THPZKS-1中央空調實訓考核裝置系統(tǒng)組成及各部分使用說明

1、THPZKS-1中央空調實訓考核裝置系統(tǒng)組成及各部分使用說明一、概述： “THPZKS-1型中央空調實訓裝置”是根據(jù)職業(yè)教育的教學實訓要求研發(fā)的產(chǎn)品。適合高職院校、職業(yè)學校的制冷技術、制冷設備維修工（高級工）、中央空調系統(tǒng)操作員等課程的教學實訓裝置。培養(yǎng)掌握空調與制冷技術專業(yè)理論知識和專業(yè)實踐技能，從事空調、制冷設備及系統(tǒng)的技術升級、改造設計、安裝、調試、維護、維修、技術管理等方面的技能應用型人才。實訓裝置也適合普通院校、技工學校、職業(yè)培訓學校、職教中心、鑒定站/所、制冷類專業(yè)等培訓的理想設備。本裝置是將中央空調微型化，同時保證整個中央空調系統(tǒng)的完整性和合理性，整套實訓設備可演示夏季制冷工況、

2、冬季制熱工況，在蒸發(fā)器、冷凝器、冷卻塔、模擬鍋爐配置了溫度測量點，便于學生測量、了解各點參數(shù)的變化情況和系統(tǒng)的工作狀況。并人為增加一些輔助配置，使設備能產(chǎn)生多種在實際運行中的常見故障，供學生動手排除，讓學生全面地掌握中央空調技能知識。提高他們的動手能力!實現(xiàn)半實物化實訓教學方針；中央控制處理器采用西門子S7-200可編程控制器，擁有成熟的專業(yè)技術和廣闊的市場背影，產(chǎn)品緊貼實際應用和先進技術，實用性強；上位機軟件實時顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)及數(shù)據(jù)。實訓裝置直觀展示了中央空調的系統(tǒng)結構、工作原理，可清楚的看到制冷循環(huán)系統(tǒng)結構及主要部件的實物，系統(tǒng)配置有交流電壓表、溫度表、真空壓力表、信號指示燈的整個系統(tǒng)的

3、實時工作狀態(tài)一目了然；便于教學演示講解及學生對課本知識的理解掌握。此外，管路中設有視液鏡可觀察制冷劑狀態(tài)；制冷系統(tǒng)中紅色管路部分為高壓管路，藍色管路部分為低壓管路。整套實訓裝置集制冷系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、故障模擬系統(tǒng)于一體，滿足對實訓的要求。該實訓裝置由一套3匹制冷機組、2套冷卻水（1套為常用、1套為備用） 系統(tǒng)、2套冷凍水（1套為常用、1套為備用）系統(tǒng)及1套PLC中央控制處理器等組成，終端為1套模擬房間和風機盤管等組成。由集水器、分水器進行能量分配和調節(jié)。同時具有供熱功能，這里采用熱水器來模擬市政熱網(wǎng)（熱源），再通過熱交換器對媒水進行加熱，起到制熱的功能?？刂葡到y(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、西門子PLC主機

4、、PC機、力控組態(tài)等組成，采用PLC作為中央控制處理器，由計算機通過專用通信線PC-PPI與PLC之間建立穩(wěn)定的通訊，從而控制整套中央空調系統(tǒng)的運行與停止，也可通過網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程控制。中央空調系統(tǒng)中的運行參數(shù)由傳感器進行采集，并通過A/D模塊轉換后送入PLC中，再由PLC送到計算機中進行實時顯示監(jiān)控。系統(tǒng)制冷機組由壓縮機、殼管式冷凝器、儲液器、熱力膨脹閥、殼管式蒸發(fā)器、冷卻塔、水泵、膨脹水箱、電動閥等組成。壓縮機啟動之后，殼管式冷凝器中產(chǎn)生的熱量被冷卻水泵送入的水進行冷卻后，壓至噴淋式冷卻塔散熱。殼管式蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷量，經(jīng)冷凍水泵壓至模擬房間的風機盤管和風道表冷器中，由電動閥來控制各自需不需要制

