【正文】 （ 4） 6 個(gè)獨(dú)立的 30kHz 高速計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID控制器。 S7200 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。煤氣輸送鋼管用碳素軟鋼制造，俗稱熟鐵鋼。 風(fēng)管系統(tǒng)。二次回風(fēng)系統(tǒng)是指將回風(fēng)分為兩個(gè)部分，一部分在空氣處理設(shè)備前與新風(fēng)混合，另外一部分則是在空氣處理設(shè)備后與混合空氣再次進(jìn)行混合的系統(tǒng)。高級(jí)民用建筑或人員停留時(shí)間較長(zhǎng)的建筑可取高值；一般建筑或人員停留時(shí)間較短的建筑應(yīng)取低值。 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16 信號(hào)采集 VVVF 工控機(jī) 控制量輸入 PLC （ 2）保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。冷卻水塔為冷凍主機(jī)提供冷卻水，冷卻水經(jīng)管道盤旋流過(guò)冷凍主機(jī)后，將帶走冷凍主機(jī)所產(chǎn)生的熱量，使冷凍主機(jī)降溫。輸入模塊主要用來(lái)接受和采集輸入信號(hào)，輸入信號(hào)包括兩類：一類是從按鈕，選擇開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)，光電開(kāi)關(guān)等來(lái)的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；另一類就是由電位器，測(cè)速發(fā)電機(jī)等提供的連續(xù)變化的模擬量信號(hào)。 PLC 已被廣大用戶認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。簡(jiǎn)稱 PLC） ,其定義為一種電子裝置，主要將外部的輸入裝置如：按鍵、感應(yīng)器、開(kāi)關(guān)及脈沖等的狀態(tài)讀取后，依據(jù)這些輸入信號(hào)的狀態(tài)或數(shù)值并根據(jù)內(nèi)部存儲(chǔ)預(yù)先編寫的程序，以微處理機(jī)執(zhí)行邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)及算式運(yùn)算，產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)到輸出裝置如：繼電器（ Relay）的開(kāi)關(guān)，電磁閥及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，控制機(jī)械或程序的操作，達(dá)到機(jī)械控制自動(dòng)化或加工程序的目的。 商住樓中央空調(diào)系統(tǒng)，它的主要目的是創(chuàng)造一個(gè)舒適的室內(nèi)空氣環(huán)境。 （ 2） 冷凍水系統(tǒng)的不足 冷凍水泵的作用是將經(jīng)制冷機(jī)降溫的冷凍水通過(guò)輸送管道送到中央空調(diào)的各出風(fēng)口處的風(fēng)機(jī)盤管組件中，對(duì)環(huán)境起降溫作用，冷凍水的流量與冷凍水泵的轉(zhuǎn)速成正比，當(dāng)冷凍水泵轉(zhuǎn)速高時(shí)，冷凍水的流量大，流速也快。通過(guò)變頻器可以自由調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。特別是在環(huán)境溫度偏低、某些末端設(shè)備溫控稍有失靈或靈敏度不高時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致大面積空調(diào)室溫偏冷，感覺(jué)不適，嚴(yán)重干擾中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。 中央空調(diào)變頻節(jié)能改造投資價(jià)值極高，用戶用于該產(chǎn)品的全部投資，可在很短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)減少能耗支出予以回收。摘要 中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)方案 摘 要 隨 著近年來(lái)經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，中國(guó)的能源形勢(shì)日益嚴(yán)峻， 能源的供給 已經(jīng) 成為了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的瓶頸 ， 各行各業(yè)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到節(jié)能的重大意義 。投資收益率根據(jù)日運(yùn)行時(shí)間不同，在25— 40%之間。因?yàn)榭照{(diào)偏冷的問(wèn)題經(jīng)常遇到各種想不到的問(wèn)題造成不少人力資源的浪費(fèi)。如圖 31為變頻器內(nèi)的控制電路框圖。因此，當(dāng)冷凍水流過(guò)風(fēng)機(jī)盤管組件時(shí)，還沒(méi)有充分的時(shí)間將所攜冷量全部釋放完，就又返回到制冷機(jī)去了，因此冷凍水泵電機(jī)做了很多無(wú)用功，這些 都是不必要的能耗。我國(guó)商業(yè)建筑建設(shè)量大，商業(yè)建筑的能耗也較大。并籍由其外圍的裝置（計(jì)算機(jī) /程序書寫器）輕易地編輯 /修改程序及監(jiān)控裝置狀態(tài)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)程序的維護(hù)及試機(jī)調(diào)整。 (5)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 (6)維修工作量小，維修方便 PLC 的故障率很低，并且有完善的自診斷和顯示功能，用戶可以根據(jù) PLC上的發(fā)光二極管和編程器提供的信息迅速查明故障原因并予以排除。 PLC 通過(guò)輸出模塊控制接觸器、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，另 外也可以驅(qū)動(dòng)指示燈、數(shù)字河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 13 顯示裝置等 CPU 模塊的工作電壓一般是 5V，而其輸入 /輸出信號(hào)電壓一般較高，如 DC24V和 AC220V。 中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)有 3種控制方式：早期的繼電器控制系統(tǒng)、直接數(shù)字式 控制器（ Direct Digital Controller， DDC） 和 PLC 控制系統(tǒng)。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。 （ 2）室內(nèi)相對(duì)濕度。根據(jù)工作中風(fēng)量是否變化可分為定風(fēng)量系統(tǒng)，定風(fēng)量系統(tǒng)可以較好地穩(wěn)定室內(nèi)的空氣條件，同時(shí)它的能耗也會(huì)相應(yīng)增加；變風(fēng)量系統(tǒng)的送風(fēng)量可在一定范圍內(nèi)變化，因此它的能耗會(huì)顯著降低，但是由于該系統(tǒng)的送風(fēng)量是根據(jù)室內(nèi)溫度來(lái)調(diào)節(jié)的，所以 它維持室內(nèi)空氣的穩(wěn)定性不如定風(fēng)量系統(tǒng)。風(fēng)管系統(tǒng)是由輸送空氣的管道和風(fēng)管附件構(gòu)成的，風(fēng)管附件主要有各種調(diào)節(jié)活門、閘板、倒流葉片和防雨?yáng)鸥竦??？煞譃殄冧\鋼管和不鍍鋅鋼管兩種。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。 （ 5） 2 個(gè) RS485 通訊 /編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。（ 3） 13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價(jià)格比。水管系統(tǒng)既包括冷凍水系統(tǒng)中的管線系統(tǒng)，也包 括冷卻水系統(tǒng)的管線系統(tǒng)，主要有水、煤氣輸送鋼管和無(wú)縫鋼管組成。散流器的形狀有方形、圓形和矩形，常用的散流器有盤式散流器、直片式式散流器、流線型散流器和送吸式散流器。一次回風(fēng)系統(tǒng)是指全部回風(fēng)和新風(fēng)混合后進(jìn)入空氣處理設(shè)備，經(jīng)過(guò)處理再送入室內(nèi)。冬季空調(diào)采用 18～24℃。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問(wèn)題和疑難問(wèn)題。 工作原理：冷凍主機(jī)是中央空調(diào)的致冷源，從冷凍主機(jī)流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，通過(guò)各房間的盤管，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度下降。 I/O 模塊： 輸入 (Input)模塊和輸出（ Output）模塊統(tǒng)稱 I/O 模塊，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和 CPU 模塊的橋梁。 (4) 無(wú)觸點(diǎn)面配線，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) PLC 用軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中的大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，外面僅有輸入和輸出相關(guān)的少量接線，并且采用了一系列的硬件和軟件抗干擾技術(shù)如濾波，隔離等，使之具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。下面對(duì) PLC 的發(fā)展及功能特點(diǎn)進(jìn)行闡述 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 9 PLC 的發(fā)展 PLC（ Programmable Logic Controller） ,是一種電子裝 置，早期稱為順序控制器“ Sequence Controller” ,1978 年 NEMA(National Manufacture Association)美國(guó)國(guó)家電氣協(xié)會(huì)正式命名為 Programmable Logic Controller（可編過(guò)程控制器。③利用微機(jī)整體優(yōu)化控制整個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備有利于系統(tǒng)的整體節(jié)能，新技術(shù)的應(yīng)用也將極大地減小系統(tǒng)的能耗。根據(jù)流量公式 Q=SV，過(guò)去由于交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速不可調(diào)，只能通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥、改變管道截面積 S的方式來(lái)調(diào)節(jié)流量 Q，節(jié)流閥的存在對(duì)水流產(chǎn)生阻力，從而產(chǎn)生節(jié)流損耗，并且會(huì)引起機(jī)械振動(dòng)和產(chǎn)生噪音。