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中央空調(diào)控制系統(tǒng)畢業(yè)論文(存儲版)

2025-02-17 13:15上一頁面

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【正文】 資和運(yùn)行維修費(fèi)用等許多方面去考慮,選擇合理的空調(diào)系統(tǒng)。 中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成中央空調(diào)系統(tǒng)包括空調(diào)主機(jī),風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)、水系統(tǒng)及相應(yīng)的控制系統(tǒng)。但這種控制方式存在以下問題:(1)中央空調(diào)系統(tǒng)是一個多參量、非線性、時變性的復(fù)雜系統(tǒng),由于末端負(fù)荷的頻繁波動,必然造成系統(tǒng)的運(yùn)行參量偏離空調(diào)主機(jī)的最佳工作狀態(tài),導(dǎo)致主機(jī)熱轉(zhuǎn)換效率大大降低,系統(tǒng)長期在低效率狀態(tài)下運(yùn)行,也會增加系統(tǒng)的能源消耗。如圖22所示:圖21 中央空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖22 冷凍水變流量控制系統(tǒng) 中央空調(diào)變流量控制的實(shí)現(xiàn)方式中央空調(diào)循環(huán)水變流量控制系統(tǒng),是將整個中央空調(diào)系統(tǒng)從節(jié)能、高效、環(huán)保、健康、安全、管理等方面進(jìn)行全面綜合考慮,把科學(xué)的節(jié)能理念和方法與成熟的控制理論技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、檢測技術(shù)、變頻技術(shù)及其產(chǎn)品進(jìn)行融合,形成了一個完整的節(jié)能與管理體系。對于直流電機(jī)來說,勵磁系統(tǒng)是獨(dú)立的,所以只要對電樞反應(yīng)的補(bǔ)償合適,保持磁通量不變是很容易做到的。低頻時,和都較小,定子阻抗壓降所占的份量都比較顯著,不能在忽略。圖24 異步電動機(jī)變頻調(diào)速控制特性在中央空調(diào)水系統(tǒng)中,最主要的運(yùn)行設(shè)備是水泵。它為提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量、節(jié)約能源、降低消耗,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提供了重要的新手段。 電機(jī)的軟啟動原理及應(yīng)用 軟啟動設(shè)備介紹電壓由零慢慢提升到額定電壓,使電機(jī)啟動的全過程都不存在沖擊轉(zhuǎn)矩,而是平滑的啟動運(yùn)行。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器是用于需要調(diào)速的地方,其輸出不但改變電壓而且同時改變頻率;軟起動器實(shí)際上是個調(diào)壓器,用于電機(jī)起動時,輸出只改變電壓并沒有改變頻率。兩者可以配合使用,大中型供水設(shè)備中,常由變頻器帶動一臺泵變速運(yùn)行,由一臺軟啟動器完成其余各泵開、停操作,變頻泵可定時輪換使各泵運(yùn)行時間均衡,運(yùn)行中變頻與工頻可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)切換。在工業(yè)過程控制中,40%以上的控制系統(tǒng)回路具有PID結(jié)構(gòu)。積分時間I如上所述.比例增益P越大,調(diào)節(jié)靈敏度越高,但由于傳動系統(tǒng)和控制電路都有慣性,調(diào)節(jié)結(jié)果達(dá)到最佳值時不能立即停止,導(dǎo)致超調(diào),然后反過來調(diào)整,再次超調(diào),形成振蕩。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小?,F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。被控物理量在發(fā)生變化后難以恢復(fù),首先加大比例增益P,如果恢復(fù)仍較緩慢,可適當(dāng)減小積分時間I,還可加大微分時間D。溫度設(shè)置如下表:表21 溫度值查詢表室溫19℃以下19℃~23℃23℃~26℃26℃以上設(shè)定值8765 PID控制器設(shè)計及實(shí)現(xiàn)西門子公司從S7200系列PLC中的CPU215,CPU216開始增加了用于閉環(huán)控制的PID指令。溫度變送器:將溫度變量轉(zhuǎn)化為可傳送的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號。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)。采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù),可使電動機(jī)低噪聲運(yùn)行。 主要特征易于安裝;易于調(diào)試;牢固的EMC設(shè)計;可由IT電源供電;對控制信號的響應(yīng)是快速和可重復(fù)的;參數(shù)設(shè)置的范圍很廣,確保它可對廣泛的應(yīng)用對象進(jìn)行配置;電纜連接簡便;具有多個繼電器輸出;具有多個模擬量輸出(0~20mA);6 個帶隔離的數(shù)字輸入,并可切換可NPN/PNP 接線;2 個模擬輸入:1)ADC1:0~10V,0~20mA 和10 至+10V 2)ADC2:0~10V,0~20mA;2 個模擬輸入可以作為第7 和第8 個數(shù)字輸入;BICO 技術(shù);模塊化設(shè)計,配置非常靈活;開關(guān)頻率高(傳動變頻器可到16kHz),因而電動機(jī)運(yùn)行的噪音低;內(nèi)部RS485 接口(端口);詳細(xì)的變頻器狀態(tài)信息和完整的信息功能。禁止把變頻器安裝在濕度過大和有可能出現(xiàn)凝露的地方。 