基于PLC的空調(diào)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 . . . PLC 設(shè)計(jì)與調(diào)試 課程名稱(chēng) 電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù) 設(shè)計(jì)題目 基于PLC控制的中央空調(diào)系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)班級(jí) 自動(dòng)化1141 姓 名 元?jiǎng)?學(xué) 號(hào) 1104421109 指導(dǎo)教師 蔡長(zhǎng)青 卓 起止時(shí)間2014.6.9-2014.6.20 23 / 33課程設(shè)計(jì)考核和成績(jī)?cè)u(píng)定辦法1課程設(shè)計(jì)的考核由指導(dǎo)教師根據(jù)設(shè)計(jì)表現(xiàn)、設(shè)計(jì)報(bào)告、設(shè)計(jì)成果、答辯等幾個(gè)方面，給出各項(xiàng)權(quán)重，綜合評(píng)定。該設(shè)計(jì)考核教研室主任審核，主管院長(zhǎng)審批備案。2成績(jī)?cè)u(píng)定采用五級(jí)分制，即優(yōu)、良、中、與格、不與格。3參加本次設(shè)計(jì)時(shí)間不足三分之二或曠課四天以上者，不得參加本次考核，按不與格處理。4課程設(shè)計(jì)結(jié)束一周，指導(dǎo)教師提交成績(jī)和

2、設(shè)計(jì)總結(jié)。5設(shè)計(jì)過(guò)程考核和成績(jī)?cè)诮處熓謨?cè)中有記載。課程設(shè)計(jì)報(bào)告容課程設(shè)計(jì)報(bào)告容、格式各專(zhuān)業(yè)根據(jù)專(zhuān)業(yè)不同統(tǒng)一規(guī)，經(jīng)教研室主任審核、主管院長(zhǎng)審批備案。注：1. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)和指導(dǎo)書(shū)在課程設(shè)計(jì)前發(fā)給學(xué)生，設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)放置在設(shè)計(jì)報(bào)告封面后和正文目錄前。2. 為了節(jié)省紙，保護(hù)環(huán)境，便于保管實(shí)習(xí)報(bào)告，統(tǒng)一采用A4 紙，實(shí)習(xí)報(bào)告建議雙面打?。ㄕ牟捎盟误w五號(hào)字）或手寫(xiě)。12/13學(xué)年第二學(xué)期PLC應(yīng)用技術(shù) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)指導(dǎo)教師：蔡長(zhǎng)青 卓 班級(jí)：自動(dòng)化1141、2班 地點(diǎn)：PLC512教室課程設(shè)計(jì)題目： 基于PLC控制的中央空調(diào)系統(tǒng)一、 課程設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的PLC控制技術(shù)的基

3、礎(chǔ)知識(shí)和基本理論，加以綜合運(yùn)用，進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初等訓(xùn)練，掌握用PLC進(jìn)行系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)的原則、設(shè)計(jì)容和設(shè)計(jì)步驟，為從事PLC相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)或今后的工作需要打下良好的基礎(chǔ)。二、 課程設(shè)計(jì)容（包括技術(shù)指標(biāo)）1、 控制面板介紹空調(diào)的控制面板如上圖所示，使用時(shí)，按動(dòng)啟動(dòng)按鈕，根據(jù)使用者的需求從左到右依次選擇工作模塊。（1）制冷制熱模塊的選擇是根據(jù)人的操作決定，同時(shí)可以選擇吹風(fēng)，定時(shí)模式，溫度比較是PLC中自動(dòng)進(jìn)行的。（2）當(dāng)室溫度達(dá)到設(shè)定溫度值時(shí)，通過(guò)PLC自動(dòng)控制，室風(fēng)機(jī)停止，當(dāng)室溫度重新超出設(shè)定溫度值時(shí)，室風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)。（3）啟動(dòng)定時(shí)器時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，室外風(fēng)機(jī)停止工作。（4）通過(guò)變頻器控

4、制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到變頻控制目的，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。2、中央空調(diào)系統(tǒng)工作過(guò)程首先啟動(dòng)冷（熱）水泵，當(dāng)通水管道充滿水后，延時(shí)啟動(dòng)壓縮電機(jī)，實(shí)現(xiàn)初步節(jié)能與安全。此時(shí)中央空調(diào)啟動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)房間的控制。打開(kāi)房間1開(kāi)關(guān)，室風(fēng)機(jī)先啟動(dòng)，通過(guò)定時(shí)器延時(shí)控制一段時(shí)間，啟動(dòng)室外風(fēng)機(jī)，自動(dòng)進(jìn)行溫度比較，啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間到，室外風(fēng)機(jī)關(guān)閉。打開(kāi)房間2開(kāi)關(guān)，室風(fēng)機(jī)先啟動(dòng)，通過(guò)定時(shí)器延時(shí)控制一段時(shí)間，啟動(dòng)室外風(fēng)機(jī)，自動(dòng)進(jìn)行溫度比較，啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間到，室外風(fēng)機(jī)關(guān)閉。打開(kāi)房間3開(kāi)關(guān)，室風(fēng)機(jī)先啟動(dòng)，通過(guò)定時(shí)器延時(shí)控制一段時(shí)間，啟動(dòng)室外風(fēng)機(jī)，自動(dòng)進(jìn)行溫度比較，啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間到，室外風(fēng)機(jī)關(guān)閉。注：不同房間單獨(dú)獨(dú)立控制不

