負載都在70%以下運行。通常中央空調系統(tǒng)中冷凍主機的負荷能隨季節(jié)氣溫變化自動調節(jié)負載，而與冷凍主機相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能自動調節(jié)負載，幾乎長期在100%負載下運行，造成了能量的極大浪費，也惡化了中央空調的運行環(huán)境和運行質量。

2、隨著變頻技術的日益成熟，利用變頻器、plc、數(shù)模轉換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機結合，構成溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，自動調節(jié)水泵的輸出流量，達到節(jié)能目的提供了可靠的技術條件。關鍵詞：plc 變頻器 中央空調 節(jié)能改造 溫度控制abstractthe central air-conditioning system is one of modern large-scale building essential supporting facilities, the electrical power consumption is huge, about 50% of the total powe

3、r consumption of building. because all the central air-conditioning systems is designed based on its maximum loading. in fact, the system only has to run about ten days even 10 hours under the condition of maximum loading. it runs with 70% maximum loading most of the time. usually the frozen host of

4、 system could adjust its loading automatically according to the change of temperature. but the refrigeration pump and cooling pump couldnt adjust automatically and almost run with maximum loading for a long term and that is a waste of energy and also worsens running environment and running quality o

5、f central air-conditioning. with the fast maturity of frequency conversion technology, using organic combination of inverter, plc, digital analog conversion module, temperature sensor and temperature module to thermoelectric closed-loop automatic control technology which can adjust output flow rate

6、automatically to save energy. key words: plc, inverter, central air conditioning, energy saving reconstruction, temperature control摘要abstract第一章 緒論1第二章 中央空調系統(tǒng)介紹2§2.1中央空調系統(tǒng)簡介2§2.2中央空調原理圖及各結構的作用2第三章 中央空調系統(tǒng)節(jié)能可行性分析4§3.1 中央空調現(xiàn)狀4§3.2 節(jié)能的可行性分析4第四章 中央空調系統(tǒng)主控制器5§4.1 plc的發(fā)展5§4.2 p

7、lc的特點6§4.3 plc的應用領域7§4.4 plc的組成8§4.5 delta dvp系列plc9第五章 基于plc控制的中央空調系統(tǒng)14§5.1 plc控制系統(tǒng)i/o配置表17§5.2 冷凍水系統(tǒng)控制18§5.3 冷卻水系統(tǒng)控制20§5.4 冷卻塔系統(tǒng)控制22第六章 節(jié)能設備調試24§6.1 安裝柜調試24§6.2手動運行調試24§6.3自動運行調試24§6.4傳感器調試24§6.5 pid控制調試24§6.6手動運行調試25第七章 節(jié)能改造前后運行效果比較

8、26§7.1節(jié)能效果及投資回報26§7.1對系統(tǒng)的正面影響26第八章 結束語27附錄28參考文獻29致謝30第一章 緒論第一章 緒論中央空調是現(xiàn)代大型建筑物如賓館、商場、辦公樓、居民小區(qū)、工廠和其它大型建筑不可缺少的基礎設施之一，它能帶給人們四季如春，溫馨舒適的每一天。中央空調是一種通過集中制冷，然后分別將冷量輸送到各空調房間的設備，以調節(jié)各個空調房間內溫度達到適合人辦公或者生活。作為建筑內部重點耗能設備，中央空調系統(tǒng)的耗電一般要占整座建筑電耗的40%以上。而中央空調機組是以滿足使用場所的最大冷熱量來進行設計的，而在實際應用中絕大多數(shù)用戶在使用時，冷熱負荷是變化的，一般與最

9、大設計供冷熱量存在著很大的差異，系統(tǒng)各部分90%以上運行在非滿載額定狀態(tài)。傳統(tǒng)的中央空調水、風系統(tǒng)均采用調節(jié)閥門或風門開度的方式來調節(jié)水量和風量，這種調節(jié)方式的缺點不僅是消耗大量能量，而且調節(jié)品質難以達到理想狀態(tài)而導致空調的舒適度不良。中央空調變頻節(jié)能改造投資價值極高，用戶用于該產品的全部投資，可在很短的時間內通過減少能耗支出予以回收。投資收益率根據(jù)日運行時間不同，在2540%之間。 應用交流變頻技術通過對中央空調的末端空調風機箱、冷卻塔風機、冷凍水/冷卻水水泵、甚至主機驅動電機轉速等進行控制調節(jié)，從而使空調各子系統(tǒng)風量、水流量等負荷工況參數(shù)按負荷情況得到適時調節(jié)，不但能改善系統(tǒng)的調節(jié)品質，達

10、到閥門、風門節(jié)/回流調節(jié)、變極調速等落后調節(jié)方式所不能相比的調節(jié)性能，改善空調的舒適性；更能達到節(jié)約大量電能，降低設備運行噪聲，延長設備使用壽命、減輕設備維護工作量及費用的理想運行效果。 通過變頻控制調節(jié)，中央空調系統(tǒng)的水、風系統(tǒng)耗電水平可降低30%60%，主機系統(tǒng)可節(jié)電10%以上，總體系統(tǒng)節(jié)電可達40%左右。用戶可在設備投運后幾個運行期后，即可從節(jié)省的電費支出中收回投資。因此中央空調用戶應用變頻節(jié)能控制系統(tǒng)不僅有著良好的直接經(jīng)濟收益，還能達到節(jié)約能源消耗、有利于環(huán)境保護的社會效益。3第二章 中央空調系統(tǒng)介紹第二章 中央空調系統(tǒng)介紹§2.1中央空調系統(tǒng)簡介中央空調一般包含以下組成部分

