【正文】 大大 的 降低 了 對 中央 空調和電網的沖擊。 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 3 第 2 章 中央空調系統(tǒng)介紹 中央空調結構 中央空調概述 常見的中央空調主要分為單冷 型管路系統(tǒng)和熱泵型管路系統(tǒng)。 中央空調系統(tǒng)由空氣調節(jié)系統(tǒng)和冷熱源系統(tǒng)組成。 最 典型的中央空調系統(tǒng)的結構 。 圖 中央空調結構 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 4 中央空調系統(tǒng) 工作原理 制冷原理 氣態(tài) 制冷劑 經壓縮機成 為 高溫高壓 液體 后進入冷凝器，與水 或空氣 進行等壓熱交換，變成低溫高壓液態(tài)。因此，只要創(chuàng)造一定的低壓條件，就可以利用液體的氣化獲取所要求的低溫。它是由壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器組成。這就是溫度閉環(huán)反 饋系統(tǒng)。國家標準規(guī)定， 2500W空調的能效比標準值為 ， 2500W 至多 4500W 空調的能效比標準值為 。通過本章對硬件的設計，可以基本確定本次設計的基本結構以及各主要部分的組成。 變頻器 還具有 過流、過壓、過載 等保護功能 。 平波回路： 整流和逆變都會產生較大的脈動電壓，為了減少對設備的損壞和穩(wěn)定電網， 采用電感和電容 來 吸收脈動電壓 或電流 。這種控制方式非常的簡單，但是，這種控制方式存在著很多問題 ： ① 在工頻的條件下啟動大功率的水泵風機等設備會造成很大的啟動電流，影響電網的穩(wěn)定性，也會給中央空調設備造成一定的損壞。這種變化的負荷決定了中央空調的輸出應該是一個變量，必須根據負荷變化來改變空調的輸出 [2]。 根據公式，我們可以知道，通過 改變 電機 的 、改變旋轉磁場頻率 f 、改變電機極對數 p 來改變電機轉速，電機對數 p 和 滑差 s 不易改變。 由 公 式 ()可 知 ：不改變變 gE 和 1f ，磁通不變。這時，可以人為的把電壓 1U 抬高一些，以便近似的補償定子壓降。 把基頻以下 和基頻以上兩種情況合起來，可得到異步電動機的變頻調速控制特性，如圖 所示。水泵調速運行節(jié)電的理論之一是水泵學比例律。 b 調速的范圍較廣。 ⑵ 選擇變頻器時應以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據。 MICROMASTER 440 相比普通的變頻器相比應用更加的廣泛，有更高的動態(tài)響應 。 使用注意的問題 ⑴ 物理環(huán)境 ① 工作溫度。 ③ 振動和沖擊。 ⑤ 如果特殊用戶在使用中需要取掉鍵盤，則變頻器面板的鍵盤孔，一定要用膠帶嚴格密封或者采用假面板替換，防止粉塵大量進入變頻器內部 。 ② 防止輸入端過電壓。它的主要構成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)晶閘管及其電子控制電路 。 軟啟動控制電機時，晶閘管輸出電壓不斷增大 ， 從而是 電動機 的轉速逐漸增加 ， 最后 晶閘管 完全 導通， 使 電動機工作在額定電壓 下進行工作 ， 從而 實現平滑啟動。 ⑵ 降低電機壽命，傷害電機絕緣 4～ 7 倍 的額定 電流產生的 很多的 焦耳熱 ，作用于 導線外絕緣， 從而 使絕緣老化 ，進而降低電機的使用 壽命 ； 4～ 7 倍 的額定 電流 所 產生的機械力 會 使導線之間產生摩擦，也會使壽命降低； 高壓開關 合閘時 ， 觸頭 會產生 抖動 ，這 會在電機定子繞組上 造成 操作過電壓， 操作過電壓有時會達到額定電壓 的 6 倍以上， 這樣的高壓會對設備造成損壞，影響使用壽命 。 本次設計中，將軟啟動器和變頻器一起配合 使用，由變頻器帶動一臺 水 泵變速運行， 一個 軟啟動器 控制其他電機的 操作， 由變頻器控制的水泵 可 以 定時輪換使各泵運行 的 時間 相 均衡， 從而時各臺水泵的壽命得到延長。 PLC的工作原理 當 PLC 投入運行后，其工作過程一 般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。在掃描周期內， PLC 定時將現場的全部有關信息采集到控制器中，通常在掃描周期的開始或結束時進行定時采集，這一階段稱為輸入采樣階段。 