【正文】 PLC的 I/O資源配置 ............................................................................. 26 其他資源配置 ...................................................................................... 28 系統(tǒng)運(yùn)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(jì) ................................................................................ 34 總體流程設(shè)計(jì)手動(dòng)控制模式 ............................................................................ 34 自動(dòng)控制模式 ................................................................................................. 39 ........................................................................... 41 、顯示、保護(hù)、報(bào)警等功能實(shí)現(xiàn) ...................................................... 41 8 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(xiàn) ...................................................................................................................... 45 附錄 .............................................................................................................................. 46 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jìn)行詳細(xì)研究和分析基礎(chǔ)上 ， 設(shè)計(jì)并實(shí)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(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套能有效實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)節(jié)能的控制系統(tǒng)。當(dāng)前我國建筑能耗約占社會(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。摘要 中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)方案 摘 要 隨 著近年來經(jīng)濟(jì)的迅速增長，中國的能源形勢日益嚴(yán)峻， 能源的供給 已經(jīng) 成為了經(jīng)濟(jì)增長的瓶頸 ， 各行各業(yè)越來越認(rèn)識到節(jié)能的重大意義 。 節(jié)約能源 ，建設(shè)節(jié)能型社會(huì)已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(xì)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(jì)。 本文還為某一圖書館設(shè)計(jì)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(fēng)機(jī)、水泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化使風(fēng)機(jī)、水泵的風(fēng)量、流量隨之變化，從而來達(dá)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(gè)空調(diào)房間內(nèi)溫度達(dá)到適合人辦公或者生活。而中央空調(diào)機(jī)組是以滿足使用場所的最大冷熱量來進(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)。 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)通過減少能耗支出予以回收。 應(yīng)用交流變頻技術(shù)通過對中央空調(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。用戶可在設(shè)備投運(yùn)后幾個(gè)運(yùn)行期后，即可從節(jié)省的電費(fèi)支出中收回投資。河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，某些高級中央空調(diào)系統(tǒng)還有新風(fēng)機(jī)，通過控制室內(nèi) CO2含量適量引入室外新風(fēng)，讓在室內(nèi)活動(dòng)的人感到舒適。均采用兩用一備的方式運(yùn)行。 普通 系統(tǒng)的運(yùn)行及存在問題 由于中央空 調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須按天氣最熱、負(fù)荷最大時(shí)設(shè)計(jì)，且留有 10%20%左右的設(shè)計(jì)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(yùn)行，造成了能量的極大浪費(fèi)。 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(shí)，將會(huì)導(dǎo)致大面積空調(diào)室溫偏冷，感覺不適，嚴(yán)重干擾中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)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(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(jī)： 制冷主機(jī)通過壓縮機(jī)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(jī)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(jī)冷凍的冷 媒水由冷凍水泵送入空調(diào)房間。 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 冷卻水泵： 制冷劑在冷水機(jī)組里循環(huán)，經(jīng)過壓縮機(jī)是溫度升高，這時(shí)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(jī)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(jī)組，這樣構(gòu)成一個(gè)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，在這個(gè)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(jī)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(jìn)入制冷主機(jī)，帶走制 冷主機(jī)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(dǎo)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(gè)部分組成。通過變頻器可以自由調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(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)磁極對數(shù)）；通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。如圖 32所 示為壓力 H流量 Q 曲線特性圖 :風(fēng)機(jī)、泵類在管路特性曲線 R1 工作時(shí)，工況點(diǎn)為 A，其流量壓力分別為 Q H1，此時(shí)風(fēng)機(jī)、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(fēng)機(jī)、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(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 n1代表電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的特性； n2代表電機(jī)降速運(yùn)行在 n2轉(zhuǎn)速時(shí)的特性；R1代表風(fēng)機(jī)、泵類管路阻力最小時(shí)的阻力特性； R2代表風(fēng)機(jī)、泵類管路阻力增大到某一數(shù)組時(shí)的阻力特性。對于風(fēng)機(jī)、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(jìn)行計(jì)算：若采用變頻調(diào)速，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由 n1下降到 n2，這時(shí)工作點(diǎn)由 A點(diǎn)移到 C 點(diǎn)，流量仍是 Q2，壓力由 H1 降到 H3，這時(shí)變頻調(diào)速后風(fēng)機(jī)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(jī)數(shù)目的不足，實(shí)際換熱量遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，因此，電機(jī)容量遠(yuǎn)大于實(shí)際負(fù)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(jī)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(jī)降溫的冷凍水通過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。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?，冷凍水泵電機(jī)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(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 對于辦公樓中央空調(diào)系統(tǒng)，它的使用特點(diǎn)是上班時(shí)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(yīng)能滿足大負(fù)荷時(shí)的用冷外，還應(yīng)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(jī)容量，系統(tǒng)在大部分時(shí)間里滿負(fù)荷或接近滿負(fù)荷工作將減小額外能耗?？照{(diào)系統(tǒng)最佳啟停時(shí)刻的控制和針對負(fù)荷的不同分別選擇主機(jī)功率，對水泵進(jìn)行變頻調(diào)速和冷卻塔進(jìn)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(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。 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。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(jìn)，采用變頻技術(shù)實(shí)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(jì)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(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載： P（負(fù)載） =Q（流量） H（揚(yáng)程），當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速從 N降至 N’時(shí)，流量