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。這樣，不僅浪費(fèi)能量，也惡化了系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行質(zhì)量。傳統(tǒng)的中央空調(diào)水、風(fēng)系統(tǒng)均采用 調(diào)節(jié)閥門或風(fēng)門開(kāi)度的方式來(lái)調(diào)節(jié)水量和風(fēng)量，這種調(diào)節(jié)方式的缺點(diǎn)不僅是消耗大量能量，而且調(diào)節(jié)品質(zhì)難以達(dá)到理想狀態(tài)而導(dǎo)致空調(diào)的舒適度不良。 節(jié)約能源 ，建設(shè)節(jié)能型社會(huì)已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的必然選擇。 應(yīng)用交流變頻技術(shù)通過(guò)對(duì)中央空調(diào)的末端空調(diào)風(fēng)機(jī)箱、冷卻塔風(fēng)機(jī)、冷凍水 /冷卻水水泵、甚至主機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速等進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，從而使空調(diào)各子系統(tǒng)風(fēng)量、水流量等負(fù)荷工況參數(shù)按負(fù)荷情況得到適時(shí)調(diào)節(jié)，不但能改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，達(dá)到閥門、風(fēng)門 節(jié) /回流調(diào)節(jié)、變極調(diào)速等落后調(diào)節(jié)方式所不能相比的調(diào)節(jié)性能，改善空調(diào)的舒適性；更能達(dá)到節(jié)約大量電能，降低設(shè)備運(yùn)行噪聲，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、減輕設(shè)備維護(hù)工作量及費(fèi)用的理想運(yùn)行效果。本人提出： “ 利用變頻器、 PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊、溫度傳感器等構(gòu)成的溫差閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 5 圖 31 變頻器內(nèi)的控制電路框圖 （ 2）變頻節(jié)能分析 變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系： n =60 f（ 1s） /p，（式中 n、 f、 s、 p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差 率、電機(jī)磁極對(duì)數(shù)）；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。若能夠調(diào)節(jié)冷凍水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)實(shí)際熱負(fù)荷的大小來(lái)調(diào)節(jié)冷凍水的流量 (實(shí)際上是調(diào)節(jié)交換冷量的大小 )和流速，以便讓冷凍水在風(fēng)機(jī)盤管組件中有充分的時(shí)間釋放與熱負(fù)荷大小相當(dāng)?shù)睦淞浚鋬鏊秒姍C(jī)的功耗可大大降低。因此，商業(yè)建筑節(jié)能刻不容緩、且潛力很大。 PLC 與繼電器控制系統(tǒng)的有很大的關(guān)系。 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 (7)體積小，功耗低 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 (1) 開(kāi)關(guān)量邏輯控制 PLC 具有“與”、“或”“非”等邏輯指令，可是實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯、定時(shí)控制與順序邏輯控制。為防止外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲損壞 CPU 模塊，影響其正常工作，在 I/O 模塊中，用光電耦合器、可控硅，小型繼電器等器件來(lái)隔離外部輸入電路和負(fù)載。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、系統(tǒng)復(fù)雜、功耗高等明顯的缺點(diǎn)已逐漸被人們淘汰； DDC 雖然在智能化方面有了很大的發(fā)展，但由于 DDC 本身的抗干擾能力問(wèn)題和分級(jí)分步式結(jié)構(gòu)的局限性限制了其應(yīng)冷 卻 塔 空調(diào)主機(jī) 風(fēng)機(jī)盤管 風(fēng)機(jī)盤管 冷卻泵 冷凍泵 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 15 用范圍； PLC 控制系統(tǒng)以其運(yùn)行可靠、使用與維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)、適合新型高速網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等顯著優(yōu)點(diǎn)而逐步得到廣泛的應(yīng)用。例如：應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。夏季空采用 40%～ 65%，一般建筑或人員停留時(shí)間短的建筑可取偏高值。 