【文章內(nèi)容簡介】 了控制加濕量，此時(shí)應(yīng)在加濕器前設(shè)置預(yù)熱盤管。通過控制預(yù)熱盤管的加熱量，保證加濕器后的“機(jī)器露點(diǎn)”tL（L點(diǎn)為dN 線與φ =80%～85%的交點(diǎn)），達(dá)到控制相對(duì)濕度的目的。 （4）二氧化碳濃度控制 通常新風(fēng)機(jī)組的最大風(fēng)量是按滿足衛(wèi)生要求而設(shè)計(jì)的（考慮承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷的直流式機(jī)組除外），這時(shí)房間人數(shù)按滿員考慮。在實(shí)際使用過程中，房間人數(shù)并非總是滿員的，當(dāng)人員數(shù)量不多時(shí)，可以減少新風(fēng)量以節(jié)省能源，這種方法特別適合于某些采用新風(fēng)加風(fēng)機(jī)組盤管系統(tǒng)的辦公建筑物中間隙使用的小型會(huì)議室等場(chǎng)所。 為了保證基本的室內(nèi)空氣品質(zhì)，通常采用測(cè)量室內(nèi)CO2濃度的方法來衡量。各房間均設(shè)CO2濃度控制器，控制其新風(fēng)支管上的電動(dòng)風(fēng)閥的開度，同時(shí)，為了防止系統(tǒng)內(nèi)靜壓過高，在總送風(fēng)管上設(shè)置靜壓控制器控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。因此，這樣做不但新風(fēng)冷負(fù)荷減少，而且風(fēng)機(jī)能耗也將下降。 很顯然，這一控制屬于變風(fēng)量控制（關(guān)于變風(fēng)量控制詳見后述）、這種控制方式目前應(yīng)用并不很多，一個(gè)重要原因是CO2濃度控制器產(chǎn)品并不普及（僅有少數(shù)廠家生產(chǎn)），同時(shí)，這種控制方式的投資較大，其綜合經(jīng)濟(jì)效益需要進(jìn)行具體分析。 （5） 防凍及聯(lián)鎖 在冬季室外設(shè)計(jì)氣溫低于0℃的地區(qū)，應(yīng)考慮盤管的防凍問題。除空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中本身應(yīng)采用的預(yù)防措施外，從機(jī)組電氣及控制方面，也應(yīng)采用一定的手段。 1）限制熱盤管電動(dòng)閥的最小開度 在盤管選擇符合一定要求的情況下，才能限制熱盤管電動(dòng)閥的最小開度。尤其是對(duì)兩管制系統(tǒng)中的冷、熱兩用盤管更是如此，最小開度設(shè)置后應(yīng)能保證盤管內(nèi)水不結(jié)冰的最小水量。 2） 設(shè)置防凍溫度控制 這是防止運(yùn)行過程中盤管凍裂的又一措施。通?？稍跓崴P管出水口（或盤管回水連箱上）設(shè)一溫度傳感器（控制器），測(cè)量回水溫度。當(dāng)其所測(cè)值低到5℃左右時(shí)，防凍控制器動(dòng)作，停止空調(diào)機(jī)組運(yùn)行，同時(shí)開大熱水閥。 3） 聯(lián)鎖新風(fēng)閥 為防止冷風(fēng)過量的滲透引起盤管凍裂，應(yīng)在停止機(jī)組運(yùn)行時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)閉新風(fēng)閥。當(dāng)機(jī)組起動(dòng)時(shí)，則打開新風(fēng)閥（通常先打開風(fēng)閥、后開風(fēng)機(jī)、防止風(fēng)閥壓差過大無法開啟）。無論新風(fēng)閥是開啟還是關(guān)閉，前述防凍控制器始終都正常工作。 除風(fēng)間外，電動(dòng)水閥、加濕器和噴水泵等與風(fēng)機(jī)都應(yīng)進(jìn)行電氣聯(lián)鎖。在冬季運(yùn)行時(shí)，熱水閥應(yīng)優(yōu)先于所有機(jī)組內(nèi)的設(shè)備的起動(dòng)而開啟。第三章 硬件系統(tǒng)配置根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求,從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面考慮，選擇西門子S7200系列PLC作為此中央空調(diào)控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。此中央空調(diào)系統(tǒng)總共有15個(gè)數(shù)字輸入，10個(gè)數(shù)字量輸出，共需要25個(gè)數(shù)字量I/O，4個(gè)模擬量輸入，根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)，以及程序容量和控制的要求，選擇CPU 226作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。在這個(gè)控制系統(tǒng)中，主PLC單元的I/O能足夠滿足數(shù)字輸入/輸出控制的需求，但是由于需要采集模擬量，所以僅靠PLC的基本單元式無法完成控制功能的，因此需要擴(kuò)展模擬量輸入/輸出模塊。在西門子S7200系列PLC中有專門的模擬量輸入/輸出擴(kuò)展模塊EM235，因此選用EM235模塊進(jìn)行模擬量輸入的擴(kuò)展。EM235擴(kuò)展模塊具有以下特性。（1）具有4路模擬量差分輸入，1路模擬量輸出。（2）輸入范圍，單極性電壓為0～+5V，0～+10V；～+，5～+5V。（3）電流為0～20mA。（4）輸入阻抗大于等于10MΩ（5）具有12位A/D轉(zhuǎn)換器。