PLC選型 PLC簡介可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC),它采用一類可編程的存儲器,用于其內(nèi)部存儲程序,執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言:順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形化語言和語句表(IL)、結(jié)構(gòu)文本(ST)兩種文本語言。處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。S7200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面:1)極高的可靠性;2)極豐富的指令集;3)易于掌握;4)便捷的操作;5)豐富的內(nèi)置集成功能;6)實(shí)時特性;7)強(qiáng)勁的通訊能力;8)豐富的擴(kuò)展模塊。4. 6個獨(dú)立的30kHz高速計數(shù)器,2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出,具有PID控制器。可用于自由口通信時的控制。 EM231技術(shù)指標(biāo)。:電壓輸出為177。該接地點(diǎn)與電源連接器的3~7針共地。它的工業(yè)原理:當(dāng)PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆,它的阻值會隨著溫度上升而成勻速增長的??梢允褂肨D設(shè)備組態(tài)一組層級式用戶菜單,從而提供更多應(yīng)用程序交互結(jié)構(gòu)。此主機(jī)的冷凍水出口溫度設(shè)為7℃,在其冷凍水入水溫度高于7℃情況下,制冷主機(jī)會正常工作;如入水溫度達(dá)到或接近7℃時,制冷主機(jī)會自動停機(jī)。圖32 中央空調(diào)冷凍水循環(huán)控制系統(tǒng)主回路連接示意圖圖33 中央空調(diào)控制系統(tǒng)電路圖圖34 中央空調(diào)控制系統(tǒng)主要設(shè)備的端口連接圖 本章小結(jié)本章介紹了中央空調(diào)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計,對變頻器、PLC、溫度傳感器進(jìn)行了選型,并設(shè)計了人機(jī)界面。理論上,通信速率在100Kbps及以下時,RS485的最長傳輸距離可達(dá)1200米,但在實(shí)際應(yīng)用中傳輸?shù)木嚯x也因芯片及電纜的傳輸特性而所差異。(2)本從站在接收到主站報文中被尋址 。(5)容易實(shí)現(xiàn),成本較低。圖41 初始程序段a網(wǎng)絡(luò)1:,以及參數(shù)讀寫控制位。 PLC主程序流程圖 圖48 程序設(shè)計流程圖 PLC編程軟件PLC控制程序采用西門子公司提供的STEP7micro/win32 。通過與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合,可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。最后通過MCGS軟件實(shí)現(xiàn)組態(tài)的設(shè)計。另外李老師在學(xué)術(shù)上的成績一直也使我敬慕不已,做了畢業(yè)設(shè)計之后,我更敬佩導(dǎo)師那嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、正直的作風(fēng)以及孜孜不倦的學(xué)習(xí)態(tài)度,在我做論文的每一個階段,李老師都嚴(yán)格把關(guān),容不得半點(diǎn)馬虎。在設(shè)計中,我學(xué)到了許多有關(guān)PLC、變頻器、溫度變送器方面的知識,這讓我更深入的體會到PLC和變頻器在中央空調(diào)控制方面的應(yīng)用能力。完善的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),可以支持最新流行的各種通訊方式,包括電話通訊網(wǎng),寬帶通訊網(wǎng),ISDN通訊網(wǎng),GPRS通訊網(wǎng)和無線通訊網(wǎng)。 程序設(shè)計 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的I/O分配表表41 I/O分配表名稱地址編號說明輸入信號驅(qū)動裝置的啟動/停止控制停車信號2,封鎖主回路輸出,自由停車停車信號3,快速停車故障確認(rèn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向控制USS通訊和PPI通訊轉(zhuǎn)換讀/寫操作開始按鈕SA手動/自動切換按鈕SB1手動模式1冷凍泵啟動按鈕SB2手動模式1冷凍泵停止按鈕SB3手動模式2冷凍泵啟動按鈕SB4手動模式2冷凍泵停止按鈕SB5手動模式3冷凍泵啟動按鈕SB6手動模式3冷凍泵停止按鈕AIW0用戶房間內(nèi)溫度傳感器續(xù)表41 I/O分配表輸出信號運(yùn)行模式反饋指示運(yùn)轉(zhuǎn)方向驅(qū)動裝置禁止?fàn)顟B(tài)指示故障指示位KM21冷凍泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM11冷凍泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM42冷凍泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM32冷凍泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM63冷凍泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM53冷凍泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈AQW0輸出模擬信號到變頻器 程序中使用的存儲器及功能表42 存儲器及功能地址功能VD108傳感器反饋的電壓值VD104房間內(nèi)壓力下限對應(yīng)的電壓值VD106房間內(nèi)壓力上限對應(yīng)的電壓值VD300變頻工作泵的泵號VD301工頻運(yùn)行泵的總臺數(shù)T33產(chǎn)生關(guān)斷變頻脈沖信號的時間控制T34產(chǎn)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(chǎn)生下一臺泵變頻啟動信號的時間控制初始化完成標(biāo)志位讀寫功能塊完成標(biāo)志位,用于功能塊輪替讀寫功能塊控制位工頻啟動脈沖變頻啟動脈沖關(guān)斷當(dāng)前泵脈沖當(dāng)前泵工頻啟動脈沖下一臺泵變頻運(yùn)行脈沖泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換控制邏輯續(xù)表42存儲器及功能泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換控制邏輯泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換控制邏輯軟件編程詳見附錄C 