5、冷或制熱。二、技術參數(shù)：1.電源：AC380V±5（三相五線） 50Hz2.外形尺寸：300×100×210 cm33.制冷劑類型：R224.最大制冷量：7.5 KW5.最大輸入總功率：4.5 kVA6.制冷額定功率：3.8 kVA 7.制熱額定功率：3.0 kVA 8.循環(huán)風量：480 m3/h9.安全保護：具有漏電壓、漏電流保護裝置，安全符合國家標準三、實訓系統(tǒng)組成及詳細說明：實訓裝置由控制屏、實訓對象、模擬房間、連接電纜等組成,整體效果圖如下3-1所示:1THPZKS-1控制柜 2冷卻塔 3模擬風管 4膨脹水箱 5模擬鍋爐6 新風口 7 軸流風機 8電加熱器

6、 9表冷器 10過濾器11不銹鋼架 123匹壓縮機 13冷凝器 14蒸發(fā)器 13模擬房間圖31 整體效果示意圖3.1實訓裝置控制柜部分：3.1-1 系統(tǒng)控制柜控制柜采用鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，結構堅固。前門采用透明玻璃，可清楚地觀察到系統(tǒng)中央控制處理器、交流接觸控制部分、控制按鈕等控制元件、系統(tǒng)流程圖等。如圖3-2所示:3.1-2 控制面板說明：主控制面板主要分5個區(qū)域：總電源操作控制區(qū)、控制旋鈕區(qū)、終端設備測試區(qū)、交流接觸控制區(qū)、中央控制處理器單元、流程圖及工作狀態(tài)指示區(qū)。3.1-2-1總電源操作控制區(qū)介紹：電源操作區(qū)包含插座（右邊雙聯(lián)插座）電源開關、電源總開關、線電壓指示電壓表、壓縮機工

7、作電流指示電流表、冷卻水泵工作電流指示電流表、媒水水泵工作電流指示電流表。圖3.2 控制柜示意圖3.1-2-2 控制旋鈕區(qū)（手動控制形式下才用到這些旋鈕）：第一行自左向右分別為：壓縮機啟動、停止按鈕，置于“啟動”壓縮機工作，置于“停止”壓縮機停止工作；冷卻水泵“泵1”“泵2”開關，置于“泵1”主泵工作，置于“泵2”備用泵工作，置于“中位”冷卻水泵主、備用泵都不工作；冷凍（媒水）水泵“泵1”“泵2”開關，置于“泵1”主泵工作，置于“泵2”備用泵工作，置于“中位”冷凍（媒水）水泵主、備用泵都不工作；冷卻塔風扇開關，置于“開”冷卻塔風扇工作，置于“關”冷卻塔風扇不工作；手動自動轉換旋鈕開關，置于“手

8、動”執(zhí)行手動控制方式運行控制現(xiàn)場設備，置于“停止”現(xiàn)場設備全部不工作（除PLC中控制器外），置于“自動”執(zhí)行PLC自動控制方式運行控制現(xiàn)場設備。第二行自左向右分別為：電磁閥1開關，置于“開”電磁閥1打開，置于“關”電磁閥1關閉；電磁閥2開關，置于“開”電磁閥2打開，置于“關”電磁閥2關閉；新風閥門開關，置于“小”電動調節(jié)閥得電，新風口風門逐漸關小；置于“中位”電動調節(jié)閥失電，調節(jié)閥停止工作；置于“大”電動調節(jié)閥得電，新風口風門逐漸開大；風管風機開關，置于“開”風管風機工作，置于“關”風管風機停止工作；模擬鍋爐開關，置于“開”模擬鍋爐工作；置于“關”模擬鍋爐停止工作；加熱器開關，置于“低”加熱器

9、1工作（以300W功率加熱），置于“?！奔訜崞?、2停止加熱工作，置于“高”加熱器1、2同時工作（以600W功率加熱）。3.1-2-2 終端設備測試區(qū)：當系統(tǒng)在控制過程中，出現(xiàn)問題之后可通過這個區(qū)域的測試端子來測量是否有交流信號。3.1-2-3 交流接觸控制區(qū)：主要有交流繼電器、熱保護器組成，交流繼電器主要起到中間切換的作用，熱保護器的作用是當系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時，電流超過其設定值時，雙金屬片斷開起到保護作用。3.1-2-4 中央控制處理器單元：中央控制處理器單元區(qū)介紹：在自動控制方式下，中央控制處理單元進行控制，來完成系統(tǒng)自動控制過程。如下圖所示：3.1-2-5 流程圖及工作狀態(tài)指示區(qū)：流程圖區(qū)