11、：制冷系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)以及風機盤管系統(tǒng)，某些高級中央空調系統(tǒng)還有新風機，通過控制室內co2含量適量引入室外新風，讓在室內活動的人感到舒適。中央空調系統(tǒng)耗電量很大，一般占整個建筑物耗電量的40%左右，尤其是早期設計的中央空調系統(tǒng)，存在很大的冗余，這也是中央空調的節(jié)能之所在。§2.2中央空調原理圖及各結構的作用圖1-1 中央空調結構原理圖制冷主機：制冷主機通過壓縮機讓制冷劑迅速冷凍循環(huán)水的溫度快速降低（一般經(jīng)過制冷主機制冷后的水溫在7左右），這是中央空調冷源提供的地方，通過制冷主機冷凍的冷媒水由冷凍水泵送入空調房間。冷凍水泵：制冷主機的制冷劑被降到冷卻水的溫度后，經(jīng)過

12、節(jié)流閥，溫度變的更低，這時用水將冷量帶走，這部分水稱為冷凍水，冷凍水帶走制冷劑的冷量后，再到空調系統(tǒng)末端（如風機盤管，空調機組）與空氣換熱，溫度升高后再回到冷水機組內帶走制冷劑冷量，這樣構成冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)上的泵稱為冷凍水泵。冷卻水泵：制冷劑在冷水機組里循環(huán)，經(jīng)過壓縮機是溫度升高，這時用水將溫度降下來，這部分水稱為冷卻水，冷卻水通過冷冷卻水泵把制冷主機所產生的熱量帶走，再經(jīng)過冷卻塔把熱量釋放到空氣中，然后回到冷水機組，這樣構成一個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)上的泵是冷卻水泵。要清楚，空調系統(tǒng)通過三個循環(huán)把室內的熱量傳到室外：冷凍水循環(huán)，制冷劑循環(huán)，冷卻水循環(huán)。冷卻塔：冷卻塔是利用水和空

13、氣的接觸，通過蒸發(fā)作用來散去制冷主機所產生的廢熱的一種設備。通過冷卻水泵將溫度較高的水送上冷卻塔，通過冷卻塔噴頭，讓水自上而下流動，一方面，通過自然空氣帶走水中熱量；另一方面，通過冷卻風機帶動空氣加速運動，通過空氣帶走熱量的同時加快蒸發(fā)，讓水溫降低。溫度降低后的冷卻水再次循環(huán)進入制冷主機，帶走制冷主機產生的廢熱，如此循環(huán)。風機盤管：風機盤管空調系統(tǒng)是將由風機和盤管組成的機組直接放在房間內，工作時盤管內根據(jù)需要流動熱水或冷水，風機把室內空氣吸進機組，經(jīng)過過濾后再經(jīng)盤管冷卻或加熱后送回室內，如此循環(huán)以達到調節(jié)室內溫度和濕度的目的。第三章 中央空調系統(tǒng)節(jié)能可行性分析§3.1 中央空調現(xiàn)狀通

14、常在中央空調系統(tǒng)設計中，建筑物的中央空調系統(tǒng)通常按極端環(huán)境條件去計算空調負荷，即以其最大冷（熱）負荷的1.11.5倍去確定空調主機及外圍設備的額定容量。然而由于氣候條件、環(huán)境溫度、使用時間、空調房間內人數(shù)等因素的變化，實際出現(xiàn)最大冷（熱）負荷的時間，每年不超過10h20h?？照{冷凍、冷卻水泵設計揚程和流量比實際需要的揚程和流量高出很多，空調風機的設計供風量也比實際需要的風量大，只要啟動中央空調主機，水泵和風機都在工頻50hz下運行，也就是一直在滿負荷狀態(tài)下工作，從而造成整個系統(tǒng)的能源利用效率比較低，導致電能的嚴重浪費，這也是中央空調節(jié)能的可行性之所在。利用節(jié)能裝置可大大降低水泵電機運行頻率，從

15、而降低電機轉速，使循環(huán)水流量恰到好處地根據(jù)空調房間的需要與制冷量實時匹配，從而輕而易舉地將部分電能節(jié)約下來。特別是對長年運行在日夜變化，季節(jié)變化，使用面積的變化而引起制冷量需求變化的系統(tǒng)，節(jié)能效果更為明顯。§3.2 節(jié)能的可行性分析風機水泵類負載：p（負載）=q（流量）×h（揚程），當電機轉速從n降至n時，流量q，揚程h及軸功率p的關系如下：q=q（n/n） h=h（n/n）²， p=p（n/n）³根據(jù)上面公式可以看出，當電機轉速下降時，流量按線性關系變化，而電功率按立方關系方式變化，例如，電機功率為15kw，當其轉速為原來的4/5時，耗電功率為7.68

16、kw，即耗電為原來的51.2%，節(jié)電48.8%，從而大大節(jié)約電能。那么根據(jù)上面的公式分析，如果我們能根據(jù)負載情況實時改變電機的轉速即可達到節(jié)能的目的。根據(jù)異步電動機原理：n=60f/p(1-s)，式中： n:轉速f:頻率p:電機磁極對數(shù)s:轉差率由上式可見，調節(jié)異步電機的轉速有3種方法，改變電源頻率、改變電機磁極對數(shù)、改變轉差率。在以上調速方法中，變頻調速性能最好，調速范圍大，靜態(tài)穩(wěn)定性好，運行效率高，也最容易控制，所以變頻調速也是目前應用最為成熟的。31第四章 中央空調系統(tǒng)主控制器第四章 中央空調系統(tǒng)主控制器中央空調控制系統(tǒng)主控制器采用plc控制，由于plc編程簡單，擴展能力強，并且程序容易