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 13 圖 可編程控制器與其他設備的連接 西門子 S7— 200介紹 本設計采用 S7200 可編程控制器。 以下是 S7200 的基本特點： ⑴ S7200 具有 集成 的 24V 負載電源：可直接連接到傳感器和變送器 ，作為負載電源使用 。 CPU 221 具有 六 個輸入點和 四 個輸出點， CPU 222 具有 八 個輸入點和 六 個輸出點， CPU 224 具有 十四 個輸入點和 十 個輸出點， CPU 226 具有 二十四 個輸入點和 十六 個輸出點。的 A/B 相增量編碼器 ?？煞奖愕赜脭底至亢湍M量擴展模塊 進行擴展。選用電池模塊能延長存貯時間到 200天（ 10年壽命）。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。 我們要通過溫度傳感器測量出房間內的溫度，然后與房間內的設定溫度進行對比，通過 PID 控制調節(jié)水泵的輸出流量，進而更合理的控制房間的溫度，達到既節(jié)能又滿足人們的需求的目的。 PT100 溫度 — 電阻表 ，如 表 所示。 PT100 溫度變送器 可用于傳送距離較遠的場合，其抗干擾能力也較強，可以用在存在干擾的場合 。 S7200TD 是一個 文本顯示設備， 通過連接可編程控制器即 S7200，用來查看、監(jiān)視和更改程序中的變量 。冷凍機可以根據冷凍水出口的水溫自動調節(jié)，若水溫高于 7度則制冷機正常工作，若低于 7度，則制冷機自動停機。 圖 系統(tǒng)電路圖 ： 該控制系統(tǒng)分自動和手動模式，自動模式下通過 PLC及變頻器控制，手動模式下通過開關的閉合控制電機的運轉 。 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 20 第 4 章 軟件 設計 PID控制 PID控制簡介 PID 控制主要分為兩類：開環(huán)控制和閉環(huán)控制。反饋控制是現在自動控制中常用的控制技術，本次設計采用的 PID 控制也是一種常用的反饋控制。其中需要設計三個參數（ PK ,IT 和DT），通過這三個參數對期望值與測量值進行計算，從而得到需要對輸入量的執(zhí)行控制 [6]。 。 對中央空調的 PID控制 近幾年， 中央空調系統(tǒng)的變頻控制中多采用 PI 控制 或 者 PID 控制來實現對水泵 電機運行 頻率 的 控制。因此隨環(huán)境因素實時的修改設置參數，可更加節(jié)能，通過建立溫度查詢表并通過人機界面輸入到 PLC存儲器中可實現自動控制 [11]。 STEP7 軟件 有很多的優(yōu)點，首先是它的調試功能非常的強大， STEP7 可以在線讀取數據，并且還可以在讀取數據的過程中修改數據，使得很多龐大而又復雜的程序的調試變得簡單很多。 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 23 啟 動 1 空調開 啟 制 冷 系 統(tǒng) 停 止冷 卻 塔 風機 啟 動冷 卻 水 泵啟 動冷 凍 水 泵 運 行冷 凍 泵 啟動備 用 泵 啟動冷 凍 機 組啟 動冷 負 荷冷 負 荷 是 否 滿 足啟 動 2 空調正 常 運 行冷 負 荷 是 否 滿 足啟 動 3 空調NYNYYNNY返 回圖 中央空調控制系統(tǒng) 程序流程圖 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 24 中央空調控制系統(tǒng)的 I/O分配表 名稱 地址編號 說明 輸入信號 控制驅動裝置啟動 /停止 停車信號 2， 自由停車 停車信號 3，快速停車 確認故障 控制電機運轉方向 轉換 USS 通訊和 PPI 通訊 開始讀 /寫操作 SA 手動 /自動切換 , SB1 手動啟動 1冷凍泵 SB2 手動停止 1冷凍泵 SB3 手動啟動 2冷凍泵 SB4 手動停止 2冷凍泵 SB5 手動啟動 3冷凍泵 SB6 手動停止 3冷凍泵 AIW0 房間內溫度傳感器 輸出信 號 運行模式反饋 運轉方向指示 指示驅動裝置禁止狀態(tài) 故障指示 KM2 1冷凍泵變頻運行接觸器及指示燈 KM1 1冷凍泵工頻運行接觸器及指示燈 KM4 2冷凍泵變頻運行接觸器及指示燈 KM3 2冷凍泵工頻運行接觸器及指示燈 KM6 3冷凍泵變頻運行接觸器及指示燈 KM5 3冷凍泵工頻運行接觸器及指示燈 AQW0 輸出模擬信號到變頻器 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 