【正文】 的 A/B 相增量編碼器 。允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應(yīng)。 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。 S7200 的 CPU 221， 222,224,226 各有 兩種類型 CPU，具有不同的控制電壓和電源電壓。 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 。 S7200 系列 的可編程控制器具有很 強大功能 ， 使 它 無論在獨立運行中，或 者 相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜 的 控制功能。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 可編程控制器與其他設(shè)備的連接 西門子 S7— 200介紹 本設(shè)計采用 S7200 可編程控制器。 二 ， 用戶程序執(zhí)行階段 。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)束時進行定時采集，這一階段稱為輸入采樣階段。在整個運行期間， PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 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。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 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。軟起動器 按其工作原理就是一個調(diào)壓器， 當 電機起動時， 降低輸出電壓，但是頻率并不會發(fā)生改變。 ⑵ 降低電機壽命，傷害電機絕緣 4～ 7 倍 的額定 電流產(chǎn)生的 很多的 焦耳熱 ，作用于 導(dǎo)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(chǎn)生的機械力 會 使導(dǎo)線之間產(chǎn)生摩擦，也會使壽命降低； 高壓開關(guān) 合閘時 ， 觸頭 會產(chǎn)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(shè)備造成損壞，影響使用壽命 。 軟啟動的優(yōu)點 ⑴ 電網(wǎng)電壓 產(chǎn)生 波動， 影響電網(wǎng)中其他設(shè)備的正常運行 交流電 機在 額定電壓下直接起動時 ，起動電流會是額定電流的 的 4～ 7 倍 ，電機容量較小時對電網(wǎng)那個的影響比較小，但是 當電機的 很 大時， 4～ 7 被的額定電流 會 是電網(wǎng)的電壓幾句下降 ， 使同一個電網(wǎng)的其他設(shè)備的正常運行受到影響 。 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(zhuǎn)速逐漸增加 ， 最后 晶閘管 完全 導(dǎo)通， 使 電動機工作在額定電壓 下進行工作 ， 從而 實現(xiàn)平滑啟動。 軟啟動工作原理 軟啟器 的 調(diào)壓器 是 三相反并聯(lián)晶閘管， 它是被接在 電動機定子和電源之間。它的主要構(gòu)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 。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 電機的軟啟動 原理及應(yīng)用 軟啟動的介紹 電機的電壓從零慢慢升高 到 標準電壓 ， 這個過 程中的啟動電流就有傳統(tǒng)控制的不可控制變?yōu)榭煽?，而且還可以進行調(diào)整，從而使整個過程中不會產(chǎn)生沖擊轉(zhuǎn)矩，對系統(tǒng)的影響較小。 ② 防止輸入端過電壓。變頻器周圍產(chǎn)生了很多干擾電磁波，電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。 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(nèi)部 。 ④ 變頻器應(yīng)該安裝在控制柜內(nèi)部。 ③ 振動和沖擊。 ② 腐蝕性氣體。 使用注意的問題 ⑴ 物理環(huán)境 ① 工作溫度。 MM440 有很多的優(yōu)點： 易于調(diào)試；易于安裝；可由 IT 電源供電；響應(yīng)是快速 并且 可重復(fù)；很廣 的 參數(shù)的范圍；電纜連接簡便；模塊化設(shè)計，配置靈活； 有多個繼電器輸出； 2 個模擬輸 出； 開關(guān)頻率高 ，降低電動機運行的噪音 ； 具有多個模擬量輸 ； 詳細的變頻器狀態(tài)信息和完整的信息功能。 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) 。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 ⑷ 選擇用于高速電動機的變頻器時，應(yīng)比普通電動機的變頻器稍大一些。 ⑵ 選擇變頻器時應(yīng)以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據(jù)。要選擇變頻器，我們首先要熟悉變頻器的負載特性。 b 調(diào)速的范圍較廣。 所以 ，當轉(zhuǎn)速降低 時， 功率的減少要遠比流量的減少量大的多，通過控制頻率的變化，來控制流量的大小，這就是變頻控制的核心思想。水泵調(diào)速運行節(jié)電的理論之一是水泵學(xué)比例律。在基頻以下，屬于 “ 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 ” 的調(diào)速，而在基頻以上，基本上屬于 “ 恒功率調(diào)速 ” 。 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(diào)速控制特性，如圖 所示。如圖 3— 2 所示。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。 ① 基頻 以 下調(diào)速 由 (33)可知，保持磁通量不變從 基頻 mf 向下調(diào)節(jié)，同時 會 降低 gE ，繞組中的感應(yīng)電動勢是很難控制的，但電動勢較高，可以忽略電子繞組的漏磁阻抗壓降，而認定定子相電壓 1UE? ，則得 1/f 等于 常數(shù)。 由 公 式 ()可 知 ：不改變變 gE 和 1f ，磁通不變。 從某種意義上說，變頻器就是一個 改變電源頻率的交流電源 。 根據(jù)公式，我們可以知道，通過 改變 電機 的 、改變旋轉(zhuǎn)磁場頻率 f 、改變電機極對數(shù) p 來改變電機轉(zhuǎn)速，電機對數(shù) p 和 滑差 s 不易改變。所以，要想降低能耗，合理的給室內(nèi)輸出冷量就必須控制電機的轉(zhuǎn)速，既通過變頻控制轉(zhuǎn)速。這種變化的負荷決定了中央空調(diào)的輸出應(yīng)該是一個變量，必須根據(jù)負荷變化來改變空調(diào)的輸出 [2]。 ② 不管室內(nèi)的溫度如何變化，中央空調(diào)一直都工作在工頻狀態(tài)，使系統(tǒng)的能耗始終在最大值處 。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(shè)備會造成很大的啟動電流，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性，也會給中央空調(diào)設(shè)備造成一定的損壞。只要啟動空調(diào)主機，冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔風機都在 50Hz 工頻狀態(tài)下運行。 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 。 