5、受外部干擾。3、 交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制交流電機(jī)由變頻器來(lái)控制轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速分為四級(jí)：1200r/min，800r/min，600r/min，400r/min。4、傳感器溫度傳感器：用于室溫度的高低編碼器：用于檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速三、課程設(shè)計(jì)原則1、盡可能地滿足被控對(duì)象的控制要求；2、在滿足控制的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)；3、保證控制系統(tǒng)安全可靠；4、考慮到被控對(duì)象的改進(jìn)，在選擇PLC的I/O數(shù)量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余量。四、課程設(shè)計(jì)步驟1、對(duì)控制系統(tǒng)任務(wù)和要求作深入的調(diào)查研究，明確控制任務(wù)；2、選擇和確定用戶I/O設(shè)備 根據(jù)傳統(tǒng)控制線路，確定出PLC改造所需的各種輸入/輸出設(shè)備，即各種按鈕、開(kāi)關(guān)、繼電器

6、和接觸器等。3、確定系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案，選擇PLC型號(hào)確定系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案十分重要，要在全面了解控制要求的基礎(chǔ)上確定電氣控制方案。根據(jù)所選用的電器或元件的類(lèi)型和數(shù)量，計(jì)算所需PLC的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，選擇合適的點(diǎn)數(shù)。由于本設(shè)計(jì)中只涉與到開(kāi)關(guān)量，因此在選擇PLC型號(hào)時(shí)，只需考慮I/O點(diǎn)數(shù)，并有一定的余量（10%15%）選擇小型PLC。4、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)（1）主電路的設(shè)計(jì)；（2）確定出輸入、輸出信號(hào)，畫(huà)出PLC的I/O接線圖。5、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)（1）首先分別設(shè)計(jì)出全自動(dòng)洗衣機(jī)各部分的控制軟件梯形圖；（2）整體控制軟件梯形圖設(shè)計(jì)。6、聯(lián)機(jī)調(diào)試；7、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。五、時(shí)間安排時(shí)間容備注第15周

7、周一集中講解課程設(shè)計(jì)要求，分配設(shè)計(jì)題目，明確任務(wù)和具體安排周二調(diào)研、查閱資料、給出設(shè)計(jì)方案 周三檢查設(shè)計(jì)方案， 周四調(diào)整設(shè)計(jì)方案 周五上機(jī)調(diào)試第16周 周一上機(jī)調(diào)試周二上機(jī)調(diào)試周三寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告周四老師對(duì)報(bào)告進(jìn)行初步檢查周五答辯六、 基本要求（一）課程設(shè)計(jì)報(bào)告1控制流程圖一（A4）（手繪）2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)圖一；（A4）（手繪）3控制系統(tǒng)軟件梯形圖一；（A4）（手繪）4設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，包括以下容1) 寫(xiě)出設(shè)計(jì)計(jì)劃和基本步驟。2) 寫(xiě)出控制要求并畫(huà)出設(shè)計(jì)流程圖。3) 畫(huà)出I/O分配表和I/O接線圖。4) 畫(huà)出具體設(shè)計(jì)的梯形圖，并加以注釋。5) 寫(xiě)出調(diào)試過(guò)程和結(jié)果。6) 寫(xiě)課程設(shè)計(jì)小結(jié)。（二）成績(jī)

8、評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面考核，重點(diǎn)考核設(shè)計(jì)圖紙、說(shuō)明書(shū)質(zhì)量；獨(dú)立思考、獨(dú)立工作能力，綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；平時(shí)的工作態(tài)度與表現(xiàn)；答辯情況。最后按平時(shí)表現(xiàn)、報(bào)告質(zhì)量、答辯成績(jī)，其權(quán)重分別為0.2、0.4、0.4綜合評(píng)定成績(jī)，分優(yōu)、良、中、與、不與格五個(gè)等級(jí)。組長(zhǎng)：志萍副組長(zhǎng)：祁宇晗組員：高海風(fēng) 、王勇 、元?jiǎng)?、邢洋任務(wù)分配任務(wù)一資料準(zhǔn)備任務(wù)二總體設(shè)計(jì)任務(wù)三繪圖任務(wù)四繪制梯形圖任務(wù)五調(diào)試任務(wù)六報(bào)告排版祁宇晗志萍元?jiǎng)傩涎笸跤赂吆ｏL(fēng)元?jiǎng)傩涎笃钣铌现酒纪跤赂吆ｏL(fēng)祁宇晗志萍元?jiǎng)傩涎蟾吆ｏL(fēng)元?jiǎng)?摘要中央空調(diào)現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用在各大商場(chǎng)、辦公大廈等場(chǎng)所中，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中在控制較適宜的溫度的同時(shí)，卻消耗了大量的能量。

