【正文】 PLC的 I/O資源配置 ............................................................................. 26 其他資源配置 ...................................................................................... 28 系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)視與控制 ............................................................................ 32 監(jiān)控組態(tài)軟件的簡介 ............................................................................ 32 對控制系統(tǒng)的監(jiān)控 ............................................................................... 33 7 中央空調(diào)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................................................................ 34 總體流程設(shè)計手動控制模式 ............................................................................ 34 自動控制模式 ................................................................................................. 39 ........................................................................... 41 、顯示、保護、報警等功能實現(xiàn) ...................................................... 41 8 控制系統(tǒng)設(shè)計中的問題及解決辦法 ...................................................................... 41 硬件方面的問題及解決辦法 ............................................................................ 41 軟件方面的問題及解決辦法 ............................................................................ 42 結(jié)論 .............................................................................................................................. 43 致謝 .............................................................................................................................. 44 參考文獻 ...................................................................................................................... 45 附錄 .............................................................................................................................. 46 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 1 緒論 課題背景 中央 空調(diào)是現(xiàn)代大型建筑物如賓館、商場、辦公樓、居民 小區(qū)、工廠和其它大型建筑不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施之一，它能帶給人們四季如春，溫馨舒適的每一天。 關(guān)鍵詞： 中央空調(diào)；節(jié)能系統(tǒng)；變頻器； PLC Abstract Abstract Along with the rapid economic growth in recent years, China39。該控制系統(tǒng)是在對現(xiàn)有中央空調(diào)工作原理及現(xiàn)有的各種中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)進行詳細研究和分析基礎(chǔ)上 ， 設(shè)計并實現(xiàn)的 ， 其性能可靠 ， 節(jié)電效果顯著。 本文基于變頻器設(shè)計并實現(xiàn)了一套能有效實現(xiàn)中央空調(diào)節(jié)能的控制系統(tǒng)。當前我國建筑能耗約占社會總能耗的 30%，其中中央空調(diào)能耗占整個建筑物運行能耗的 60%左右。摘要 中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計方案 摘 要 隨 著近年來經(jīng)濟的迅速增長，中國的能源形勢日益嚴峻， 能源的供給 已經(jīng) 成為了經(jīng)濟增長的瓶頸 ， 各行各業(yè)越來越認識到節(jié)能的重大意義 。 