10、含流程圖及部件工作狀態(tài)指示：（工作狀態(tài)指示包括：壓縮機、冷卻水泵、冷凍水泵、換熱水泵、冷卻塔風扇、模擬鍋爐、電磁閥1、電磁閥2、風管風機、電加熱絲。燈亮時表示工作；燈滅時表示停止工作。）圖3-7 流程圖及工作狀態(tài)指示區(qū)示意圖3.2 系統(tǒng)實訓對象實訓對象由制冷機組、冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)、供暖處理系統(tǒng)等組成，基本配置如下：序號設備名稱數(shù)量1電氣控制屏1套2模擬房間1套3控制對象不銹鋼臺架1套4回風風道1套5水冷制冷機組1套6冷卻水系統(tǒng)1套7冷凍水系統(tǒng)1套8供暖系統(tǒng)1套9循環(huán)處理系統(tǒng)1套3.2-1 制冷機組單元：包括壓縮機、殼管式冷凝器、殼管式蒸發(fā)器、熱力膨脹閥、儲液罐、視液鏡、干燥過濾器等組成，

11、管路中還設有控制閥等實訓所必需的部件；此外，管路中設有的視液鏡可觀察制冷劑狀態(tài)；制冷系統(tǒng)中紅色管路部分為高壓管路，藍色管路部分為低壓管路裝有保溫材料的為低壓管路部分。3.2-2 冷卻水系統(tǒng)單元：系統(tǒng)包括1套3噸冷卻塔機組、2臺冷卻水泵(一個常用、一個備用) 殼管式冷凝器等組成。3.2-3 冷凍水系統(tǒng)單元：系統(tǒng)包括2臺冷凍水泵(一個常用、一個備用)、集水器、分水器、膨脹水箱等組成。3.2-4 循環(huán)處理系統(tǒng)單元：系統(tǒng)包括過濾器、表冷器、電加熱器、軸流風機、風道等組成。3.2-5 供暖處理系統(tǒng)：系統(tǒng)包括1臺模擬鍋爐、1臺換熱水泵、1套換熱器等組成；3.3 模擬房間模擬房間系統(tǒng)包括房間溫控器、風機盤管

12、機組及風量調節(jié)系統(tǒng)等組成。3.3-1 溫控器：溫控器安裝于模擬房間內，具有設定溫度、模式設定、風量調節(jié)等功能。3.3-2 風機盤管：其機構由貫流風機、翅片盤管式換熱器兩部分組成，風機在房間溫控器的控制下，對翅片盤管式換熱器進行冷卻。3.4 測量儀表3.4-1 電源電壓表：在電源操作區(qū)提供1只交流電壓表，用于測量系統(tǒng)電網(wǎng)電壓。3.4-2 制冷系統(tǒng)壓力檢測單元：提供2只真空壓力表和1只雙組壓力控制器，壓力表測量范圍分別：低壓表為-0.11.5MPa、高壓表為-0.13.5MPa,可顯示系統(tǒng)工作時低壓側和高壓側的壓力變化；雙組壓力控制器對壓縮機起到保護作用。四、系統(tǒng)控制說明：4.1 中央控制器:采用

13、西門子S7-200可編程控制器作為中央控制處理器,另配有一個數(shù)字量擴展模塊、一個模擬量采集模塊，結合開發(fā)軟件進行自控的一種方式。4.2 中央空調啟動過程及保護：系統(tǒng)具有手動與自動兩種控制方式，可通過上位機軟件監(jiān)測系統(tǒng)的運行工況，即系統(tǒng)中制冷狀態(tài)、制熱狀態(tài)、溫度大小、設備運行狀態(tài)等參數(shù)?？刂葡到y(tǒng)中采用連鎖控制、保護措施等一系列措施對系統(tǒng)進行保護控制。通過對PLC程序編輯，可改變系統(tǒng)的控制過程。由PC主機可直接與以太網(wǎng)相連，實現(xiàn)網(wǎng)絡遠程控制。組態(tài)軟件借助于Windows 2000/XP多任務環(huán)境，是本系統(tǒng)的管理與調度的中心，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的集中管理、以及對整個樓宇的被控設備進行監(jiān)測與調度，實現(xiàn)設備