17、修改，所以越來越多的被應用在中央空調系統(tǒng)中，取代原來的ddc控制器，并且可通過plc的通訊接口接入上位監(jiān)控系統(tǒng)，便于在主控室查看各節(jié)點運行狀態(tài)，并且很容易進行電能消耗、運行時間統(tǒng)計以及故障監(jiān)視及分析。下面對plc的發(fā)展及功能特點進行闡述：§4.1 plc的發(fā)展plc（programmable logic controller）,是一種電子裝置，早期稱為順序控制器“sequence controller”,1978年nema(national manufacture association)美國國家電氣協(xié)會正式命名為programmable logic controller（可編過程控

18、制器。簡稱plc）,其定義為一種電子裝置，主要將外部的輸入裝置如：按鍵、感應器、開關及脈沖等的狀態(tài)讀取后，依據(jù)這些輸入信號的狀態(tài)或數(shù)值并根據(jù)內部存儲預先編寫的程序，以微處理機執(zhí)行邏輯、順序、計時、計數(shù)及算式運算，產生相對應的輸出信號到輸出裝置如：繼電器（relay）的開關，電磁閥及馬達驅動，控制機械或程序的操作，達到機械控制自動化或加工程序的目的。并籍由其外圍的裝置（計算機/程序書寫器）輕易地編輯/修改程序及監(jiān)控裝置狀態(tài)，進行現(xiàn)場程序的維護及試機調整。plc與繼電器控制系統(tǒng)的有很大的關系。由于在復雜的繼電器控制系統(tǒng)中，故障的查找很排除非常困難，若工藝發(fā)生變化，控制柜內的組件與接線需作相應的變化

19、，這種改造的工期長，費用高，以至于有的用戶寧愿扔掉舊的控制柜，另外做一臺新的控制柜。1968年，美國最大的汽車制造廠家通用汽車公司(gm)提出了研究plc的基本思想，即：Ø 編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序Ø 維護方便，采用插件式結構Ø 可靠性高于繼電器控制柜Ø 體積小于繼電器控制柜Ø 成本可與繼電器控制柜競爭Ø 可將數(shù)據(jù)直接送入計算機Ø 可直接采用115v交流輸入電壓Ø 輸出采用115v交流電壓，能直接驅動電磁閥、交流接觸器等負載Ø 通用性強，擴展方便Ø 能存儲程序，存儲器容量可達4kb1969年，

20、美國數(shù)字設備公司（dec）研制出了世界上第一臺plc。70年代初期出現(xiàn)了微處理器，它的體積小，功能強，價格便宜，很快被用于plc，使它的功能增強，工作速度加快，體積減小，可靠性提高，成本下降。plc借鑒微型計算機的高級語言，采用極易為工廠電氣人員掌握的梯形圖編程語言?，F(xiàn)代可編程控制器不僅能實現(xiàn)對開關量的邏輯控制，還具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)處理、運動控制、模擬量pid控制，通訊聯(lián)網(wǎng)等功能。plc已經(jīng)廣泛應用在各種工業(yè)部門，其應用范圍已擴展到樓宇自動化、家庭自動化、商業(yè)、公用事業(yè)、測試設備和農業(yè)等領域。隨著電子技術和計算機技術的進步，plc的發(fā)展趨勢有：Ø 向高性能、高速度、大容量發(fā)展

21、6; 大力發(fā)展微型plc，不斷增強微型plc的功能Ø plc編程語言的標準化Ø plc與其它工業(yè)控制產品相互融合Ø plc與個人計算機（pc）的融合Ø plc與集散控制系統(tǒng)的融合Ø plc與cnc的融合Ø 大力開發(fā)智能型i/o子系統(tǒng)Ø plc與現(xiàn)場總線相融合Ø 增強通訊聯(lián)網(wǎng)功能§4.2 plc的特點plc的特點有：Ø 編程方法簡單易學，指令豐富梯形圖是使用得最多的plc的語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學易懂，并且包含一些常用的高級便利指令如pid，加減速

22、脈沖，高速計數(shù)等。大大簡化編程工作量。Ø 功能強，性能價格比高一臺小型plc內有成百上千個內部繼電器、幾十到幾百個定時器和計數(shù)器、幾十個特殊用途繼電器，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。一臺plc可以同時控制幾臺設備，也可以通過聯(lián)網(wǎng)信，實現(xiàn)分散控制，集中管理。硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強可編過程控制其產品已經(jīng)標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置功用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能，不同規(guī)模的系統(tǒng)。而且plc的安裝接線也很方便，有較強的帶負載能力，可以通過端子直接驅動一般的電磁閥和交流接觸器。Ø 無觸點面配線，可靠性高，抗干擾能力強plc用

23、軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中的大量的中間繼電器和時間繼電器，外面僅有輸入和輸出相關的少量接線，并且采用了一系列的硬件和軟件抗干擾技術如濾波，隔離等，使之具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產現(xiàn)場。plc已被廣大用戶認為最可靠的工業(yè)控制設備之一。Ø 系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少Ø 維修工作量小，維修方便plc的故障率很低，并且有完善的自診斷和顯示功能，用戶可以根據(jù)plc上的發(fā)光二極管和編程器提供的信息迅速查明故障原因并予以排除。體積小，功耗低§4.3 plc的應用領域plc的應用領域廣泛，主要有：Ø 開關