節(jié)約能源 ，建設(shè)節(jié)能型社會已經(jīng)成為我國經(jīng)濟社會發(fā)展的必然選擇。中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制在節(jié)能領(lǐng)域具有非常重要的地位。本文簡述了模塊式中央空調(diào)控制系統(tǒng)的工作原理 ， 詳細介紹了該節(jié)能控制系統(tǒng)的原理圖、電路圖、和該 模塊式空調(diào)控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)配置，并簡述了其軟件系統(tǒng)的設(shè)計。 本文還為某一圖書館設(shè)計了此中央空調(diào)控制系統(tǒng)，并討論了中央空調(diào)節(jié)能原理：環(huán)境溫度通過溫控器反饋給變頻器，從而通過變頻器頻率變化來調(diào)節(jié)風機、水泵電動機轉(zhuǎn)速，隨電動機轉(zhuǎn)速變化使風機、水泵的風量、流量隨之變化，從而來達到節(jié)能的目的。s energy situation bees increasingly serious, energy supply has bee the bottleneck of the economic growth, various industries increasingly recognized the significance of energy conservation. To save energy, building energysaving society has bee China39。中央空調(diào)是一種通過集中制冷，然后分別將冷量輸送到各空調(diào)房間的設(shè)備，以調(diào)節(jié)各個空調(diào)房間內(nèi)溫度達到適合人辦公或者生活。而中央空調(diào)機組是以滿足使用場所的最大冷熱量來進行設(shè)計的，而在實際應用中絕大多數(shù)用戶在使用時，冷熱負荷是變化的，一般與最大設(shè)計供冷熱量存在著很大的差異，系統(tǒng)各部分 90%以上運行在非滿載額定狀態(tài)。 中央空調(diào)變頻節(jié)能改造投資價值極高，用戶用于該產(chǎn)品的全部投資，可在很短的時間內(nèi)通過減少能耗支出予以回收。 應用交流變頻技術(shù)通過對中央空調(diào)的末端空調(diào)風機箱、冷卻塔風機、冷凍水 /冷卻水水泵、甚至主機驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速等進行控制調(diào)節(jié)，從而使空調(diào)各子系統(tǒng)風量、水流量等負荷工況參數(shù)按負荷情況得到適時調(diào)節(jié)，不但能改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，達到閥門、風門 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；更能達到節(jié)約大量電能，降低設(shè)備運行噪聲，延長設(shè)備使用壽命、減輕設(shè)備維護工作量及費用的理想運行效果。用戶可在設(shè)備投運后幾個運行期后，即可從節(jié)省的電費支出中收回投資。河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 2 問題的提出 普 通 系統(tǒng)簡介 中央空調(diào)一般包含以下組成部分：制冷系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)以及風機盤管系統(tǒng)，某些高級中央空調(diào)系統(tǒng)還有新風機，通過控制室內(nèi) CO2含量適量引入室外新風，讓在室內(nèi)活動的人感到舒適。均采用兩用一備的方式運行。 普通 系統(tǒng)的運行及存在問題 由于中央空 調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時必須按天氣最熱、負荷最大時設(shè)計，且留有 10%20%左右的設(shè)計余量。這樣，冷凍水、冷卻水系統(tǒng)幾乎長期在大流量、小溫差的狀態(tài)下運行，造成了能量的極大浪費。 另外 ,由于冷凍泵軸輸送的冷量不能跟隨系統(tǒng)實際負荷的變化，其熱力工況的平衡只能由人工調(diào)整冷凍主機出水溫度，以及大流量小溫差來掩蓋。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，將會導致大面積空調(diào)室溫偏冷，感覺不適，嚴重干擾中央空調(diào)系統(tǒng)的運行質(zhì)量。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)自動調(diào)速系統(tǒng)。 ” 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 3 2 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能可行性分析 中央空調(diào)原理圖及各結(jié)構(gòu)的作用 圖 21 中央空調(diào)結(jié)構(gòu)原理圖 制冷主機： 制冷主機通過壓縮機讓制冷劑迅速冷凍循環(huán)水的溫度快速降低（一般經(jīng)過制 冷主機制冷后的水溫在 7℃左右），這是中央空調(diào)冷源提供的地方，通過制冷主機冷凍的冷 媒水由冷凍水泵送入空調(diào)房間。 