9、如今，人們?cè)絹?lái)越重視中央空調(diào)的舒適性和節(jié)能性，本文重點(diǎn)研究了中央空調(diào)冷凍泵機(jī)組控制系統(tǒng)，為舒適的生活工作環(huán)境與有效節(jié)能提供了技術(shù)條件。本文首先介紹了中央空調(diào)的結(jié)構(gòu)和工作原理，總結(jié)了傳統(tǒng)中央空調(diào)的缺點(diǎn)，即冷凍泵、冷卻泵不能自我調(diào)節(jié)負(fù)載，長(zhǎng)期處于滿負(fù)荷運(yùn)行，造成了極大的能源浪費(fèi)，隨著變頻技術(shù)日趨成熟，利用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器等器件的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成溫差閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的輸出流量達(dá)到節(jié)能目的。該系統(tǒng)采用西門(mén)子的S7200PLC作為主控制單元，利用傳統(tǒng) PID 控制算法，通過(guò)西門(mén)子 MM440 變頻器控制水泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度，保證系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際負(fù)荷的情況調(diào)整流量，實(shí)現(xiàn)恒溫控制，同

10、時(shí)又可以節(jié)約大量能源。通過(guò)對(duì)中央空調(diào)的理論分析，驗(yàn)證了以出回水溫差為根據(jù)對(duì)其進(jìn)行變流量控制的可靠性。對(duì)變頻控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)遠(yuǎn)距離傳送，設(shè)計(jì)了基于 USS 協(xié)議的RS-485總線通訊的網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)西門(mén)子 TD200 文本顯示器實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，最后使用 MCGS 工控組態(tài)軟件進(jìn)行了系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)研究。關(guān)鍵詞中央空調(diào)；PLC； 變頻器；PID；AbstractCentral air conditioning has been widely used in major shopping malls, office buildings and other places, the tr

11、aditional control system in the control of suitable temperature at the same time, it consumes a lot of energy.nowadays, people pay more and more attention to central air conditioning comfort and energy efficiency, this paper focuses on the research of central air conditioning refrigeration pump unit

12、 control system, for comfortable living and working environment and effective energy-saving provide technical conditions.This paper introduces the structure and working principle of central air conditioning, summarizes the traditional central air-conditioning system shortcomings, namely refrigeratio

13、n pump, cooling pump can not self regulation in long-term load, full load operation, causing great waste of energy, along with the frequency conversion technology is mature with each passing day, the use of frequency converter, PLC, digital to analog conversion module, temperature sensors and other

14、devices the organic combination of form, thermoelectric closed-loop automatic control system, automatically adjust the pump output flow to achieve the purpose of energy saving. The system adopts Siemens S7-200PLC as the main control unit, by using the traditional PID control algorithm, through the M

15、M440 Siemens inverter control pump speed, ensure the system according to the actual load adjusting flow, to achieve constant temperature control, but also can save a lot of energy.Through the theoretical analysis on the central air conditioning, proved to a backwater temperature based on the variabl

16、e flow control reliability. The frequency conversion control system was designed, in order to realize the temperature signal remote transmission based on USS protocol, the design of RS-485 bus communication network. Siemens TD200 text display is realized through the man-machine interface design, fin

17、ally using the MCGS configuration software for system configuration design and research.KeywordsCentral air conditioning； PLC； frequency converter； PID； 目錄1 緒論11.1中央空調(diào)的制冷原理11.2 中央空調(diào)的制熱原理21.3中央空調(diào)的不同系統(tǒng)31.4中央空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展42 設(shè)計(jì)方案52.1控制系統(tǒng)的比較52.2中央空調(diào)的主要指標(biāo)62.3檢測(cè)電路62.4電機(jī)調(diào)速方式選擇63 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)73.1控制系統(tǒng)組成（PLC）73.2 傳感器73.