24、量邏輯控制plc具有“與”、“或”“非”等邏輯指令，可是實現(xiàn)觸點和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進行組合邏輯、定時控制與順序邏輯控制。開關量邏輯控制可用于單臺設備，也可以用于自動生產線，如機床電氣控制，沖壓機械、鑄造機械、運輸帶、包裝機械的空控制，電梯的控制，化工系統(tǒng)中各種泵和電磁閥的控制，冶金系統(tǒng)的高爐上料系統(tǒng)，各種生產線的控制等Ø 運動控制plc適用專用的運動控制模塊，對直線運動或圓周運動的位置、速度和加速度進行控制，可實現(xiàn)單軸/雙軸/三軸位置控制，是運動控制與順序控制機能有機的結合在一起。plc的運動控制功能廣泛的用于各種機械，如金屬切削機床，機器人等。Ø 閉環(huán)過程控制過

25、程控制指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。plc通過模擬量i/o模塊，實現(xiàn)模擬量（analong）和數(shù)字量（digital）之間的a/d轉換和d/a轉換，并對模擬量實行閉環(huán)pid（比例-積分-微分）控制。plc的模擬量pid控制控制功能已經(jīng)廣泛應用于輕工、化工、冶金、電力等行業(yè)。Ø 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代的plc具有豐富的數(shù)據(jù)運算（包括四則運算、函數(shù)運算、矩陣運算等）、數(shù)據(jù)傳送、轉換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。數(shù)據(jù)處理功能一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人柔性制造系統(tǒng)，也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品等工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。Ø 通訊

26、聯(lián)網(wǎng)plc的通訊包括主機與遠程i/o之間的通訊，多臺plc之間的通訊、plc和其它智能控制設備（如計算機、變頻器、數(shù)控裝置等）之間的通訊。plc與其它智能控制設備一起，可以組成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)（dcs,又稱集散控制系統(tǒng)）。§4.4 plc的組成plc主要有cpu模塊，輸入模塊、輸出模塊和編程器組成?？删庍^程控制器cpu模塊輸 出 模 塊 輸 入 模 塊編程器輸 入 信 號執(zhí) 行 機 構圖4-1 plc的結構組成cpu模塊：cpu模塊主要由微處理器（cpu芯片）和存儲器組成。在plc控制系統(tǒng)中，cpu模塊相當于人的大腦和心臟，它不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷

27、新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存程序和數(shù)據(jù)。i/o模塊：輸入(input)模塊和輸出（output）模塊統(tǒng)稱i/o模塊，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和cpu模塊的橋梁。輸入模塊主要用來接受和采集輸入信號，輸入信號包括兩類：一類是從按鈕，選擇開關，接近開關，光電開關等來的開關量輸入信號；另一類就是由電位器，測速發(fā)電機等提供的連續(xù)變化的模擬量信號。plc通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥等執(zhí)行機構，另外也可以驅動指示燈、數(shù)字顯示裝置等cpu模塊的工作電壓一般是5v，而其輸入/輸出信號電壓一般較高，如dc24v和ac220v。為防止外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲損壞cpu模塊，影響其正常工作，在i/o模塊中，用光電耦合器、

28、可控硅，小型繼電器等器件來隔離外部輸入電路和負載。i/o模塊除了傳遞信號外，還有電平轉換與隔離的作用。plc有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（run）狀態(tài)與停止（stop）狀態(tài)。在運行狀態(tài)，plc通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。為了使plc的輸出及時響應隨時變化的輸入信號，用戶程序不是執(zhí)行了一次，而是反復不斷地重復執(zhí)行，直至plc停機或切換到stop工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)中，plc還要完成內部處理，通訊處理等工作，一次循環(huán)可分為5個階段。內部處理通信服務輸入處理程序執(zhí)行輸出處理掃描過程stoprun圖4-2 plc的掃描過程由于plc采用循環(huán)掃描集中刷新的方法，導

29、致輸入/輸出時間滯后，但是一般情況下，這種響應延遲僅幾十ms，對于一般系統(tǒng)無關緊要，要是對時間有要求的話可以采用中斷進行處理，例如高速計數(shù)。§4.5 delta dvp系列plc概述：delta dvp系列plc適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。delta dvp系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此delta dvp系列具有極高的性能/價格比。臺達delta dvp系列plc的出色表現(xiàn)在以下幾個方面：Ø 極高的可靠性Ø 極豐富的指令集Ø 易于掌握Ø 便捷的操作Ø 豐富的內置集成

30、功能Ø 實時特性Ø 強勁的通訊能力Ø 豐富的擴展模塊delta dvp系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調，電梯控制，運動系統(tǒng)。delta dvp系列plc可提供幾十種不同型號cpu。cpu單元設計：部分delta dvp 系列cpu本體集成24v負載電源，可直接作為傳感器和變送器（執(zhí)行器）的電源，部分經(jīng)濟型號本體不集成電源

31、轉換模塊，由外部電源供電，所有的型號的輸入點均支持源型和漏型信號輸入。plc主機分類：delta dvp系列plc主要分為以下幾個系列：es/ex/ec/ss、sc/sx/sp/sa、eh/eh2、sv、pm等。不同型號的cpu針對不同的應用情況及領域：es/ex/ec/ss系列主要應用在小型低成本設備，功能指令相對較少。Ø sc/sx/sp/sa系列功能指令較為豐富，程序容量較大，一般用于運動控制和低分辨率模擬量控制。Ø eh/eh2/pm系列模擬量擴展分辨率高，程序處理較快，尤其是eh2，使用雙cpu，同時具有4路高速脈沖輸出，適用于多軸運動控制，有2軸圓弧插補控制功能