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 4 冷卻水泵： 制冷劑在冷水機組里循環(huán)，經(jīng)過壓縮機是溫度升高，這時用水將溫度降下來，這部分水稱為冷卻水，冷卻水通過冷冷卻水泵把制冷主機所產(chǎn)生的熱量帶走，再經(jīng)過冷卻塔把熱量 釋放到空氣中，然后回到冷水機組，這樣構(gòu)成一個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)上的泵是冷卻水泵。 冷卻塔： 冷卻塔是利用水和空氣的接觸，通過蒸發(fā)作用來散去制冷主機所產(chǎn)生的廢熱的一種設(shè)備。溫度降低后的冷卻水再次循環(huán)進入制冷主機，帶走制 冷主機產(chǎn)生的廢熱，如此循環(huán)。 （ 1）變頻器工作原理 簡介 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。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 個部分組成。通過變頻器可以自由調(diào)節(jié)電機的速度。 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 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、電機轉(zhuǎn)差 率、電機磁極對數(shù)）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。如圖 32所 示為壓力 H流量 Q 曲線特性圖 :風機、泵類在管路特性曲線 R1 工作時，工況點為 A，其流量壓力分別為 Q H1，此時風機、泵類所需的功率正比于 H1 與 Q1的乘積，即正比于 AH1OQ1 的面積。顯然風機、泵類所需的功率增大了。 圖 32 壓力 H流量 Q曲線特性圖 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 6 n1代表電機在額定轉(zhuǎn)速運行時的特性； n2代表電機降速運行在 n2轉(zhuǎn)速時的特性；R1代表風機、泵類管路阻力最小時的阻力特性； R2代表風機、泵類管路阻力增大到某一數(shù)組時的阻力特性。對于風機、泵類設(shè)備采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果，通常采用以下兩種方式進行計算：若采用變頻調(diào)速，風機轉(zhuǎn)速由 n1下降到 n2，這時工作點由 A點移到 C 點，流量仍是 Q2，壓力由 H1 降到 H3，這時變頻調(diào)速后風機所需的功率正比于 H3 與 Q2的乘積，即正比于 CH3OQ2 的面積，由圖 32 可見功率的減少是明顯的。而通常情況下，由于季節(jié)和晝夜氣溫的變化以及開機數(shù)目的不足，實際換熱量遠小于設(shè)計值，因此，電機容量遠大于實際負荷，出現(xiàn)了大馬拉小車的情況。從節(jié)能的角度看，只要能保證制冷機能正常工作，冷卻水流量越小，所做的無用功就越少，節(jié)能也就越明顯。 （ 2） 冷凍水系統(tǒng)的不足 冷凍水泵的作用是將經(jīng)制冷機降溫的冷凍水通過輸送管道送到中央空調(diào)的各出風口處的風機盤管組件中，對環(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，當冷凍水泵轉(zhuǎn)速高時，冷凍水的流量大，流速也快。若能夠調(diào)節(jié)冷凍水泵電機的轉(zhuǎn)速，根據(jù)實際熱負荷的大小來調(diào)節(jié)冷凍水的流量 (實際上是調(diào)節(jié)交換冷量的大小 )和流速，以便讓冷凍水在風機盤管組件中有充分的時間釋放與熱負荷大小相當?shù)睦淞浚鋬鏊秒姍C的功耗可大大降低。不同的中央空調(diào)系統(tǒng)，分別有各自具體的節(jié)能措施，例如： 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 7 對于辦公樓中央空調(diào)系統(tǒng)，它的使用特點是上班時人員集中、而下班后僅極少 部分人員加班。對辦公樓中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造，除應能滿足大負荷時的用冷外，還應能高效微量供冷。對它的節(jié)能改造，可 以是在滿足住宅室內(nèi)熱環(huán)境舒適的前提下，降低采暖空調(diào)能耗。 現(xiàn)代大樓中央空調(diào)系統(tǒng)，它的節(jié)能途徑是：①合理匹配中央空調(diào)系統(tǒng)的裝機容量，系統(tǒng)在大部分時間里滿負荷或接近滿負荷工作將減小額外能耗?？照{(diào)系統(tǒng)最佳啟停時刻的控制和針對負荷的不同分別選擇主機功率，對水泵進行變頻調(diào)速和冷卻塔進行溫控等技術(shù)手段可有效地降低系統(tǒng)的顯性額外能耗。當系統(tǒng)配置固定后，主要從運行方式和加強管理方面尋求節(jié)能途徑。 商住樓中央空調(diào)系統(tǒng)，它的主要目的是創(chuàng)造一個舒適的室內(nèi)空氣環(huán)境。因此，商業(yè)建筑節(jié)能刻不容緩、且潛力很大。 2． 4 本課題的主要研究內(nèi)容 本課題是以中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制為基礎(chǔ)，經(jīng)過部分改進，采用變頻技術(shù)實現(xiàn)對冷凍水系統(tǒng)及冷卻水系統(tǒng)的控制，采用 RS一 485 總線通信技術(shù)，設(shè)計了中央空調(diào)變頻節(jié)能控制系統(tǒng)。 節(jié)能的可行性分析 風機水泵類負載： P（負載） =Q（流量） H（揚程），當電機轉(zhuǎn)速從 N降至 N’時，流量