18、3變頻器介紹83.4變頻器的原理93.5中央空調(diào)應(yīng)用變頻節(jié)能特點(diǎn)93.6電動(dòng)機(jī)介紹93.8可編程控制器的選擇103.9可編程控制器的外圍接線圖113.10硬件實(shí)際連接示意圖114系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)124.1PLC主程序流程圖124.2工作方式介紹135 調(diào)試145.1現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)146. 總結(jié)15致16參考文獻(xiàn)17附錄1中央空調(diào)控制系統(tǒng)電路圖18附錄2梯形圖18附錄3元件清單231 緒論中央空調(diào)系統(tǒng)由冷熱源系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成。采用液體汽化制冷的原理為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供所需冷量，用以抵消室環(huán)境的冷負(fù)荷；制熱系統(tǒng)為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供用以抵消室環(huán)境熱負(fù)荷的熱量。制冷系統(tǒng)是中央空調(diào)系統(tǒng)至關(guān)重要的部分，其采用種類(lèi)

19、、運(yùn)行方式、結(jié)構(gòu)形式等直接影響了中央空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)性、高效性、合理性。中央空調(diào)軟化水設(shè)備應(yīng)用圍：全自動(dòng)軟水器：可廣泛應(yīng)用于蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、交換器、蒸發(fā)冷凝器、空調(diào)、直燃機(jī)等系統(tǒng)的補(bǔ)給水的軟化。還可用于賓館、飯店、寫(xiě)字樓、公寓等生活用水的處理與食品、飲料、釀酒、洗衣、印染、化工、醫(yī)藥等行業(yè)的軟化水處理。中央空調(diào)系統(tǒng)由冷熱源系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成，制冷系統(tǒng)為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供所需冷量，用以抵消室環(huán)境的冷負(fù)荷；制熱系統(tǒng)為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供用以抵消室環(huán)境熱負(fù)荷的熱量。制冷系統(tǒng)是中央空調(diào)系統(tǒng)至關(guān)重要的部分，其采用種類(lèi)、運(yùn)行方式、結(jié)構(gòu)形式等直接影響了中央空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)性、高效性、合理性。1

20、.1中央空調(diào)的制冷原理氣態(tài)制冷工質(zhì)（如氟利昂）經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓氣體后進(jìn)入冷凝器，與水（空氣風(fēng)冷式制冷系統(tǒng)（圖）進(jìn)行等壓熱交換，變成低溫高壓液態(tài)。液態(tài)工質(zhì)經(jīng)干燥過(guò)濾器去除水份、雜質(zhì)，進(jìn)入膨脹閥節(jié)流減壓，成為低溫低壓液態(tài)工質(zhì)，在蒸發(fā)器汽化。液體汽化過(guò)程要吸收汽化潛熱，而且液體壓力不同，其飽和溫度（沸點(diǎn)）也不同，壓力越低，飽和溫度越低。例如，1kg的水，在絕對(duì)壓力為0.00087MPa，飽和溫度為5，汽化時(shí)需要吸收2488.7KJ熱量；1kg的氨，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力（0.10133MPa）下，汽化時(shí)需要吸收1369.59KJ熱量，溫度可抵達(dá)-33.33。因此，只要?jiǎng)?chuàng)造一定的低壓條件，就可以利用

21、液體的汽化獲取所要求的低溫。依此原理，汽化過(guò)程吸取冷凍水的熱量，使冷凍水溫度降低（一般降為7）。制冷工質(zhì)在蒸發(fā)器吸取熱量，溫度升高變成過(guò)熱蒸氣，進(jìn)入壓縮機(jī)重復(fù)循環(huán)過(guò)程。蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)主要分為水冷式和風(fēng)冷式，如圖2-1和圖-2所示。壓縮機(jī)水冷式制冷系統(tǒng)（圖）制冷壓縮機(jī)是蒸氣壓縮式制冷裝置的一個(gè)重要設(shè)備。制冷壓縮機(jī)的形式很多，根據(jù)工作原理的不同，可分為兩大類(lèi)：容積式制冷壓縮機(jī)和離心式制冷壓縮機(jī)。常用的壓縮機(jī)主要有活塞式壓縮機(jī)、渦旋式、螺桿式以與離心式壓縮機(jī)，如圖2-3所示。容積式制冷壓縮機(jī)是靠改變工作腔的容積，將周期性吸入的定量氣體壓縮。常用的容積式制冷壓縮機(jī)有往復(fù)活塞式制冷壓縮機(jī)和回轉(zhuǎn)式制冷

22、壓縮機(jī)。離心式制冷壓縮機(jī)是靠離心力的作用，連續(xù)地將所吸入的氣體壓縮。這種壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)高，制冷能力大。國(guó)外空調(diào)用氟利昂離心式制冷壓縮機(jī)的單機(jī)制冷量高達(dá)30000kw。1.2 中央空調(diào)的制熱原理壓縮機(jī)吸入低壓氣體經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮變成高溫高壓氣體，高溫氣體通過(guò)換熱器把水溫提高，同時(shí)高溫氣體會(huì)冷凝變成液體。液體再進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，（蒸發(fā)器蒸發(fā)的同時(shí)也要有換熱媒體，根據(jù)換熱的媒體不同機(jī)器的型號(hào)結(jié)構(gòu)也不同。常用的有風(fēng)冷和地源。）液體經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器后變成低壓低溫氣體，低溫氣體再次被壓縮機(jī)吸入進(jìn)行壓縮。就這樣循環(huán)下去，空調(diào)側(cè)循環(huán)水就變成45-55度左右的熱水了。熱水經(jīng)過(guò)管道送到需要采暖的房間，房間安裝有風(fēng)機(jī)盤(pán)管把