32、；Ø sv系列應用于需要組網(wǎng)的場合，具備豐富的擴展組網(wǎng)能力，可以擴展devicenet，ethernet，canopen組網(wǎng)，連接到總線上與其它設備實時交換數(shù)據(jù)。cpu數(shù)字量輸入/輸出點及擴展：delta dvp系列本體有14點/20點/24點/32點/40點/48點/60點/80點的主機，輸入點一般比輸入點數(shù)多，當主機i/o點數(shù)不夠用的時候，可以通過擴展模塊擴展i/o輸入輸出，本體最多可以擴展8個模塊。中斷輸入：cpu支持外部中斷、通訊中斷、高速計數(shù)中斷、時間中斷等。高速計數(shù)器：dvp的高速計數(shù)器根據(jù)主機不同，其最高接收頻率也各不一樣，最高可接收200khz的高速脈沖，最多6路高速

33、輸入端可作加、減計數(shù)，可連接兩個相位差為90°的a/b相增量編碼器。擴展模塊：可方便地用數(shù)字量和模擬量擴展模塊進行擴展。當本體擴展達8個時，還可以使用modubus通訊擴展。網(wǎng)絡通訊：delta dvp全系列支持modbus ascii/rtu兩種模式通訊，cpu本體集成一個rs232接口（com1），一個rs485接口（com2），eh/eh2系列還可以通過擴展口連接一個通訊模塊(com3)。脈沖輸出：根據(jù)cpu型號不同，高速脈沖輸出的頻率也各不相同，最高可提供200khz的高速脈沖輸出，40eh以上的主機可同時發(fā)出2路200khz的高速脈沖以及2路100khz的高速脈沖，還支持相

34、位相差90°的a/b相脈沖，可用于伺服電機以及步進電機控制。實時時鐘：cpu主機集成一個實時時鐘卡，可對需要的信息加注時間標記，記錄機器運行時間或對過程進行時間控制、定時控制等。eeprom存儲器模塊（選件）：可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進行輔助軟件歸檔工作。電池模塊：用于長時間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時器，計數(shù)器）可通過內部的超級電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。編程語言：梯形圖、指令表和順序功能圖是可編程控制器最基本的編程語言。梯形圖直接由傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)而來。其符號

35、和規(guī)則體現(xiàn)了電氣技術人員的讀圖習慣，有廣泛的應用基礎。指令表類似計算機語言，熟練掌握，可以進行較快的程序輸入，同時可以進行高級編程處理等。梯形圖一般由邏輯母線、支流線、節(jié)點和線圈（功能快）四部分組成。如圖，左邊的豎線稱為邏輯母線，每個梯形圖程序都要由母線開始。圖3-3 梯形圖與語句表橫線稱為支流線，代表電流的流向，支流常閉觸點含義相同，閉合時為1，即導通狀態(tài)，常開時為0，即斷開狀態(tài)。支流線上可以串、并多個節(jié)點，每個節(jié)點要有數(shù)據(jù)類型名稱。如圖中x0、x1。支流線的末端通常接線圈或功能塊。類似傳統(tǒng)的繼電器電路中的線圈，該支流一直導通時，線圈得電或功能塊工作。每個線圈或功能塊要有數(shù)據(jù)類型名稱，如圖中

36、y0、y1、y2。邏輯裝卸、輸出（驅動）指令：ld：將常開節(jié)點與邏輯母線相連。常開點在不帶電時，節(jié)點是斷開的（狀態(tài)為off，或0），而帶電時，節(jié)點是閉合的（狀態(tài)為on，或1）。ldi：將常閉節(jié)點與邏輯母線相連。常閉點在不帶電時，節(jié)點是閉合的（狀態(tài)為on，或1），而帶電時，節(jié)點是斷開的（狀態(tài)為off，或0）。out：用于驅動（輸出到）輸出繼電器、輔助繼電器、定時器或計數(shù)器等。串、并聯(lián)指令：and：將常開節(jié)點串聯(lián)在支流上。and not：將常閉節(jié)點串聯(lián)在支流上。or：將常開節(jié)點并聯(lián)在支流上。or not：將常閉節(jié)點并聯(lián)在支流上。定時器指令：定時器是可編程控制器的重要編程組件。編程時，在定時器指令中

37、輸入時間預設值?？删幊炭刂破鬟\行后，當定時器的輸入條件滿足時。當前值從0開始按一定的時間單位遞增，當定時器的當前值與預設值相等時，定時器動作，此時，該定時器所對應的常開節(jié)點閉合常閉節(jié)點斷開。定時器節(jié)點后的線圈或功能塊，可在預定的延時后動作。系統(tǒng)提供三種類型的定時器：通電延時定時器、有記憶通電延時定時器、斷電延時定時器。但本例文只用通電延時定時器。定時器精度等級： delta dvp定時器的精度（時間單位或分辨率）有三個等級1ms、10ms和100ms。定時時間的計算方法是：t=pt*s（t為定時時間，pt為預設值，s為精度等級）。如用定時器t37，預設值為100，定時器t37精度等級為100m

38、s，則實際定時時間為100*100ms=10s。指令操作數(shù)：指令操作數(shù)有3個：定時器編號，預設值，使能輸入。定時器編號：用t標志，同時帶上常數(shù)，如t34。可以隨時讀取t34的當前值。定時器t34的常開節(jié)點、常閉節(jié)點用于梯形圖時，當前值與預設值相等時，定時器（常開節(jié)點）t34置1。 預設值：數(shù)據(jù)類型int型使能輸入：定時器導通條件，可以是x、y、m、s、m、t、c等。 定時器的當前值、設定值可以是16位有符號整數(shù)（int），也可是32位有符號整數(shù)?？梢杂脧臀恢噶顚θN定時器復位。復位后，定時器常開節(jié)點斷開，常閉節(jié)點閉合，當前值為0。下表是delta dvp的定時精度與可用的定時器號： 表3-1