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的MCGS組態(tài) MCGS組態(tài)軟件簡介MCGS(Monitor and Control Generated System,監(jiān)視與控制通用系統(tǒng))是北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于Windows平臺的,用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng),主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制,可運(yùn)行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/XP等操作系統(tǒng)。圖46 初始程序段f網(wǎng)絡(luò)8:向驅(qū)動器中寫參數(shù):P1082=。 PLC的初始設(shè)定要實(shí)現(xiàn)PLC對變頻器的通訊控制,必須對PLC進(jìn)行編程。(3)一個網(wǎng)絡(luò)上最多可以有32個節(jié)點(diǎn)(最多31個從站)。從站永遠(yuǎn)不會主動發(fā)送數(shù)據(jù)。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(yīng)采用鎧裝型雙絞屏蔽電纜。以此類推。TD200設(shè)備的組態(tài)需要完成以下操作:1)STEP 7Micro/WIN 的文本顯示向?qū)?創(chuàng)作操作員界面和報警和組態(tài)TD設(shè)備的參數(shù)塊;2)TD參數(shù)中,選擇TD設(shè)備的類型、啟用CPU功能、選擇更新速率、選擇語言和字符集和組態(tài)按鍵;3)屏幕設(shè)置中,創(chuàng)建用戶菜單,定義屏幕;4)報警設(shè)置中,選擇顯示選項,定義報警信息;5)語言集設(shè)置中,選擇提示和菜單的語言,選擇字符集;6)翻譯報警和屏幕,把翻譯后的信息反饋回報警和屏幕;7)參數(shù)塊地址設(shè)置中,定義參數(shù)塊的地址,即V存儲區(qū)。人機(jī)界面(HMI)提供了這種透明性[16]。,性能可靠,低溫度漂移。其設(shè)計原理:PT100是鉑熱電阻,它的阻值跟溫度的變化成正比。 EM231 RTD接線及注意事項熱電阻模塊EM231 RTD接線如圖31所示,使用屏蔽線連接可達(dá)到最好的抗噪性。前者的全量程范圍設(shè)置為0~~+32000。轉(zhuǎn)換時間也是模擬I/O模塊的一個重要指標(biāo)。在此模式時,不能向PLC裝入程序、STOP模式:PLC處于停止方式,CPU不執(zhí)行用戶程序,可裝載編程軟件的計算機(jī)通信,可以創(chuàng)建和編輯用戶程序,設(shè)置PLC的硬件功能,向PLC裝入用戶程序和硬件設(shè)置信息。最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。S7200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中,或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。處理速度可編程邏輯控制器采用掃描方式工作。在線編程方式:CPU和編程器有各自的CPU,主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制,并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī),下一掃描周期,主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。例如采用PID控制單元、高速計數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。為了控制電源,一般在變頻器電源進(jìn)線上串接一個超過變頻器額定電流兩倍以上的交流接觸器。例如,安裝在存在灰塵、腐蝕性氣體等的環(huán)境中。由于它具有高度的靈活性因而可以在廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用。本變頻器由微處理器控制,并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為功率輸出器件。 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)生的電壓脈動的“平波回路”,以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。實(shí)現(xiàn)功能如下:變頻器:為了調(diào)速,并降低啟動電流。即使空調(diào)系統(tǒng)的水泵、風(fēng)機(jī)等以同樣轉(zhuǎn)速等情況運(yùn)行,其實(shí)際出回水溫差也變化很大。這就是引入反饋邏輯的原由。兩種方法各有其特點(diǎn),其共同點(diǎn)都是通過試驗(yàn),然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對控制器參數(shù)進(jìn)行整定。由于微分環(huán)節(jié)在系統(tǒng)傳遞函數(shù)中引入了一個零點(diǎn),如果使用不當(dāng)會使系統(tǒng)不穩(wěn)定。比例增益部分用于保證控制量的輸出含有與系統(tǒng)偏差成線性關(guān)系的分量,能夠快速反應(yīng)系統(tǒng)輸出偏差的變化情況。溫度是一個普通而又重要的物理量,在許多領(lǐng)域里,人們需對溫度進(jìn)行測量和控制,長期以來,國內(nèi)外科技工作者對溫度控制器進(jìn)行了廣泛深入的研究,產(chǎn)生了大批溫度控制器,如:性能成熟、應(yīng)用廣泛
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