23、熱水和空氣進(jìn)行熱交換實(shí)現(xiàn)制熱目的。1.3中央空調(diào)的不同系統(tǒng)1）水系統(tǒng)工作原理水冷中央空調(diào)包含四大部件，壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器，制冷劑依次在上述四大部件循環(huán)，壓縮機(jī)出來(lái)的冷媒（制冷劑）高溫高壓的氣體，流經(jīng)冷凝器，降溫降壓，冷凝器通過(guò)冷卻水系統(tǒng)將熱量帶到冷卻塔排出，冷媒繼續(xù)流動(dòng)經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置，成低溫低壓液體，流經(jīng)蒸發(fā)器，吸熱，再經(jīng)壓縮。在蒸發(fā)器的兩端接有冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，制冷劑在此次吸的熱量將冷凍水溫度降低，使低溫的水流到用戶端，再經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)盤(pán)管進(jìn)行熱交換，將冷風(fēng)吹出。 2）風(fēng)系統(tǒng)工作原理新風(fēng)的傳輸方式采用置換式，而非空調(diào)氣體的循環(huán)原理和新舊氣體混合的不健康做法，戶外的新穎空氣經(jīng)過(guò)負(fù)壓方式會(huì)自

24、動(dòng)吸入室，經(jīng)過(guò)安裝在臥室、室廳或起居室窗戶上的新風(fēng)口進(jìn)入室時(shí)，會(huì)自動(dòng)除塵和過(guò)濾。同時(shí)，再由對(duì)應(yīng)的室管路與數(shù)個(gè)功用房間的排風(fēng)口相連，構(gòu)成的循環(huán)系統(tǒng)將帶走室廢氣，集中在排風(fēng)口“呼出”，而排出的廢氣不再做循環(huán)運(yùn)用，新舊風(fēng)形良好的循環(huán)。3）盤(pán)管系統(tǒng)工作原理風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)系統(tǒng)的工作原理，就是借助風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組不斷地循環(huán)室空氣，使之通過(guò)盤(pán)管而被冷卻或加熱，以保持房間要求的溫度和一定的相對(duì)濕度。盤(pán)管使用的冷水或熱水，由集中冷源和熱源供應(yīng)。與此同時(shí)，由新風(fēng)空調(diào)機(jī)房集中處理后的新風(fēng)，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的新風(fēng)管道分別送入各空調(diào)房間，以滿足空調(diào)房間的衛(wèi)生要求。風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)系統(tǒng)與集中式系統(tǒng)相比，沒(méi)有大風(fēng)道，只有水管和較小的新風(fēng)管，

25、具有布置和安裝方便、占用建筑空間小、單獨(dú)調(diào)節(jié)好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于溫、濕度精度要求不高、房間數(shù)多、房間較小、需要單獨(dú)控制的舒適性空調(diào)中。1.4中央空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展（1）在單室機(jī)的房間空調(diào)器方面變頻技術(shù)、微電腦和電子膨脹閥在空調(diào)器上的應(yīng)用為空調(diào)器的智能控制創(chuàng)造了最基本的條件。我國(guó)自90年代初開(kāi)始研究空調(diào)器的智能控制，現(xiàn)已研制出多種形式的變頻空調(diào)器或智能空調(diào)器，對(duì)推進(jìn)我國(guó)空調(diào)業(yè)的進(jìn)步作出了貢獻(xiàn)。交大朱瑞琪于1991年開(kāi)始研究制冷空調(diào)設(shè)備的變頻能量調(diào)節(jié)技術(shù)。家朋針對(duì)我國(guó)房間空調(diào)器普遍采用單相壓縮機(jī)的現(xiàn)狀，探索開(kāi)發(fā)出兩相變頻器，并應(yīng)用電子膨脹閥進(jìn)行變流量控制，利用16位微機(jī)并引進(jìn)模糊概念提高空調(diào)器的控制

