【正文】 環(huán)水的流量是一定的，當(dāng)負(fù)荷變化是，循環(huán)水量不會改變，也就是不會按照室內(nèi)青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 具體溫度進(jìn)行控制，使室內(nèi)不會有合理的溫度，既 浪費了能源，也不會使給人們舒適的生活。 根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速的公式： )1(1 snn ?? () pfn /601? () 1n :同步轉(zhuǎn)速，單位為 /minr ； p :磁極對數(shù) ； n :電動機(jī)實際轉(zhuǎn)速 ； f :電源頻率，單位為 Hz ； s :異步電動 機(jī)的轉(zhuǎn)差率。 低頻時， 1U 和 gE 都較小，定子阻抗壓降所占的份量都比較顯著，不能在忽略。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 U 1 / VU m恒 轉(zhuǎn) 矩 調(diào) 速 恒 功 率 調(diào) 速f m f / H z0 圖 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，最主要的運行設(shè)備是水泵。 變頻器的選擇原則： ⑴ 根據(jù)負(fù)載特性選擇變頻器。 MM440 保護(hù)功能： 過壓 /欠壓保護(hù)；變頻器過溫保護(hù)；使用 PTC 通過數(shù)字輸入實現(xiàn)電動機(jī)過熱保護(hù)；接地故障保護(hù)；短路保護(hù)；閉鎖電動機(jī)保護(hù)；防止電動機(jī)失速；參數(shù)聯(lián)鎖。變頻器最好安裝在控制柜內(nèi)的中部；變頻器要垂直安裝，正上方和正下方要避免安裝可能阻擋排風(fēng)、進(jìn)風(fēng)的大元件。 軟啟動器是一種集電機(jī)軟起動、軟停車、多種保護(hù)功能于一體的電機(jī)控制裝置。 在 軟起動 器啟動 時，起動電流 會是 額定電流的 2～ 3 倍，在電網(wǎng)允許的波動范圍之內(nèi)，對其他設(shè)備的影響很小。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計 [4]。 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 按由上而下 ，從左到右 的順序掃描 由 觸點構(gòu)成的控制線路 并 進(jìn)行邏輯運算 三 ， 輸出刷 新階段 在 用戶程序 執(zhí)行 結(jié)束后， 可編程控制器 就進(jìn)入輸出刷新階段 ，會 根據(jù)運算的結(jié)果 來 刷新 對應(yīng)的 邏輯線圈在系統(tǒng) 存儲區(qū)中相對應(yīng)的狀態(tài)， 或者 刷新輸入輸出 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài) 。 ⑶ 本機(jī)數(shù)字量輸入 /輸出點。 ⑹ CPU 222/224/224XP/226。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。 PT100 廣泛應(yīng)用與工業(yè)當(dāng)中，它的工作原理是： 當(dāng) PT100 處在零 攝氏度 的環(huán)境中的時候，其阻值為 100Ω， PT100 的電阻值隨著溫度是升高接近按比例均勻上升 [5]。 S7200TD 是一種成本比較低的人機(jī)界面 ， 具有比較高的性價比，可以實現(xiàn)用戶與機(jī)器之間的交流 。 冷凍泵的工作頻率和工作臺數(shù)由變頻器來控制。閉環(huán)控制的基礎(chǔ)是反饋。 第三， PID 控制器在實踐中也不斷的得到改進(jìn)，下面兩個改進(jìn)的例子。即使空調(diào)系統(tǒng)的水泵、風(fēng)機(jī)等以同樣轉(zhuǎn)速等情況運行，其實際出回水溫差也變化很大。如下圖 。 USS 通信 都 是 從 主站發(fā)起， 并且 主站 一直 不 間 斷 的 循環(huán)輪詢各個從站， 從站根據(jù)收到的響應(yīng)決定響應(yīng) 。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 MCGS 組態(tài)軟件 MCGS組態(tài)軟件簡介 MCGS(Monitor and Control Generated System)是北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司 開發(fā)的的一套組態(tài)軟件 ，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。 ⑵ 利用傳統(tǒng)的 PID 控制 ， 構(gòu)成溫差閉環(huán)反饋，實現(xiàn)穩(wěn)定的控制室內(nèi)溫度。對于電氣專業(yè)的我，是我清楚了從未接觸過的中央空調(diào)的結(jié) 構(gòu)以及工作原理。 感謝 大學(xué)期間的各位老師 ，在我的 大學(xué)四年的 學(xué)習(xí)期間 教給我們很多知識，給予 了我們很大幫助 ， 大學(xué)四年的完美結(jié)束與老師們的幫助有著巨大的關(guān)系 ！ 感謝我的朋友和同學(xué)，陪伴我 開心的度過了四年的大學(xué)生活 ， 在論文的設(shè)計期間給了我很多幫助，教會了你我很多知識 ! 最后，忠心地感謝在百忙之中為本論文評閱和參加答辯的各位老師！謝謝！ 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 參考文獻(xiàn) [1] 姚行健 .空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù) .中國建筑工業(yè)出版社出版 .發(fā)行 .2020 [2] 李方園 .變頻器原理與維修 .機(jī)械工業(yè)出版社 .發(fā)行 .2020 [3] 張華龍 .電機(jī)與電氣控制技術(shù)人民郵電出版社 .發(fā)行 .2020 [4] 吳中俊 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 .機(jī)械工業(yè)出版社 .發(fā)行 .2020 [5] 金發(fā)慶 .