【正文】 的語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似， 梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂，并且包含一些常用的高級(jí)便利指令如 PID，加減速脈沖，高速計(jì)數(shù)等。大大簡(jiǎn)化編程工作量。 (2) 功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 一臺(tái)小型 PLC 內(nèi)有成百上千個(gè)內(nèi)部繼電器、幾十到幾百個(gè)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器、幾十個(gè)特殊用途繼電器，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。一臺(tái) PLC 可以同時(shí)控制幾臺(tái)設(shè)備，也可以通過(guò)聯(lián)網(wǎng)信，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。 (3) 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) 可編過(guò)程控制其產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置功用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功 能，不同規(guī)模的系統(tǒng)。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。 (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)。 PLC 已被廣大用戶認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。 (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。 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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。開(kāi)關(guān)量邏輯控制可用于單臺(tái)設(shè)備，也可以用于自動(dòng)生產(chǎn)線，如機(jī)床電氣控制，沖壓機(jī)械、鑄造機(jī)械、運(yùn)輸帶、包裝機(jī)械的空控制，電梯的控制，化工系統(tǒng)中各種泵和電磁閥的控制，冶金系統(tǒng) 的高爐上料系統(tǒng)，各種生產(chǎn)線的控制等 (2) 運(yùn)動(dòng)控制 PLC 適用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的位置、速度和加速度進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)單軸 /雙軸 /三軸位置控制，是運(yùn)動(dòng)控制與順序控制機(jī)能有機(jī)的結(jié)合在一起。PLC 的運(yùn)動(dòng)控制功能廣泛的用于各種機(jī)械，如金屬切削機(jī)床，機(jī)器人等。 (3) 閉環(huán)過(guò)程控制 過(guò)程控制指對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。 PLC 通過(guò)模擬量I/O 模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量（ Analong）和數(shù)字量（ Digital）之間的 A/D 轉(zhuǎn)換和 D/A 轉(zhuǎn)換，并對(duì)模擬量實(shí)行閉環(huán) PID（比例 積分 微分） 控制。 PLC 的模擬量 PID 控制控制功能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于輕工、化工、冶金、電力等行業(yè)。 (4) 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的 PLC 具有豐富的數(shù)據(jù)運(yùn)算（包括四則運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算等）、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。數(shù)據(jù)處理功能一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人柔性制造系統(tǒng)，也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品等工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 (5) 通訊聯(lián)網(wǎng) PLC 的通訊包括主機(jī)與遠(yuǎn)程 I/O 之間的通訊，多臺(tái) PLC 之間的通訊、 PLC和其它智河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 能控制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置等）之 間的通訊。 PLC 與其它智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)（ DCS,又稱(chēng)集散控制系統(tǒng)）。 PLC 的組成 PLC 主要有 CPU 模塊，輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。 圖 31 PLC 的結(jié)構(gòu)組成 CPU 模塊： CPU 模塊主要由微處理 器（ CPU 芯片）和存儲(chǔ)器組成。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)。 I/O 模塊： 輸入 (Input)模塊和輸出（ Output）模塊統(tǒng)稱(chēng) I/O 模塊，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和 CPU 模塊的橋梁。