26、功能，為變頻空調(diào)器國(guó)產(chǎn)化作出了大膽的探索。家朋在空調(diào)器舒適性和節(jié)能運(yùn)行的控制中，提出了用表征房間熱負(fù)荷大小的“熱容C”和表征房間漏熱程度的“熱阻R”進(jìn)行模糊辯識(shí)的方法。研究表明，用此方法研制的模糊控制空調(diào)器會(huì)按季節(jié)、氣溫、漏熱情況等條件，自動(dòng)地選擇合適的工作模式，保證了空調(diào)環(huán)境的舒適度和制冷系統(tǒng)的節(jié)能要求。（2）在多室機(jī)的房間空調(diào)器(一機(jī)多掛系統(tǒng))方面由于多室機(jī)空調(diào)器的節(jié)能和舒適性控制，涉與到必須對(duì)系統(tǒng)中的工質(zhì)循環(huán)量和進(jìn)入各室機(jī)的工質(zhì)流量加以嚴(yán)格精確地控制問(wèn)題，它不僅與系統(tǒng)的控制有關(guān)，同時(shí)也與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著密切的關(guān)系。在這方面，目前國(guó)主要是在研制一拖二和一拖三空調(diào)器，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)可

27、分為如下四種方式。1)一臺(tái)定速壓縮機(jī)對(duì)應(yīng)一臺(tái)室機(jī)的多制冷系統(tǒng)。這種機(jī)型在控制上難度最小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、成本高，不能體現(xiàn)一機(jī)多掛系統(tǒng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)和節(jié)能優(yōu)勢(shì)。2)單臺(tái)定速壓縮機(jī)多臺(tái)室機(jī)間歇供冷(熱)系統(tǒng)。由于制冷工質(zhì)按時(shí)間交替分配給各室機(jī)，所以根本不能滿足室環(huán)境的舒適性要求。3)單臺(tái)定速壓縮機(jī)多臺(tái)室機(jī)同時(shí)供冷(熱)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)采用定速壓縮機(jī)，降低了空調(diào)器成本，并能減少壓縮機(jī)的啟停次數(shù)，較好地實(shí)現(xiàn)房間的舒適性控制。但并不能從本質(zhì)上解決壓縮機(jī)的起停損失和對(duì)電網(wǎng)的沖擊，不能提高空調(diào)器的能效比和季節(jié)性能比。4)單臺(tái)變頻壓縮機(jī)多臺(tái)室機(jī)同時(shí)供冷(熱)系統(tǒng)。通過(guò)采用電子膨脹閥調(diào)節(jié)進(jìn)入各室機(jī)的工質(zhì)流量，使之

28、滿足各室的冷(熱)負(fù)荷要求，改變壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)所需要的工質(zhì)循環(huán)量，并采用軟硬件相結(jié)合的方式調(diào)節(jié)室外風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、四通閥、室機(jī)的風(fēng)向調(diào)節(jié)板等可控部件，實(shí)現(xiàn)室環(huán)境的高舒適性和系統(tǒng)的節(jié)能控制。隨著智能建筑在中國(guó)的飛速發(fā)展，樓宇自動(dòng)控制技術(shù)和裝置也得到快速的發(fā)展。對(duì)于樓宇自動(dòng)控制而言，在確保建筑舒適和安全的辦公環(huán)境的同時(shí)，還要實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能目的。因此誕生了綜合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和現(xiàn)代圖形顯示技術(shù)的集散型控制系統(tǒng)。集散型中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)的智能建筑中得到廣泛應(yīng)用，其自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制和管理功能是相當(dāng)優(yōu)越的，自動(dòng)化程度高，節(jié)約了大量的勞動(dòng)力和運(yùn)行費(fèi)用3。20世紀(jì)90年

29、代未至21世紀(jì)初，我國(guó)在中央空調(diào)系統(tǒng)的控制領(lǐng)域，同時(shí)推出兩項(xiàng)節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品：中央空調(diào)變頻調(diào)速控制節(jié)能系統(tǒng)和中央空調(diào)變流量控制節(jié)能系統(tǒng)。將這兩項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合，在集散型中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加PLC和變頻技術(shù)，并且與智能控制方法相結(jié)合，將原有的定流量系統(tǒng)改為變流量控制系統(tǒng)，從而使中央空調(diào)的各泵組和冷卻塔風(fēng)機(jī)的運(yùn)行跟隨負(fù)荷的變化而同步變化，就能夠在保證負(fù)荷需求的前提下，實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的最大節(jié)能。國(guó)還有一些科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的科研團(tuán)體，也都開(kāi)展了智能空調(diào)器的研制工作，其核心容都集中在對(duì)單相壓縮機(jī)變屏調(diào)速控制器和智能型室溫控制器的研究，其研究成果還未見(jiàn)公開(kāi)發(fā)表。智能型空調(diào)器是一個(gè)綜合技術(shù)的聚合體，開(kāi)發(fā)