14、的聯(lián)動控制。五、實訓裝置操作說明：5.1 手動方式操作說明：5.1-1 首先將控制屏主面板電源操作控制區(qū)的所有的控制開關都打到“關”、“停止”與“中位”上；檢查模擬故障設置箱，將4個開關置于下方（ 14處于“正?！钡姆较颍?；再將PLC主機下方控制方式按鈕旋至到“手動”位置上及PLC主機電源開關也打到“關”的位置上；5.1-2 其次將系統(tǒng)電源插頭線接入工業(yè)用電三相四線制電源AC 380V ±10%（或三相五線），中線必須接為零線；通過切換電壓測量轉換波段開關，檢查電網(wǎng)電壓是否缺相，正常情況下，UUV、UVW、UWU三檔電壓指示均為380左右；如果電源有缺相將不正常，請檢查電源、插座與保

15、險絲前端之間電壓及保險絲是否有熔斷等情況。5.1-3 將電源操作區(qū)的總電源開關置于“上方”，系統(tǒng)得電。便可見此時壓縮機的“停止”按鈕與信號顯示區(qū)的兩塊智能溫度控制器會亮。5.1-4 將冷卻塔風機的轉動方向調整為排風向上，具體的做法為：在以上操作的前提下，將冷卻塔風機按鈕旋轉到“開”的位置上，將手放在冷卻塔的頂端排氣口處，感覺冷卻塔風機排風的風向；若不是向上，對電網(wǎng)電源中任意兩跟火線進行調換，冷卻塔風機的排風就正常了。5.1-5 然后按照需求，對電源操作區(qū)中的控制開關進行調整。上位機組態(tài)軟件在進入“系統(tǒng)手動控制與監(jiān)控”界面，可監(jiān)視設備的工作狀態(tài)，具體步驟參照實訓指導書中的內容。 5.2 自動方式

16、操作說明：5.2-1 PLC及硬件設備5.2-1-1 PC/PPI電纜線圖5-1 PC/PPI電纜線示意圖PC/PPI電纜線連接PC機與S7200 主機，將一端插入計算機COM口，另一端插入S7200主機通訊端口。如圖5-1所示。具體連接示意圖如下：圖5-2 PC/PPI電纜線與PC機連接示意圖5.2-1-2 航空電纜線及航空插座、插頭圖5-3 航空電纜線圖5-4 控制屏對象側航空插座圖5-5 控制對象側航空插座用航空電纜線將控制屏側航空插座與控制對象側航空插座按編號連接。5.2-2 軟件安裝與操作THPZKS-1型中央空調系統(tǒng)實訓考核裝置軟件由PLC編程軟件STEP7、上位機組態(tài)軟件力控和工

17、程組成，安裝前檢查光盤是否齊全，并將組態(tài)工程拷貝到本地磁盤，去除只讀屬性。5.2-2-1 Step7V4.0SP3安裝將附件的安裝光盤放入光驅中，系統(tǒng)自動彈出安裝對話框，保持默認選項安裝即可。安裝完成后，打開Step7軟件，點擊菜單“TOOL”-“OPTION”，打開如圖5-6所示窗口:在5-6所示窗口中，將語言改為“Chinese”，點擊“OK”按鈕退出。圖5-6 漢化窗口5.2-2-2 Step7工程的打開與下載通過“開始”“ Simatic”-“STEP 7-MicroWIN V4.0.3.08”-“STEP7 MicroWin”打開STEP7軟件，如圖5-7?；螂p擊桌面“V4.0 ST

18、EP 7 MicroWIN SP3”。圖5-7 Step7打開路徑打開的STEP7軟件窗口如圖5-8所示：圖5-8 STEP7軟件窗口點擊“設置PG/PC”，彈出窗口如圖5-9所示：圖5-9 PG/PC設置窗口在圖5-9所示窗口中，選擇“PC/PPI cable(PPI)”項，點擊“Properties”按鈕，打開如圖5-10所示窗口。圖5-10 PC/PPI通訊端口設置窗口在圖5-10所示窗口中，點擊“Local Connection”，選擇通訊端口(即插PC/PPI電纜線的端口)。例如：COM1、COM2或USB等。設置完成后，點擊“OK”按鈕保存設置信息。在圖5-8所示窗口中，點擊菜單“