空氣 水系統(tǒng)是指系統(tǒng)是指?jìng)鬟f熱或冷的介質(zhì)分別由空氣和水構(gòu)成，此系統(tǒng)包含兩個(gè)子系統(tǒng)：風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)。調(diào)節(jié)活門主要用于調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小和風(fēng)量的分配；閘板的作用是切斷風(fēng)源，氣密性要強(qiáng)于調(diào)節(jié)活門；倒流葉 片是減少管處渦流的產(chǎn)生；防雨?yáng)鸥裰饕仓糜谶M(jìn) /出風(fēng)口上，是為了 防止雨雪的侵蝕。根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際需求可選擇不同厚度的管壁；無(wú)縫鋼管用普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、普通低合金鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼制造，能承受加大范圍的壓力，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選配。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。 （ 6） I/O 端子排可很容易地整體拆卸。 （ 2） 可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，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(wú)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。 ③水管系統(tǒng)。 散流器是一種置于天花板的送風(fēng)口，既可以與天花板的下表面齊平，也可以安裝在天花板的下表面處。 全空氣系統(tǒng)是指空氣進(jìn)行制 冷和制熱全部都是由送風(fēng)空氣來(lái)承擔(dān)的系統(tǒng)，根據(jù)回風(fēng)方式可分為一次回風(fēng)式和兩次回風(fēng)式空調(diào)系統(tǒng)。高級(jí)民用建筑或人員停留時(shí)間較長(zhǎng)的建筑可取低值；一般民用建筑或人員停留時(shí)間較短的建筑應(yīng)取高值。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。 圖 41 中央空調(diào)工作過(guò)程 中央空調(diào)系統(tǒng)主要由冷凍主機(jī)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)和冷卻塔等組成。在 PLC 控制系統(tǒng)中， CPU 模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷的采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲(chǔ)器用來(lái)儲(chǔ)存程序和數(shù)據(jù)。而且 PLC 的安裝接線也很方便，有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以通過(guò)端子直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器。 3 中央空調(diào)系統(tǒng)主控制器 中央空調(diào)控制系統(tǒng)主控制器采用 PLC 控制，由于 PLC 編程簡(jiǎn)單，擴(kuò)展能力強(qiáng)，并且程序容易修改，所以越來(lái)越多的被應(yīng)用在中央空調(diào)系統(tǒng)中，取代原來(lái)的 DDC 控制器，并且可通過(guò) PLC 的通訊接口接入上位監(jiān)控系統(tǒng)，便于在主控室查看各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)，并且很容易進(jìn)行電能消耗、運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)以及故障監(jiān)視及分析。當(dāng)系統(tǒng)配置固定后，主要從運(yùn)行方式和加強(qiáng)管理方面尋求節(jié)能途徑。從節(jié)能的角度看，只要能保證制冷機(jī)能正常工作，冷卻水流量越小，所做的無(wú)用功就越少，節(jié)能也就越明顯。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4 個(gè)部分組成。 另外 ,由于冷凍泵軸輸送的冷量不能跟隨系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷的變化，其熱力工況的平衡只能由人工調(diào)整冷凍主機(jī)出水溫度，以及大流量小溫差來(lái)掩蓋。而中央空調(diào)機(jī)組是以滿足使用場(chǎng)所的最大冷熱量來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而在實(shí)際應(yīng)用中絕大多數(shù)用戶在使用時(shí)，冷熱負(fù)荷是變化的，一般與最大設(shè)計(jì)供冷熱量存在著很大的差異，系統(tǒng)各部分 90%以上運(yùn)行在非滿載額定狀態(tài)。當(dāng)前我國(guó)建筑能耗約占社會(huì)總能耗的 30%，其中中央空調(diào)能耗占整個(gè)建筑物運(yùn)行能耗的 60%左右。 通過(guò)變頻控制調(diào)節(jié)，中央空調(diào)系統(tǒng)的水、風(fēng)系統(tǒng)耗電水平可降低 30%~60%，主機(jī)系統(tǒng)可節(jié)電 10%以上，總體系統(tǒng)節(jié)電可達(dá) 40%左右。對(duì)冷凍、冷卻水泵進(jìn)行改造，以節(jié)約電能。通過(guò)流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速