溫度傳感器 .機(jī)械工業(yè)出版社 .發(fā)行 .2020 [6] 胡壽松 .自動控制原理 .科學(xué)出版社 .發(fā)行 .2020 [7] 陳鑫 .基于 PLC 的中央空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計 .哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 .發(fā)行 .2020 [8] 何文雪 .劉華俊 .PLC編程與應(yīng)用 .機(jī)械工業(yè)出版社 .發(fā)行 .2020 [9] 孫成彩 .可編程的中央空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計 .淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 .發(fā)行 .2020 [10] , Bernard Bourret Pumping energy and variable frequency drives December 1999： 20~21 [11] ， ..Yong , ..Qian 使我對即將踏入的行業(yè)有了初步的認(rèn)識和了解。通過本次設(shè)計，相對于傳統(tǒng)的中央空調(diào)的設(shè)計，可以使空調(diào)的耗電量節(jié)約 30%左右，對于現(xiàn)在能源缺少，提倡節(jié)能環(huán)保的社會來說具有重大的意義。 MCGS組態(tài)畫面 圖 定義變量 圖 組態(tài)畫面 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 圖 (a) 數(shù)據(jù)報表 圖 (b) 數(shù)據(jù)報表 圖 (c) 數(shù)據(jù)報表 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 圖 報警信息瀏覽 本章小結(jié) 本章主要對本次設(shè)計的軟件部分進(jìn)行分析設(shè)計，包括 PID 控制的分析，程序的編寫，組態(tài)軟件的應(yīng)用，以及設(shè)備間通訊的介紹等。 當(dāng)主站的報文被從站收到后，從站必須在規(guī)定的時間內(nèi)做出回應(yīng)，否則，主站會認(rèn)為從站出錯。智能儀表最開始的是簡單的模擬量數(shù)據(jù)的傳輸，后來的儀表接口是 RS232 接口 ，這種接口可實現(xiàn)點對點的通信，但是不能聯(lián)網(wǎng)，于是， RS485 出現(xiàn)了，解決了聯(lián)網(wǎng)的問題。梯形圖很接近實際系統(tǒng)中的電氣控制原理圖，很容易編寫和讀懂，是使用比較多的語言，受到很多人的青睞。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 整定步驟： (1)首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作； (2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期； (3)在一定的控制度下通過公式計算得到 PID 控制器的參數(shù)。 PID 控制即比例、積分和微分。 對整個設(shè)計的硬件部分有了清晰的認(rèn)識。 總體硬件設(shè)計 本次設(shè)計中，采用 2臺冷凍 機(jī)主機(jī)， 6臺冷凍水水泵，其中三臺冷凍水水泵為備用。 PT100 溫度變送器為 鉑電阻溫度變送器 ，它可以直接安裝在溫度傳感器內(nèi)，可以將溫度傳感器電阻的電阻信號轉(zhuǎn)化為 420mA 的電流信號。溫度傳感器是 測定溫度設(shè)備中 的核心， 有很多的種類 。用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時器，計數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級電容存貯大約 5天。 ⑸ 4 個高速計數(shù)器（ 30KHz），可編程并具有復(fù)位輸入， 2 個獨立的輸入端可同時作加、減計數(shù)，可連接兩個相位差為 90176。 S7200系列 的可編程控制器 具有極高的 性價 。 一 ， 輸入采樣階段 。 變頻器也有軟啟動功能， 但是變頻器是 通過改變電源頻率 來 實現(xiàn) 的，不會降低電壓 。這種電路 與 三相全 控橋式整流電路 很相似 。因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾 。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，會腐蝕元器件的引線、印刷電路板 ，并且 會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能，在這種情況下，應(yīng)把 控制箱制成封閉式結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行換氣。 本設(shè)計采用 SIEMENS 公司的 MM400 作為變頻器。 這種控制方式相比傳統(tǒng)的控制方法有很多的優(yōu)點： a 這種控制的啟動為軟 啟動，對電網(wǎng)的穩(wěn)定性影響比較小。 U 1 / Vf / H zf m0ab 圖 恒壓頻比控制特性 ② 基頻以上調(diào)速 在基頻以上調(diào)速時，頻率可以從 mf 往上增高，但電壓 1U 磁通與頻率成反比的降低，相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁升速的情況。 三相異步 電機(jī)定子每相電動勢的有效值是： 114 .4 4g m mE f N K ??? () 式中： gE ：每相的 感應(yīng)電動勢 的 有效值，單位為 V ； 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 1f ： 定子頻率，單位為 Hz ； 1N： 定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)； 1nK ： 基波繞組系數(shù)； m? ： 每極氣隙磁通量。 很多因素會影響中央空調(diào)的負(fù)荷，比如天氣變化，晝夜變化，室內(nèi)熱源的變化 ，人流的多少等都會影響。 