（6）數(shù)據(jù)字格式，單極性時(shí)為32000～+32000，雙極性時(shí)為0～+32000。（7）最大輸入電壓為30V DC。（8）最大輸入電流為32mA。（9）輸出穩(wěn)定時(shí)間，電壓輸出最小為5000Ω，電流輸出最大為500Ω。（10）輸出分辨率，電壓位為12位，電流為11位。（11）功耗為2W。（12）輸出驅(qū)動(dòng)能力，電壓輸出最小為5000Ω，電流輸出最大為500Ω。EM235與PLC主機(jī)連接時(shí)，不需要進(jìn)行特殊設(shè)置，只要將擴(kuò)展模塊的排線插入到主機(jī)的擴(kuò)展槽上即可，需要注意的是擴(kuò)展模塊的位置順序決定了I/O地址編號(hào)。空調(diào)變頻控制系統(tǒng)選配的SIMATIC S7200 PLC主要由CPU226模塊(24DI/16DO)、模擬量輸入EM231模塊(4AI)和模擬量輸出EM232模塊(2AO)三部分組成。信號(hào)采集PLC控制量輸入控制量輸出工控機(jī)VVVF圖31系統(tǒng)邏輯框圖S7200系列PLC功能強(qiáng)、速度快、擴(kuò)展靈活，具有模塊化、緊湊的結(jié)構(gòu)。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(dòng)化控制。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，包括電力設(shè)施、民用設(shè)施、機(jī)械、機(jī)床等領(lǐng)域。S7200系列PLC具有極高的可靠性、極豐富的指令集、易于掌握、操作便捷、內(nèi)置豐富的集成功能、實(shí)時(shí)特性，強(qiáng)勁的通訊能力、豐富的擴(kuò)展模塊。S7200系列的強(qiáng)大功能使其無論是在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。所以它具有極高的性價(jià)比。CPU模塊不斷地采集輸入信號(hào)，通過執(zhí)行用戶程序，去刷新系統(tǒng)的輸出。輸入和輸出模塊，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和CPU模塊的橋梁。通過一臺(tái)安裝有STEP7Micro/WIN32編程軟件的計(jì)算機(jī)、一根連接計(jì)算機(jī)和PLC的PC/PPI通訊電纜，即可對(duì)S7200進(jìn)行用戶編程。為了滿足以上所介紹的空調(diào)控制工藝要求，整個(gè)控制系統(tǒng)需要的I/O 點(diǎn)分別是18 點(diǎn)和15點(diǎn)。為了便于今后系統(tǒng)的改造或者升級(jí)留出一定的I/O點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用。根據(jù)以上具體要求，我們選用西門子的S7200PLC作為核心控制器。其中主機(jī)：CPU226 為24 輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)；模擬量擴(kuò)展模塊：4道模擬量輸入點(diǎn)；數(shù)字量擴(kuò)展模塊：2道數(shù)字量輸出點(diǎn)；共計(jì)28道輸入點(diǎn)，實(shí)際用18道，10道備用；18道輸出點(diǎn)，實(shí)際用15道，3道備用。有RS－485通訊端口，并配有STEP7編程軟件，可以通過PC 機(jī)對(duì)其進(jìn)行編程輸入。該軟件還能在PLC 運(yùn)行時(shí)監(jiān)控其運(yùn)行狀況。再有結(jié)合人機(jī)界面直接操作，配置結(jié)構(gòu)如圖32所示。人機(jī)界面圖32 PLC控制系統(tǒng)硬件配置CPU模塊模擬量擴(kuò)展模塊數(shù)字量擴(kuò)展模塊此外該控制器獨(dú)到之處還有強(qiáng)大的指令集令包括位邏輯指令、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算指令、通訊指令以及和智能模塊配合的指令等；豐富強(qiáng)大的通訊功能，包括以太網(wǎng)通訊在內(nèi)等。(1) 中央處理器：PLC 的核心部分，包括微處理器和控制接口電路。微處理器是PLC 的運(yùn)算和控制中心，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、數(shù)字運(yùn)算，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作。控制接口電路是微處理器與主機(jī)內(nèi)部其他單元進(jìn)行聯(lián)系的部件，主要有數(shù)據(jù)緩沖、單元選擇、信號(hào)匹配以及中斷管理等功能；(2) 存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和用戶程序，包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器；(3) 輸入/輸出單元是可編程控制器的CPU 和現(xiàn)場(chǎng)輸入、輸出裝置或其他外部設(shè)備之間的連接接口部件。PLC 通過I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)相聯(lián)系，通過I/O 接口可以檢測(cè)被控對(duì)象或被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)。