30、難度較大，現(xiàn)在的樣機(jī)或產(chǎn)品在控制模式上、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性方面相比國(guó)際先進(jìn)技術(shù)還存在很大的差距，有待于進(jìn)一步的研究和提高。目前，中央空調(diào)控制方法有雙位ONOFF控制、PID控制、最優(yōu)控制、模糊控制等方法。以PID算法為核心的各種DDC控制系統(tǒng)是目前中央空調(diào)工程和設(shè)備較普遍的使用方法，這種控制方法在工況較穩(wěn)定的情況下，可以得到較好的控制效果。2 設(shè)計(jì)方案2.1控制系統(tǒng)的比較（1）PLC系統(tǒng)的特點(diǎn)1）可靠性高，PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對(duì)工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強(qiáng)，平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)。 2）使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴(kuò)展或者是模

31、塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號(hào)的數(shù)量，形式，驅(qū)動(dòng)能力等都可以根據(jù)實(shí)際控制要求進(jìn)行選擇與確定，而且在需要時(shí)可以隨時(shí)更換，近年來(lái)，PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。 3）編程簡(jiǎn)單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨(dú)特的，多種面向廣大工程設(shè)計(jì)人員的編程語(yǔ)言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡(jiǎn)潔，明了適合各類(lèi)技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒(méi)有計(jì)算機(jī)知識(shí)的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效果逼真，且與計(jì)算機(jī)控制容易。（2） 單片機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)：1）要求環(huán)境，單片機(jī)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差。2）編程和PLC相比

32、難以學(xué)習(xí)，主要是單片機(jī)采用匯編語(yǔ)言或者是C語(yǔ)言，這些高級(jí)語(yǔ)言和PLC語(yǔ)言相比，難以學(xué)習(xí)。3）功能單一知識(shí)具有使用中所需要的功能。但是，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理速度快。2.2中央空調(diào)的主要指標(biāo)（1）定時(shí)設(shè)計(jì)：根據(jù)實(shí)際情況，采用定時(shí)器方便控制。（2）模式設(shè)計(jì)：根據(jù)實(shí)際情況，分為制冷、吹風(fēng)和供暖，可以相互配合控制。（3）調(diào)速設(shè)計(jì)：采用變頻調(diào)速。（4）手動(dòng)環(huán)節(jié)：手動(dòng)停機(jī)，手動(dòng)定時(shí)。2.3檢測(cè)電路（1）溫度檢測(cè)：用于檢測(cè)當(dāng)前模式下室溫度高低。（2）轉(zhuǎn)速檢測(cè)：用于檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速是否達(dá)標(biāo)。2.4電機(jī)調(diào)速方式選擇三相交流電機(jī)的調(diào)速方式大致分為以下幾種：調(diào)壓調(diào)速、調(diào)電樞電阻調(diào)速、調(diào)磁通調(diào)速，變頻調(diào)速。在洗衣機(jī)發(fā)展過(guò)程中，

33、對(duì)于速度的調(diào)整又有以下幾種常見(jiàn)的調(diào)速方法：皮帶調(diào)速、離合器調(diào)速、變頻調(diào)速。在現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)壓調(diào)速、調(diào)磁通調(diào)速都是有一定缺陷的。而皮帶調(diào)速和離合器調(diào)速都是有級(jí)調(diào)速，能滿足的速度需求相對(duì)較低，而這兩種調(diào)速方式對(duì)于機(jī)械硬件的依賴(lài)較高，在有較強(qiáng)干擾時(shí)，不能滿足電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的要求，所以自動(dòng)化程度是欠缺的。但是變頻調(diào)速通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，并且變頻調(diào)速是高效調(diào)速，調(diào)速是轉(zhuǎn)差率不變，因此無(wú)轉(zhuǎn)差損耗，而其他調(diào)速方式轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速?lài)鷶U(kuò)大而增加。故，我們選擇變頻調(diào)速。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1控制系統(tǒng)組成（PLC）PLC是一種專(zhuān)門(mén)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序

34、的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC與其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?？删幊踢壿嬁刂破鲗?shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)一樣?；緲?gòu)成有：電源、中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊。3.2 傳感器溫度是自然界中和人類(lèi)打交道最多的物理參數(shù)之一，無(wú)論是在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，還是在居住休閑場(chǎng)所，溫度的采集或控制都十分頻繁和重要，而且，網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程采集溫度并報(bào)警是現(xiàn)代科技發(fā)展的一個(gè)必

35、然趨勢(shì)。 由于溫度不管是從物理量本身還是在實(shí)際人們的生活中都有著密切的關(guān)系，所以溫度傳感器就會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生。其設(shè)計(jì)原理：PT100是鉑熱電阻，它的阻值跟溫度的變化成正比。PT100的阻值與溫度變化關(guān)系為：當(dāng)PT100溫度為0時(shí)它的阻值為100歐姆，在100時(shí)它的阻值約為138.5歐姆。它的工業(yè)原理：當(dāng)PT100在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為100歐姆，它的阻值會(huì)隨著溫度上升而成勻速增長(zhǎng)的。應(yīng)用在醫(yī)療、電機(jī)、工業(yè)、溫度計(jì)算、阻值計(jì)算等高精溫度設(shè)備，應(yīng)用圍非常之廣泛。3.3變頻器介紹變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）