逆變器： 與整流器的功能相反，將直流電變成交流電。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第 3 章 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 本章主要對本次設(shè)計中用到的硬件進(jìn)行介紹以及選擇， 包括主要的變頻器，可編程控制器，溫度傳感器，人機(jī)界面的選擇等。溫度傳感器 能隨時感知 房間的溫度， 將檢測到的溫度傳送給控制器，通過傳送來的溫度與設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，采用 PID 控制，通過變頻控制冷 凍 泵的轉(zhuǎn)速，快速的調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度，是室溫達(dá)到設(shè)定值。例如， 1kg 的水，在絕對壓力為 ，飽和溫度為 5℃ ，氣化時需要吸收 熱量； 1kg 的氨，在 1 個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，氣化時需要吸收 熱量，溫度可抵達(dá) ℃ 。主機(jī)由壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器組成 ； 風(fēng) 機(jī)盤管系統(tǒng) 為房間輸送冷氣；制冷劑循環(huán) 系統(tǒng) 由 冷凍循環(huán)系統(tǒng)、冷卻循環(huán)系統(tǒng)組成。 節(jié)能系統(tǒng) 還 具有過流保護(hù)功能 ,提高系統(tǒng)的安全可靠性。 (4)PID 控制理論分析 。 提高中央空調(diào)系統(tǒng)的自動化水平，降低能源 浪費，必須要 提高中央空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)和末段系統(tǒng)的運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 傳統(tǒng)的中央空調(diào)在這個時代已經(jīng)沒有競爭力，這個行業(yè)要想在這個時代生存下去或者有進(jìn)一步的發(fā)展，必須要開發(fā)新市場 。青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 中央空調(diào)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于商用與民用建筑中，用于保持整棟建筑溫度恒定。 最近幾 年，中央空調(diào) 企業(yè) 在變頻多聯(lián)機(jī)市場 和 單元機(jī)市場以及離心機(jī)市場等 領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新 ， 引發(fā)了在中央空調(diào)領(lǐng)域的進(jìn)一步的發(fā)展 。 持續(xù) 發(fā)展是中央空調(diào)變頻節(jié)能 技術(shù) 發(fā)展的目標(biāo)， 變頻技術(shù) 同人居環(huán)境的和諧發(fā)展是建立在節(jié)約型社會 的技術(shù)上 ， 中央空調(diào)的發(fā)展要對環(huán)境的影響盡量減少，使人們與環(huán)境和平共處， 真正 的實現(xiàn)中央空調(diào)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 (5)設(shè)計了基于 RS485 網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng) 。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第 2 章 中央空調(diào)系統(tǒng)介紹 中央空調(diào)結(jié)構(gòu) 中央空調(diào)概述 常見的中央空調(diào)主要分為單冷 型管路系統(tǒng)和熱泵型管路系統(tǒng)。 最 典型的中央空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 。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。這就是溫度閉環(huán)反 饋系統(tǒng)。通過本章對硬件的設(shè)計，可以基本確定本次設(shè)計的基本結(jié)構(gòu)以及各主要部分的組成。 平波回路： 整流和逆變都會產(chǎn)生較大的脈動電壓，為了減少對設(shè)備的損壞和穩(wěn)定電網(wǎng)， 采用電感和電容 來 吸收脈動電壓 或電流 。這種變化的負(fù)荷決定了中央空調(diào)的輸出應(yīng)該是一個變量，必須根據(jù)負(fù)荷變化來改變空調(diào)的輸出 [2]。 由 公 式 ()可 知 ：不改變變 gE 和 1f ，磁通不變。 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(jī)的變頻調(diào)速控制特性，如圖 所示。 b 調(diào)速的范圍較廣。 MICROMASTER 440 相比普通的變頻器相比應(yīng)用更加的廣泛，有更高的動態(tài)響應(yīng) 。 ③ 振動和沖擊。 ② 防止輸入端過電壓。 軟啟動控制電機(jī)時，晶閘管輸出電壓不斷增大 ， 從而是 電動機(jī) 的轉(zhuǎn)速逐漸增加 ， 最后 晶閘管 完全 導(dǎo)通， 使 電動機(jī)工作在額定電壓 下進(jìn)行工作 ， 從而 實現(xiàn)平滑啟動。 本次設(shè)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(jī)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。在掃描周期內(nèi)， PLC 定時將現(xiàn)場的全部有關(guān)信息采集到控制器中，通常在掃描周期的開始或結(jié)束時進(jìn)行定時采集，這一階段稱為輸入采樣階段。 以下是 S7200 的基本特點： ⑴ S7200 具有 集成 的 24V 負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器 ，作為負(fù)載電源使用