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(lèi)：一類(lèi)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(lèi)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 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(shū) 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。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。I/O 模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。 PLC 有兩種基本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行（ RUN）狀態(tài)與停止（ STOP）狀態(tài)。在運(yùn)行狀態(tài)， PLC 通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使 PLC的輸出及時(shí)響應(yīng)隨時(shí)變化的輸入信號(hào)，用戶 程序不是執(zhí)行了一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至PLC 停機(jī)或切換到 STOP 工作狀態(tài)。 除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)中， PLC 還要完成內(nèi)部處理，通訊處理等工作，一次循環(huán)可分為 5個(gè)階段。 掃描過(guò)程 內(nèi)部處理 通信服務(wù) 輸入處理 程序執(zhí)行 輸出處理 圖 32 PLC 的掃描過(guò)程 由于 PLC 采用循環(huán)掃描集中刷新的方法，導(dǎo)致輸入 /輸出時(shí)間滯后，但是一般情況下，這種響應(yīng)延遲僅幾十 MS，對(duì)于一般系統(tǒng)無(wú)關(guān)緊要，要是對(duì)時(shí)間有要話可以采用中斷進(jìn)行處理，例如高速計(jì)數(shù)。 4 基于 PLC 控制的中 央空調(diào)系統(tǒng) 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 中央空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 所謂“中央空調(diào)”是由一臺(tái)主機(jī)通過(guò)風(fēng)道過(guò)風(fēng)或冷熱水管或管線連接多個(gè)末端的方式來(lái)控制不同的房間以達(dá)到室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)目的的空調(diào)。 STOP RUN 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 一般酒店，大型商場(chǎng)用的是風(fēng)管式的中央空調(diào)，它的原理是主機(jī)通過(guò)通往各個(gè)空間區(qū)域的通風(fēng)管道將處理后的冷熱空氣輸送到位。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低、操控簡(jiǎn)便、噪音低，最主要的缺點(diǎn)是：各個(gè)區(qū)域（房間）控溫不準(zhǔn)確。 中央空調(diào)的工作原理與家用一樣，都是利用冷媒（運(yùn)輸熱量的媒質(zhì)叫冷媒）的物理原理把室內(nèi)的熱量帶到室外去達(dá)到制冷的效果。 中央空調(diào)工作過(guò)程如圖 41所示。 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(pán)管系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)和冷卻塔等組成。 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(pán)管，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度下降。冷卻水塔為冷凍主機(jī)提供冷卻水，冷卻水經(jīng)管道盤(pán)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。 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)。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(pán)管 風(fēng)機(jī)盤(pán)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(shū) 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。 工藝流程 冷水機(jī)組壓縮機(jī)把制冷劑壓縮，壓縮后的制冷劑進(jìn)入冷凝器，被冷卻水冷卻后變成液體，析出的熱量由冷卻水帶走 ，并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)吸收熱量，使冷凍水降溫，然后冷凍水進(jìn)入冷風(fēng)機(jī)盤(pán)管吸收空氣中的熱量。如此循環(huán)不已，把室內(nèi)的熱量帶出，達(dá)到降低環(huán)境溫度的目的。 控制要求 控制系統(tǒng)的基本操作功能設(shè)置為手動(dòng)和自動(dòng)兩種選擇，手動(dòng)功能主要是對(duì)設(shè)備單機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)保養(yǎng)時(shí)所選用，而自動(dòng)功能是由車(chē)間內(nèi)的各組空調(diào)處理機(jī)組或新風(fēng)機(jī)組的啟停來(lái)控制泵組工作的。在手動(dòng)或自動(dòng)的啟停操作時(shí)，冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵、制冷機(jī)組在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，按照順逆程序進(jìn)行啟動(dòng)和停止，并且在任何功能中有操作錯(cuò)誤時(shí)均為無(wú)效 ，以確保各組設(shè)備保持正常的操作狀態(tài)。主要的控制要求有以下幾點(diǎn)： （ 1）測(cè)量冷凍水供回水溫度及流量，從而計(jì)算空調(diào)實(shí)際的冷負(fù)荷，根據(jù)實(shí)際的冷負(fù)荷來(lái)決定冷水機(jī)組的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，達(dá)到最佳節(jié)能狀態(tài)。 （ 2）各設(shè)備的程序聯(lián)動(dòng)。啟動(dòng)：冷卻塔風(fēng)機(jī) — 冷卻水泵 — 冷凍水泵 — 冷水機(jī)組；停止：冷水機(jī)組 — 冷凍水泵 — 冷卻水泵 — 冷卻塔風(fēng)機(jī)。當(dāng)其中一臺(tái)冷卻水泵 /冷凍水泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用冷卻水泵 /冷凍水泵會(huì)自動(dòng)投入工作。 （ 3）測(cè)量冷凍水系統(tǒng)供回水管的壓差△ P=P1 P2 控制其旁通閥（ TV）的開(kāi)口度，使其維持壓差。 設(shè)計(jì)原則 （ 1）最 大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求 充分發(fā)揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。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。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。 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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。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。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。 （ 3）力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 （ 4）適應(yīng)發(fā)展的需要 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇 PLC、輸入 /輸出模塊、 I/O 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。 硬件電路主要實(shí)現(xiàn)：信號(hào)采集，控制信號(hào)輸出，水泵控制，故障報(bào)警等功能。其 系統(tǒng)邏輯框圖如圖 43 所示。 圖 43 系統(tǒng)邏輯框圖 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 5 某圖書(shū)館中央空調(diào)變頻節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì) 概述 在空調(diào)系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)空氣的凈化處理，使其溫度、濕度、清潔度等參數(shù)滿足人們?cè)O(shè)定的指標(biāo)，適應(yīng)人們生產(chǎn)和生活的需要。但是由于空調(diào)對(duì)能源的消耗很大，所以設(shè)計(jì)一個(gè)既能滿足人們的要求又能以最小的能耗運(yùn)行的空調(diào)是當(dāng)今制造業(yè)的設(shè)計(jì)理念。 負(fù)荷計(jì)算 空調(diào)負(fù)荷是指空調(diào)房間冷（熱）負(fù)荷和濕負(fù)荷?？照{(diào)房間冷（熱）負(fù)荷、濕負(fù)荷是確定空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量及空調(diào)設(shè)備容量的基本依據(jù)。室內(nèi)冷 （熱）負(fù)荷、濕負(fù)荷的計(jì)算以室外參數(shù)和室內(nèi)要求保持的空氣參數(shù)為依據(jù)。 《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)舒適性空調(diào)的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定是： （ 1）室內(nèi)溫度。夏季空調(diào)采用 22～ 28℃。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。冬季空調(diào)采用 18～24℃。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。 （ 2）室內(nèi)相對(duì)濕度。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。冬季空調(diào)應(yīng)采用 30%～ 60%，使用條件 無(wú)特殊要求時(shí)，可不受此限。 （ 3）室內(nèi)風(fēng)速。夏季空調(diào)不應(yīng)大于 ，冬季空調(diào)不應(yīng)大于 。 但是《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》中給出的數(shù)據(jù)是概括的，對(duì)于具體的民用建筑而言，由于各空調(diào)房間的使用功能各不相同，而其室內(nèi)空調(diào)參數(shù)也會(huì)有較大差異。我國(guó)有關(guān)部門(mén)還制定了某些特殊的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)。 對(duì)于民用建筑中不同用途房間的舒適性空調(diào)參數(shù)，可參見(jiàn)有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。因此查閱部分民用建筑的空調(diào)冷負(fù)荷概算指標(biāo)可以得出圖書(shū)館各室的冷負(fù)荷指標(biāo)見(jiàn)表 51： 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 表 51圖書(shū)館各室的冷負(fù)荷指 標(biāo) 圖書(shū)館各室名稱(chēng) 冷負(fù)荷指標(biāo)（ mW 2/ ） 會(huì)堂、報(bào)告廳 269 展覽廳、陳列室 177 圖書(shū)館閱覽室 121 辦公室 131 小會(huì)議室 235 休息廳 370 研究室 140 貴賓室 120 大會(huì)議廳 358 中廳 180 圖書(shū)館各層分布及面積為：（ m2 ） 地下室：校史展覽室： 33750；貴賓室： 5625；會(huì)議室： 5625 一層：休息廳： 5625；報(bào)告廳： ；中廳： 45000；辦公室： ； 休息茶座 :；大會(huì)議室： 22500 二層：閱覽室