19、文件”-“打開”，例如打開“G：THPZKS-1中央空調實驗實訓裝置THPZKS-1中央空調實驗實訓裝置數(shù)據(jù)包THPZKS-1型中央空調PLC應用程序安裝組態(tài).mwp”工程文件；點擊菜單“文件”-“下載”，打開如圖5-11所示窗口。圖5-11 下載工程程序窗口在圖5-11所示窗口中，點擊“下載”按鈕，將程序下載到PLC主機。下載完成后，點擊菜單欄中的左鍵頭按鈕，將PLC置為運行狀態(tài)。如下圖中被圈的部分。5.2-3 力控組態(tài)軟件安裝與運行5.2-3-1 將力控安裝光盤放入光驅中，按照提示默認安裝即可，完全安裝完成后，將加密狗插入計算機并口。5.2-3-2 雙擊桌面上的“力控 5.0”，打開如圖5

20、-12所示窗口。圖5-12 進入力控窗口在圖3-7所示窗口中，點擊“恢復”按鈕，在彈出的菜單中，選擇“FrcCrtl1.pck”文件，點擊“打開”按鈕，工程成功恢復。選擇恢復后的工程，點擊“進入運行”按鈕，進入運行環(huán)境，根據(jù)操作需要進入相應監(jiān)控畫面。5.2-3-3 力控組態(tài)畫面介紹a. 進入系統(tǒng)主畫面左鍵點擊主畫面中間箭頭圖標進入系統(tǒng)菜單畫面；左鍵點擊主畫面的“退出系統(tǒng)”按鈕，程序將停止運行；b. 系統(tǒng)界面畫面左鍵點擊主畫面中“相關術語”圖標進入相關術語界面；左鍵點擊主畫面中“系統(tǒng)技術參數(shù)”圖標進入技術參數(shù)界面；左鍵點擊主畫面中“系統(tǒng)組成說明”圖標進入系統(tǒng)組成說明界面；左鍵點擊主畫面中“系統(tǒng)整

21、體流程圖”圖標進入系統(tǒng)流程圖界面；左鍵點擊主畫面中“系統(tǒng)手動控制與監(jiān)控”圖標進入手動控制與監(jiān)控實訓項目界面， “控制方式”設置在手動上，才能打開界面，否則會有相應提示；左鍵點擊主畫面中“系統(tǒng)自動控制與監(jiān)控”圖標進入自動控制與監(jiān)控實訓項目界面，“控制方式”設置在自動上，才能打開界面，否則會有相應提示；左鍵點擊主畫面中“返回”按鈕圖標返回上一級菜單界面；左鍵點擊主畫面的“退出運行環(huán)境”按鈕，退出運行環(huán)境界面。c. 系統(tǒng)整體流程圖d. 實訓主菜單主要分為“系統(tǒng)調試實訓項目”和“智能排故實訓項目”兩大類，每類有6個實訓項目： 制冷全空氣處理系統(tǒng) 制熱全空氣處理系統(tǒng)制冷全水處理系統(tǒng) 制熱全水處理系統(tǒng)制冷

22、空氣水處理系統(tǒng) 制熱空氣水處理系統(tǒng)在進入“智能排故實訓項目”中通過故障模擬設置箱可設置4個不同的故障點，學生可通過上位機進行排故。故障對應表：故障編號故障現(xiàn)象上位機對應排故選項實際故障K1系統(tǒng)無法制冷高壓過高保護低壓過低保護制冷劑不足水泵不工作風機盤管不工作冷卻水泵1空轉管道過濾器堵塞冷卻塔風扇不工作溫控器失效水泵不工作管道過濾器堵塞風管風機未工作過濾器壓差過高模擬水位不足壓縮機不工作（14）K2水冷效果差冷卻塔風扇缺相不工作（5）K3系統(tǒng)無法制熱模擬鍋爐壞不工作（6）K4系統(tǒng)無法制熱媒水水泵不工作（7）六、實驗操作注意事項：6.1 制冷機組中，壓縮機不得頻繁啟動、停止；否則壓縮機啟動電流會是運行電流的10倍，大大地影響壓縮機的使用壽命；6.2 水系統(tǒng)中水源要保證一定的清潔度，否則會影響水泵的出水率，進而會造成水泵堵塞故障或燒毀；6.3 制冷運行過程中，要觀察冷卻塔水槽水位，保證不缺水冷卻水泵不空轉。6.4 準備運行水泵時一定要保證加膨脹水箱中有20以上水位，否則水泵長時間處于空轉情況下，會造成水泵出現(xiàn)故障或燒毀，此屬違規(guī)