I/O 單元主要類型有：數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、模擬量輸入以及模擬量輸出等；(4) 通信接口用于PLC 之間、PLC 與遠(yuǎn)程I/O 之間、PLC 與計(jì)算機(jī)和其他智能設(shè)備之間的通信，可以將PLC 接入以太網(wǎng)或用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信等；(5) 電源單元為PLC 提供電源，一般采用開關(guān)電源，輸入電壓范圍寬，體積小，抗干擾性能好。PLC 以循環(huán)掃描方式工作，按順序?qū)?nèi)部的各種任務(wù)進(jìn)行查詢、判斷和執(zhí)行，工作過程如圖33 所示：CPU自診斷通信信息處理初始化與外部設(shè)備交換信息執(zhí)行用戶程序輸入輸出信息處理圖33 PLC工作過程常規(guī)設(shè)計(jì)的交流電動(dòng)機(jī)，通常都是在額定頻率、額定電壓下工作的。此時(shí)，軸上輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率都可以達(dá)到額定值。在變頻調(diào)速的情況下，供電頻率是變化的，電機(jī)的實(shí)際輸出也會(huì)變化。由于變頻器有一定的通用性，因此在與不同拖動(dòng)場(chǎng)合的電機(jī)配合時(shí)，需要選配相應(yīng)的變頻器。在一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電機(jī)的情況下，變頻器的容量選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者是變頻器所適配的電動(dòng)機(jī)功率大于當(dāng)前該電動(dòng)機(jī)的功率。根據(jù)以上的介紹以及系統(tǒng)功能的需求，本文選擇了三菱FRA540變頻器。~。由于本系統(tǒng)采用的是一臺(tái)變頻器只為一臺(tái)電機(jī)提供電源，即一臺(tái)變頻器對(duì)應(yīng)一臺(tái)水泵，所以三菱FRA540的功率以足夠勝任。并且三菱FRA540變頻器性能可靠，價(jià)格低廉，市場(chǎng)占有份額大，便于購買。所以選擇三菱FRA540作為本系統(tǒng)的變頻器。中央空調(diào)控制系統(tǒng)包括上位機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)和各空調(diào)機(jī)組本地PLC 控制兩部分。上位機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)由一臺(tái)PC 機(jī)和相應(yīng)的的監(jiān)控軟件（組態(tài)王軟件）組成，用于監(jiān)控空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，保存相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，并控制PLC 的運(yùn)行。組態(tài)王軟件是通過控制PLC 的中間繼電器來實(shí)現(xiàn)對(duì)中央空調(diào)各設(shè)備的控制．這樣一方面可以減少硬件電路的元件數(shù)量，另一方面也可以方便地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)距離控制。PC 機(jī)通過RS485 接口與控制各空調(diào)機(jī)組的PLC 聯(lián)網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的站點(diǎn)式管理模式。本地PLC 控制以PLC 及接口模塊為核心，配以傳感器電路、信號(hào)調(diào)理電路和空調(diào)機(jī)組檢測(cè)、控制電路，用來控制空調(diào)機(jī)組使其按照設(shè)定值開通及關(guān)斷機(jī)組，保證樓宇及建筑內(nèi)部環(huán)境滿足設(shè)定值的要求。(1) 空調(diào)機(jī)組檢測(cè)、控制電路可檢測(cè)空調(diào)機(jī)組的狀態(tài)，開通及關(guān)斷空調(diào)機(jī)組；(2) 傳感器信號(hào)調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器檢測(cè)信號(hào)的分析和處理；(3) PLC 是本控制系統(tǒng)的核心，它對(duì)各種檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理并實(shí)施相應(yīng)的控制。當(dāng)有異?，F(xiàn)象時(shí)，可做出相應(yīng)的控制處理并告警，可以控制空調(diào)機(jī)組開機(jī)或停機(jī)來調(diào)節(jié)樓宇及建筑內(nèi)部的溫度和濕度；(4) PC 機(jī)運(yùn)行監(jiān)控軟件，一般為組態(tài)軟件，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和控制空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，保存相關(guān)歷史數(shù)據(jù)及告警信息，通過RS485 接口與PLC 通信，控制PLC 的運(yùn)行。系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)可由監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行方式和對(duì)PLC 的控制實(shí)現(xiàn)。