整流器：它把工頻電源變換為直流電源 。 變頻器 還具有 過流、過壓、過載 等保護功能 。變頻器主要由整流、濾波、逆變、檢測單元 、 微處理 單元、驅(qū)動單元等組成。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。為下一步對中央空調(diào)的各部分的設(shè)計奠定基礎(chǔ) 。國家標準規(guī)定， 2500W空調(diào)的能效比標準值為 ， 2500W 至多 4500W 空調(diào)的能效比標準值為 。 圖 中央空調(diào)控制原理 中央空調(diào)的評價 (1)制冷量 中央空調(diào) 在單位時間內(nèi)從 房間中除去的熱量 ，計量單位 W（瓦）。這就是溫度閉環(huán)反 饋系統(tǒng)。 工作原理流程圖 如圖 所示 . 圖 中央空調(diào)流程圖 中央空調(diào)的控制原理 每個 房間都會有 獨立的溫度控制器，用戶可根據(jù) 自己的 需要 來設(shè)定室內(nèi)的溫度 。它是由壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器組成。制冷工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)吸取熱量，溫度升高變成過熱蒸氣，進入壓縮機重復(fù)循環(huán)過程 [1]。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。液體氣化過程要吸收氣化潛熱，而 且液體壓力不同，其飽和溫度也不同，壓力越低，飽和溫度越低。 圖 中央空調(diào)結(jié)構(gòu) 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 中央空調(diào)系統(tǒng) 工作原理 制冷原理 氣態(tài) 制冷劑 經(jīng)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)。制冷劑循環(huán) 系統(tǒng)是能量的主要傳遞者。 最 典型的中央空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 。 中央空調(diào)結(jié)構(gòu) 中央空調(diào)系統(tǒng) 主要由 主機 、制冷劑循環(huán) 系統(tǒng) 、 風機盤管系統(tǒng)及控制系統(tǒng) 組成 。 中央空調(diào)系統(tǒng)由空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和冷熱源系統(tǒng)組成。二者的主要區(qū)別只是熱泵型管路系統(tǒng)多了電動四通閥的裝置，來調(diào)節(jié)中央空調(diào)制冷劑的循環(huán)方向。 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)。此外， 空調(diào)冷水系統(tǒng) 采用 溫差閉環(huán)控制和自動調(diào)節(jié)， 這 可大大 的 改善空調(diào)的舒適性 。 中央空調(diào)進行節(jié)能技術(shù)改造后， 一年的 平均節(jié)電率 大約會 在 30%以上， 設(shè)計采用一臺變頻器控制三臺水泵 ，每臺水泵都可以軟啟動，大大 的 降低 了 對 中央 空調(diào)和電網(wǎng)的沖擊。 (7)文中對冷凍水機組的控制系統(tǒng)進行了硬件和軟件的設(shè)計，采用西門子TD200 文本顯示屏作為人機界面，西門子 S7200 PLC 作為主控制器，用一臺變頻器結(jié)合工頻供電的方式 靈活驅(qū)動冷凍水機組的三臺水泵 。 (5)設(shè)計了基于 RS485 網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng) 。 (3)PLC 的介紹及應(yīng)用 。 研究工作的具體內(nèi)容如下： (1)中央空調(diào)結(jié)構(gòu)和工作原理的分析。本設(shè)計青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 采用傳統(tǒng) PID 控制，構(gòu)成 溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng) ，通過變頻器，實現(xiàn) 自動調(diào)節(jié)水泵的輸出流量達到節(jié)能目的 。 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， 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。人們生活水平的提高經(jīng)常是 以犧牲環(huán)境為代價的 ，我們對此都有 深刻的體會， 低碳節(jié)能 成為經(jīng)濟發(fā)展的要求，中央空調(diào)變頻節(jié)能的未來發(fā)展 要 服從這個大局 。變頻技術(shù)就是根據(jù)人們的需要而產(chǎn)生的，技術(shù)的發(fā)展是人類需求和技術(shù)發(fā)展的內(nèi)在動力，所以，中央空調(diào)的變頻節(jié)能就是要根據(jù)人們的需求，滿足社會的發(fā)展而開展技術(shù)研究、開發(fā)和應(yīng)用。 中央空調(diào)發(fā)展趨勢 中央空調(diào) 變頻節(jié)能是未來的發(fā)展目標，它是提高人們生活質(zhì)量的首要的發(fā)展方向。 最近幾 年，中央空調(diào) 企業(yè) 在變頻多聯(lián)機市場 和 單元機市場以及離心機市場等 領(lǐng)域進行創(chuàng)新 ， 引發(fā)了在中央空調(diào)領(lǐng)域的進一步的發(fā)展 。 關(guān)鍵詞 ：中央空調(diào)， PLC， PID，變頻器 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） II ABSTRACT The central air conditioning has been widely used in mercial and civil buildings, which are used to maintain constant temperature of the building. In traditional design, regardless of the season, day and night, and how the user load changes, the motor is fixed to run at full speed for a long time in the condition of power frequency. It will cause great waste of energy. This design is developed based on the bination of frequency converter, PLC, temperature sensor. It makes up a temperature difference closedloop automatic control system and automatically adjust the output flow of pump to achieve energy saving. The system adopts the Siemens S7200 PLC as the main control unit, using the traditional PID to control algorithm, using Siemens MM440 inverter to control of pump speed, to guarantee system adjust load flow according to actual situation. All of these will bring out c