39、定時精度與定時器等級類型分辨率定時范圍定時器號tmr1ms32.767st246t249tmr10ms327.67st240t245t200t239tmr100ms3276.7st0t199t192t199t200t255通過以上介紹，可以看出plc的功能隨著科技的發(fā)展變得越來越強大，已經(jīng)由原來的邏輯控制，轉變?yōu)楝F(xiàn)在的集邏輯控制、運動控制、模擬量控制以及通訊控制為一體的高功能控制器。在中央空調系統(tǒng)中，主要應用到plc的邏輯控制、模擬量控制以及通訊控制功能。第五章 基于plc控制的中央空調系統(tǒng)第五章 基于plc控制的中央空調系統(tǒng) 從第一章的介紹我們看到，中央空調系統(tǒng)主要由制冷主機、冷凍水系統(tǒng)、冷

40、卻水系統(tǒng)、冷卻塔和風機盤管等幾部分組成。在這里主要結合某酒店中央空調系統(tǒng)對冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和冷卻塔進行控制，下面分別介紹這幾個系統(tǒng)的控制。此系統(tǒng)制冷主機配備100kw制冷主機2臺，型號為三氧溴化鋰機組，平時一備一用,高峰時兩臺并聯(lián)運行；冷凍水循環(huán)系統(tǒng)冷凍水泵2臺,揚程28米,配用功率45 kw；冷卻水系統(tǒng)冷卻水泵2臺，配用功率15kw；冷卻塔4臺，冷卻塔電機5.5kw，每兩臺并聯(lián)運行。 pid控制原理：圖5-1 plc控制原理圖圖5-2 plc控制框圖表5-1 控制系統(tǒng)配置表序號名稱型號數(shù)量備注1plc主機dvp40eh00r1整個系統(tǒng)主控制器2plc模擬量擴展ad模塊dvp04ad-h

41、2擴展模塊，用于模擬量控制3plc模擬量擴展da模塊dvp04da-h1擴展模塊，用于模擬量控制4水泵專用變頻器vfd450f43a2用于冷凍水電機控制5水泵專用變頻器vfd150f43a2用于冷卻水電機控制6水泵專用變頻器vfd055f43a2用于冷卻塔電機控制7溫度傳感器ht-9000-urw4用于檢測冷凍、冷卻水溫度8壓力傳感器40pc001g2a 1用于檢測空調房間末端壓力9觸摸屏dop-a57cstd1用于監(jiān)控plc主機參數(shù)圖5-3 plc主機電路接線圖§5.1 plc控制系統(tǒng)i/o配置表表5-2 控制系統(tǒng)配置表：輸入點注釋輸出點注釋x0急停開關y0冷凍變頻器1#

42、使能信號x1y1冷凍變頻器1#正轉信號x2y2冷凍變頻器2#使能信號x3原控選擇y3冷凍變頻器2#正轉信號x4本控選擇y4冷卻變頻器1#使能信號x5手動控制y5冷卻變頻器1#正轉信號x6自動控制y6冷卻變頻器2#使能信號x7冷凍變頻器1#故障y7冷卻變頻器2#正轉信號x10冷凍變頻器2#故障y10冷卻塔變頻器1#使能信號x11冷卻變頻器1#故障y11冷卻塔變頻器1#正轉信號x12冷卻變頻器2#故障y12冷卻塔變頻器2#使能信號x13冷卻塔變頻器1#故障y13冷卻塔變頻器2#正轉信號x14冷卻塔變頻器2#故障y14原控選擇x15冬天制熱模式y(tǒng)15本控選擇x16夏天制冷模式y(tǒng)16冷凍出水閥門開啟控

43、制x17預留y17冷凍回水閥門開啟控制x20預留y20冷卻水出水閥門開啟控制x21預留y21冷卻水回水閥門開啟控制x22預留y22預留x23預留y23預留ad1#ch0冷凍水出水溫度傳感器輸入一da1#ch0冷凍變頻器1#，2#頻率信號ad1#ch1冷凍水出水溫度傳感器輸入二da1#ch1冷卻變頻器1#，2#頻率信號ad1#ch2冷凍水回水溫度傳感器輸入一da1#ch2冷卻變頻器1#，2#頻率信號ad1#ch3冷凍水回水溫度傳感器輸入二da1#ch3預留ad2#ch0冷卻水出水溫度傳感器輸入ad2#ch1冷卻水回水溫度傳感器輸入ad2#ch2空調房間末端壓力傳感器輸入ad2#ch3預留

44、7;5.2 冷凍水系統(tǒng)控制冷凍水系統(tǒng)中央空調控制中最為關鍵的一環(huán)，我們之所以使用中央空調的原因就是為了調節(jié)室內空氣溫度，所以一定要保證冷凍水系統(tǒng)供應合適的冷（熱）量。根據(jù)空調專業(yè)人士多年的研究，冷凍水出水溫度保持在7，冷凍水回水溫度保持在12時，處于最節(jié)能狀態(tài)，所以首先我們通過觸摸屏將出水溫度和回水溫度設置好，并且設置好回水和出水溫差為5，plc主機通過from指令實時讀取模擬量輸入模塊ad1#ch0、ad1#ch1、ad1#ch2、ad1#ch3的溫度，并將實際回水溫度減去實際出水溫度，并與實際溫差做比較進行pid控制。冷凍水系統(tǒng)邏輯控制：首先選擇自動模式控制，并設定好溫差，啟動冷凍水自動控