監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行方式依據(jù)樓宇或建筑環(huán)境要求和專用空調(diào)機(jī)的運(yùn)行要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，監(jiān)控系統(tǒng)具備檢測(cè)和控制功能。當(dāng)檢測(cè)信號(hào)正常時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)樓宇或建筑內(nèi)外環(huán)境的溫度、濕度采樣值進(jìn)行處理，并結(jié)合預(yù)先設(shè)定的樓宇或建筑內(nèi)溫度、濕度的值的要求，控制PLC 的運(yùn)行以控制中央空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行，使樓宇或建筑內(nèi)部環(huán)境滿足設(shè)定值的要求；當(dāng)檢測(cè)信號(hào)有異常時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)異常信號(hào)進(jìn)行分析，并做出相應(yīng)的報(bào)警及存儲(chǔ)歷史信息和告警日志。若檢測(cè)到空調(diào)機(jī)組有故障時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)控制其停機(jī)，并起動(dòng)空調(diào)機(jī)組的備用機(jī)投入運(yùn)行。PC機(jī)可編程控制器（PLC）包括各種輸入接口模塊/輸出接口模塊傳感器信息調(diào)電路空調(diào)機(jī)組檢測(cè)/控制電路室內(nèi)溫濕度傳感器室內(nèi)溫濕度傳感器空調(diào)機(jī)組1空調(diào)機(jī)組2空調(diào)機(jī)組n圖34 控制系統(tǒng)構(gòu)成在這個(gè)控制系統(tǒng)中，輸入量包括急停、手動(dòng)/自動(dòng)、冷卻水系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，冷凍水系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕、冷卻泵和冷凍泵啟動(dòng)按鈕等共15個(gè)輸入點(diǎn)，如表1所示。表1 數(shù)字量輸入地址分配表符號(hào)地址功能描述SB1急停按鈕SB2手動(dòng)/自動(dòng)按鈕SB3啟動(dòng)按鈕SB4冷卻水風(fēng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SB5風(fēng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SB6冷凍泵啟動(dòng)按鈕SB7制冷機(jī)組啟動(dòng)按鈕SB8采暖機(jī)組啟動(dòng)按鈕SB9采暖泵加速按鈕SB10采暖泵減速按鈕SB11冷卻水風(fēng)機(jī)加速按鈕SB12冷卻水風(fēng)機(jī)減速按鈕SB13冷凍泵加速按鈕SB14冷凍泵減速按鈕由于需要輸入兩個(gè)溫、濕度傳感器所采集的數(shù)據(jù)，因此擴(kuò)展了一個(gè)模擬量輸入/輸出模塊，具體I/O分配如表2所示。表2 模擬量輸入地址分配表輸入地址輸入設(shè)備AIW0 溫度傳感器1AIW1濕度傳感器1該控制系統(tǒng)的輸出主要集中在對(duì)各類泵的控制，共10個(gè)輸出點(diǎn)，其分配情況如表3表3 數(shù)字量輸出地址分配表符號(hào)輸出地址功能描述KM1冷卻水風(fēng)機(jī)連接到工頻KM2風(fēng)機(jī)連接到工頻KM3冷凍泵連接到工頻KM4制暖泵連接到工頻KM5冷卻水風(fēng)機(jī)連接到變頻器1KM6風(fēng)機(jī)連接到變頻器1KM7冷凍泵連接到變頻器2KM8制暖泵連接到變頻器2KM9制冷機(jī)組線圈KM10采暖機(jī)組線圈根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求和I/O分配表以及下圖，設(shè)計(jì)出中央空調(diào)系統(tǒng)的硬件連接圖。 COMS7200系列PLC CPU226RS485RS485觸摸屏TD200S7200系列PLCEM235繼電器1繼電器2繼電器3繼電器4繼電器5繼電器6繼電器7繼電器8繼電器9繼電器10變頻器1變頻器2溫度傳感器1濕度傳感器1圖35中央空調(diào)系統(tǒng)的硬件連接圖SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8SB9SB10SB11傳感器是本設(shè)計(jì)最重要的部件之一，它的選取好壞對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言，非常重要。現(xiàn)在生產(chǎn)傳感器的公司很多，所研制的傳感器類型也很多，但其性能差異并不很大。本設(shè)計(jì)在選擇傳感器上掌握的基本原則是穩(wěn)定性好，價(jià)格低廉，使用方便。目前主要采用近年來發(fā)展最快的半導(dǎo)體集成溫度傳感器,它內(nèi)部采用差分對(duì)管等線性化技術(shù)及激光校準(zhǔn)手段等,測(cè)溫電路十分簡單可靠。這類傳感器在生產(chǎn)時(shí)已經(jīng)校準(zhǔn),可省去標(biāo)定工序,大大地方便了用戶的使用。它有多種輸出:如電流型、電壓型、PWM型、數(shù)字型等可供用戶選擇。本論文著重分析電流型、電壓型集成溫度傳感器主要特點(diǎn)及一些典型應(yīng)用。①