36、、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。我們使用的變頻器是歐姆龍公司生產(chǎn)的。在操作過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)：（1）防止電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，周?chē)a(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對(duì)附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對(duì)儀表的干擾。所有的元器件均應(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器與儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地。如果處理不好電磁干擾，往往會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法工作，導(dǎo)致控制單元失靈或損壞。 （2）防止輸入端過(guò)電壓。變頻器電源輸入端往往有過(guò)電壓保護(hù)，但是，如果輸入端高電壓作用時(shí)

37、間長(zhǎng)，會(huì)使變頻器輸入端損壞。因此，在實(shí)際運(yùn)用中，要核實(shí)變頻器的輸入電壓、單相還是三相和變頻器使用額定電壓。特別是電源電壓極不穩(wěn)定時(shí)要有穩(wěn)壓設(shè)備，否則會(huì)造成嚴(yán)重后果。（3）接地。變頻器正確接地是提高控制系統(tǒng)靈敏度、抑制噪聲能力的重要手段，變頻器接地端子E(G)接地電阻越小越好，接地導(dǎo)線截面積應(yīng)不小于2mm2，長(zhǎng)度應(yīng)控制在20m以。變頻器的接地必須與動(dòng)力設(shè)備接地點(diǎn)分開(kāi)，不能共地。信號(hào)輸入線的屏蔽層，應(yīng)接至E(G)上，其另一端絕不能接于地端，否則會(huì)引起信號(hào)變化波動(dòng)，使系統(tǒng)振蕩不止。變頻器與控制柜之間應(yīng)電氣連通，如果實(shí)際安裝有困難，可利用銅芯導(dǎo)線跨接。在連接過(guò)程中，一定要將變頻器的接地端與電機(jī)的接地端

38、相連。3.4變頻器的原理主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類(lèi)：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以與將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆

39、變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓(電流)。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使6個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出3.5中央空調(diào)應(yīng)用變頻節(jié)能特點(diǎn)1、變頻器界面為L(zhǎng)ED顯示，監(jiān)控參數(shù)豐富；鍵盤(pán)布局簡(jiǎn)潔、操作方便；2、變頻器有過(guò)流、過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)熱等多種電子保護(hù)裝置，并具有豐富的故報(bào)警輸出功能，可有效保護(hù)供水系統(tǒng)的正常運(yùn)作；3、加裝變頻器后，電機(jī)具有軟啟動(dòng)與無(wú)極調(diào)速功能，可使水泵和電機(jī)的機(jī)械磨損大為降低，延長(zhǎng)管組壽命；

40、4、變頻器部裝有大容量濾波電容，可有效提高用電設(shè)備的功率因數(shù)；5、該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，室溫度變化平穩(wěn)，人體感覺(jué)舒適。3.6電動(dòng)機(jī)介紹電動(dòng)機(jī)采用三相異步交流電動(dòng)機(jī)。與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線式兩種。籠式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過(guò)滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。電動(dòng)機(jī)工作原理為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對(duì)稱(chēng)交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁

41、場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向一樣。.7主電路設(shè)計(jì)3.8可編程控制器的選擇根據(jù)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的數(shù)量，經(jīng)過(guò)初略計(jì)算， 輸入點(diǎn)數(shù)為12點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為5點(diǎn)，輸入、輸出信號(hào)都是數(shù)字量。增加20%備用量，以便隨時(shí)增加控制功能：輸入點(diǎn)數(shù)為： 12×(1+20%)=14.4輸出點(diǎn)數(shù)為： 5×(1+20%)=6.0根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)，可選歐姆龍CPM2*型可編程控制器.3.9可編程控制器的外圍接線圖3.10硬件實(shí)際連接示意圖4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1PLC主程序流程圖4.2工作方式介紹輸入地址分配輸入地址對(duì)應(yīng)控制電器電器元件代號(hào)1.00 總啟動(dòng)SA01.01 總停止SA11.02 冷水電機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB01.03 熱水電機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB11.04 房間1開(kāi)關(guān)SC01.05 房間2開(kāi)關(guān)SC11.06 房間3開(kāi)關(guān)SC21.07 房間1定時(shí)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SQ01.08 房間2定時(shí)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SQ11.09 房間3定時(shí)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SQ2輸出地址分配輸出地址對(duì)應(yīng)外圍電器電器元件代號(hào)10.00冷水電機(jī)YV110.01壓縮電機(jī)YV210.02熱水電機(jī)YV311.00房間1室風(fēng)機(jī)NV111.01房間1室外風(fēng)機(jī)N