45、制，plc主機首先控制冷凍水出水和回水閥門，延時5秒鐘啟動冷凍水循環(huán)泵，兩臺冷凍水泵由變頻器控制并聯(lián)運行（主電路分開，變頻器頻率信號一樣），變頻器頻率由模擬量da模塊輸出電流信號控制。在plc程序中設定最小輸出頻率，最小輸出頻率由空調房間末端壓力傳感器控制，使用此壓力傳感器的目的是為了保證最高層末端的房間有足夠的冷凍水供給，以使末端空調房間和其它空調房間一樣，能夠合適地控制舒適的溫度。為了提供人性化的控制方案，可以通過觸摸屏選擇自動啟動冷凍循環(huán)泵，比如某辦公樓周一到周五有人上班，可以設置空調系統(tǒng)在辦公人員上班以前半小時啟動，當辦公人員來上班時，房間內的溫度已經(jīng)自動調節(jié)到了設定的舒適溫度，為辦公

46、人員提供舒適的工作環(huán)境，確保他們高效率的工作；還可以設置自動關閉空調系統(tǒng)，在辦公人員下班以后自動關閉空調系統(tǒng)；這樣人性化的控制方式會讓人心情愉悅；周六周日不上班，那么可以設置周六周日不啟動空調系統(tǒng)，所有的事情都交給了plc主機，不需要辦公人員花很多時間來管理。plc會自動檢測溫度傳感器和壓力傳感器狀態(tài)，當傳感器異常時會發(fā)出報警；當有變頻器發(fā)生故障時，plc主機檢測到變頻器的故障信號，會發(fā)出報警信號，提醒維修保養(yǎng)人員去排除故障。冷凍水系統(tǒng)pid控制：當設定溫差大于實際溫差時，表明實際供冷量不足以滿足空調房間需要，需要增加冷量，plc通過to指令控制da模塊輸出電流增加，從而提高冷凍泵轉速以使實際

47、供冷量增加，則實際溫差會逐漸減小直至接近設定溫差；當設定溫差小于實際溫差時，表明實際供冷量有富余超過了空調房間的需要，需要減小冷量，plc通過to指令控制da模塊輸出電流減小，從而降低冷凍泵轉速以使實際供冷量減小，則實際溫差會逐漸減小直至接近設定溫差。之所以出水和回水用2個溫度傳感器檢測，是為了保證冷凍水系統(tǒng)的安全，不會因為某一個傳感器有故障而致使整個冷凍水系統(tǒng)不能正常運行。冷凍水系統(tǒng)電量監(jiān)控：用一個電量表監(jiān)測當前有功功率、無功功率、功率因素、電壓、電流等，用于監(jiān)測電源質量以及統(tǒng)計節(jié)能狀況。冷凍水系統(tǒng)通訊控制：通訊接口一：通過plc主機的rs232編程口與觸摸屏通訊，這樣觸摸屏可以實時修改pl

48、c主機的控制參數(shù)，比如設定定時啟動時間、定時關閉時間、出水回水溫差等；以及監(jiān)視當前出水溫度、回水溫度、變頻器頻率、變頻器狀態(tài)等；通訊接口二：通過plc主機上自帶的rs485口與電表通訊，通過modbus協(xié)議rtu方式通訊，實時取回電量表參數(shù)，并存在plc內存里；通訊接口三：通過plc主機上擴展的rs485口連接到主監(jiān)控室，通過modbus協(xié)議rtu方式與主控室內電腦通訊，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，并通過電腦把通訊取回來的電量參數(shù)進行統(tǒng)計形成報表，同時監(jiān)控各節(jié)點的運行狀態(tài)。 下圖為觸摸屏監(jiān)控參數(shù)及冷凍水循環(huán)系統(tǒng)主電路圖：圖5-4 觸摸屏監(jiān)控參數(shù)圖5-5 冷凍水系統(tǒng)主電路圖§5.3 冷卻水系統(tǒng)控制冷

49、凍水系統(tǒng)也是中央空調控制中比較關鍵的一環(huán)，要保證制冷主機正常工作，則必須要保證冷卻循環(huán)水系統(tǒng)正常工作，否則制冷主機會因為在制冷過程中產生的廢熱無法散去，而導致熱保護動作執(zhí)行，從而制冷主機會停機。根據(jù)空調專業(yè)人士多年的研究，冷卻水出水溫度保持在37，冷凍水回水溫度保持在32時，處于最節(jié)能狀態(tài)，所以首先我們通過觸摸屏將出水溫度和回水溫度設置好，并且設置好回水和出水溫差為5，plc主機通過from指令實時讀取模擬量輸入模塊ad2#ch0，ad2#ch1的溫度，并將實際回水溫度減去實際出水溫度，并與實際溫差做比較進行pid控制。冷卻水系統(tǒng)邏輯控制：首先選擇自動模式控制，并設定好溫差，啟動冷卻水自動控制

50、，plc主機首先控制冷卻水出水和回水閥門打開，延時5秒鐘啟動冷卻水循環(huán)泵，兩臺15kw冷卻水泵由變頻器控制并聯(lián)運行（主電路分開，變頻器頻率信號一樣），變頻器頻率由模擬量da模塊輸出電流信號控制。和冷凍水系統(tǒng)控制一樣，冷卻水系統(tǒng)會根據(jù)設定自動啟動的時間，跟隨制冷主機和冷凍水系統(tǒng)啟動而啟動。plc會自動檢測溫度冷卻水出水和回水傳感器的狀態(tài)，當傳感器異常時會發(fā)出報警；當有變頻器發(fā)生故障時，plc主機檢測到變頻器的故障信號，會發(fā)出報警信號，提醒維修保養(yǎng)人員去排除故障。冷卻水系統(tǒng)pid控制：當冷卻水系統(tǒng)設定溫差大于實際溫差時，表明實際散熱量不足，無法即時散出制冷主機所產生的廢熱，需要增加冷卻水泵循環(huán)速度