25 程序中使用的存儲器 及其功能 地址 功能 VD108 傳感器反饋電壓 VD104 壓力下限對應的電壓值 VD106 壓力上限對應的電壓值 VD300 變頻工作泵的泵號 VD301 工頻運行泵的總臺數 T33 產生關斷變頻脈沖信號的時間控制 T34 產生啟動工頻脈沖信號的時間控制 T37 增加工頻泵的時間控制 T38 減少工頻泵的時間控制 T39 產生下一臺泵變頻啟動信號的時間控制 ，用于功能塊輪替 工頻啟動脈沖 變頻啟動脈沖 關斷當前泵脈沖 當前泵工頻啟動脈沖 下一臺泵變頻運行脈沖 泵工頻 /變頻轉換控制邏輯 泵工頻 /變頻轉換控制邏輯 泵工頻 /變頻轉換控制邏輯 中央空調溫度控制系統(tǒng)程序 程序 詳 見附錄一 。 RS485 電纜：在低速、短距離、無干擾的場合可以采用普通的雙絞線，反之，在高速、長線傳輸時，則必須采用阻抗匹配 (一般為 120Ω)的 RS485 專用電纜，而在干擾惡劣的環(huán)境下還應采用鎧裝型雙絞屏蔽電纜。 從站要應答是需要滿足的條件 ： (1)接收到 的主站報文沒有錯誤。 為完成 USS 通訊，還需要對 MM440 進行參數設置。具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的突出特點。通過本章的設計，使我們對中央空調溫度控制系統(tǒng)的軟件控制有了明 確的了解。 ⑶ 本設計采用可編程控制器 與變頻器 相結合 的硬件系統(tǒng)， 完成節(jié)約能源并且滿足人們的需求的要求。傳統(tǒng)的控制技術在現在這個社會已經 沒有生存了，變頻技術成為這個行業(yè)所有企業(yè)說發(fā)展的目標。對以前學習的可編程控制技術有了進一步的了解。 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 31 致 謝 大學四年的生活即將結束，在畢業(yè)設計 學習中使我大學最后一學期過的非常充實，學到了很多知識，為將來工作做好了準備。Study on the semi centralized evaporative cooling airconditioning system’s automation， Journal of Xi39。馬老師平常對大家都很嚴格 ， 但正是這種嚴格要求才使我們一步步的進步，學到很多知識。對于即將工作在中央空調行業(yè)的我來說這次畢業(yè)設計具有很大的意義。 在 本次的 設計中， 使 我學到了 很多新的知識。 本次 設計完成 了基本的設計要求，即了解熟悉了中央空調和變頻器的結構和功能，對中央空調的硬件和軟件進行了設計。主要工作如下： ⑴ 對中央空調 目前的狀況進行了解 ，研究 中央空調系統(tǒng) 的工作過程和工作原理。用戶只需要通過簡單的模塊化組態(tài)就可構造 自己的應用系統(tǒng)，如可以靈活組態(tài)各種智能儀表、數據采集模塊，無紙記錄儀、無人值守的現場采集站、人機界面等專用設備 [9]。 USS 通信是由 S7200 和驅動裝置配合，因此相關參數一定要配合設置。 不滿足上述條件或者主站發(fā)出的是廣播報文，從站不會做任何響應。 USS協(xié)議軟件與 S7— 200間的通訊 S7200 可編程控制器與西門子 MM系列的變頻器之間使用的是 USS 通信協(xié)議，在 STEP7 以上版本中可以很方便的完成通信 控制實際驅動器和讀取／寫入驅動器參數 [8]。隨著現代化企業(yè)的發(fā)展，很多企業(yè)在選擇儀表的過程中首先考慮的就是具有聯(lián)網通信接口，所以智能儀表受到很多企業(yè)的歡迎。 青島理工大學畢業(yè)設計（論文） 22 圖 STEP7 軟件 界面 plc編程 程序流程圖 本次設計采用 STEP7 軟件 編寫 S7— 200 的程序，編寫程序之前要做好流程圖。 軟件使用的是用梯形圖進行編寫程序。 由前面的分析可知，系統(tǒng)的冷負荷隨著晝夜和季節(jié)的不同、大氣環(huán)境的變化，有很大的差異，室溫等因素也會產生較大的影響。被控物理量在發(fā)生變化后難以恢復，首先加大比例增益 P，如果恢復仍較緩慢，可適當減小積分時間 I，還可加大微分時間 D。 第二 ， PID 參數較易整定。首先需要傳感器測量出相應的值，然后與期望值相對應，根據其差距進行對輸入進行調節(jié)。在這種控制 系統(tǒng)中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路