51、以達到加快散發(fā)制冷主機所產生的廢熱，plc通過to指令控制da模塊輸出電流增加，從而提高冷卻泵轉速以使水循環(huán)能力增加，則實際溫差會逐漸減小直至接近設定溫差；當設定溫差小于實際溫差時，表明實際冷卻水循環(huán)有富余，超過需要散發(fā)制冷主機所產廢熱的需要，需要減小冷卻循環(huán)水流量。plc通過to指令控制da模塊輸出電流減小，從而降低冷卻泵轉速以使實際散熱量減小，則實際溫差會逐漸減小直至接近設定溫差。冷卻水系統(tǒng)電量監(jiān)控：用一個電量表監(jiān)測冷卻水系統(tǒng)當前的有功功率、無功功率、功率因素、電壓、電流等，用于監(jiān)測電源質量以及統(tǒng)計節(jié)能狀況。冷卻水系統(tǒng)通訊控制：功能與冷凍水通訊功能類同，主要用于監(jiān)控電量參數(shù)，并統(tǒng)計實際用電

52、量以用于比較是否節(jié)能；同時監(jiān)控冷卻水系統(tǒng)各節(jié)點的運行狀態(tài)。下面是冷卻水系統(tǒng)主電路圖：圖5-6 冷卻水系統(tǒng)主電路圖§5.4 冷卻塔系統(tǒng)控制冷凍水系統(tǒng)是將冷卻水泵抽出來的水，通過室外空氣冷卻，為了達到水溫快速冷卻的目的，使用了冷卻塔系統(tǒng)。冷卻塔的工作原理是利用室外空氣比冷卻泵抽出冷卻水溫度低，通過空氣流動并通過熱傳遞迅速將水中的熱量交換到大氣中，同時通過冷卻塔風機加速水蒸發(fā)，因為蒸發(fā)要吸熱，通過蒸發(fā)吸熱來達到降低冷卻水溫的目的。同樣地，冷卻水出水溫度保持在37，冷凍水回水溫度保持在32時，處于最節(jié)能狀態(tài)，所以首先我們通過觸摸屏將出水溫度和回水溫度設置好，并且設置好回水和出水溫差為5，pl

53、c主機通過from指令實時讀取模擬量輸入模塊ad2#ch2，ad2#ch3的溫度，并將實際回水溫度減去實際出水溫度，并與實際溫差做比較進行pid控制，根據(jù)溫差變化實時改變冷卻塔風機的頻率。冷卻塔系統(tǒng)邏輯控制：首先選擇自動模式控制，并設定好溫差，啟動冷卻水自動控制，兩臺15kw冷卻水泵由變頻器控制并聯(lián)運行（主電路分開，變頻器頻率信號一樣），變頻器頻率由模擬量da模塊輸出電流信號控制。和冷凍水系統(tǒng)控制一樣，冷卻水系統(tǒng)會根據(jù)設定自動啟動的時間，跟隨制冷主機和冷凍水系統(tǒng)啟動而啟動。plc會自動檢測溫度冷卻水出水和回水傳感器的狀態(tài)，當傳感器異常時會發(fā)出報警；當有變頻器發(fā)生故障時，plc主機檢測到變頻器的

54、故障信號，會發(fā)出報警信號，提醒維修保養(yǎng)人員去排除故障。冷卻塔系統(tǒng)pid控制：當冷卻水系統(tǒng)設定溫差大于實際溫差時，表明實際散熱量不足，無法即時散出制冷主機所產生的廢熱，需要增加冷卻塔風機循環(huán)速度以達到加快散發(fā)制冷主機所產生的廢熱，plc通過to指令控制da模塊輸出電流增加，從而提高冷卻塔風機轉速以使風速增加，空氣流通量同時變大，水蒸發(fā)能力增加，則實際溫差會逐漸減小直至接近設定溫差；當設定溫差小于實際溫差時，表明實際冷卻水循環(huán)有富余，超過需要散發(fā)制冷主機所產廢熱的需要，需要減小冷卻塔風機轉速，減小水蒸發(fā)。plc主機通過to指令控制da模塊輸出電流減小，從而降低冷卻塔風機轉速以使實際散熱量減小，則實際溫差會逐漸減小直至接近設定溫差。冷卻塔系統(tǒng)電量監(jiān)控：用一個電量表監(jiān)測冷卻塔風機系統(tǒng)當前的有功功率、無功功率、功率因素、電壓、電流等，用于監(jiān)測電源質量以及統(tǒng)計節(jié)能狀況。冷卻塔系統(tǒng)通訊控制：功能與冷凍水通訊功能類同，主要用于監(jiān)控電量參數(shù)，并統(tǒng)計實際用電量以用于比較是否節(jié)能；同時監(jiān)控冷卻塔系統(tǒng)各節(jié)點的運行狀態(tài)。下面是冷卻水冷卻塔風機系統(tǒng)主電路圖：圖5-7 冷卻塔系統(tǒng)主電路圖第六章 節(jié)能設備調試第六章 節(jié)能設備調試準備工作做好之后，就可以按照如下步驟調