基于PLC的中央空調控制系統(tǒng)畢業(yè)論文
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1、廣東水利電力職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 畢 業(yè) 論 文 課題名稱:基于PLC的中央空調控制系統(tǒng) 學生姓名: 學 號: 專 業(yè): 電氣自動化技術 班 級:電氣自動化技術 指導老師: 2011 年 12 月 25 日 - 18 - 摘 要 中央空調系統(tǒng)是大型建筑物不可缺少的配套設施之一,其電能的消耗非常大。由變頻器、PLC構成的控制系統(tǒng)應用在中央空調的冷
2、卻水泵和冷凝水泵的節(jié)能改造中,使冷卻水泵和冷凍水泵能隨空調負荷的變化而自動變速運行,達到顯著節(jié)能效果。本文介紹了中央空調的主要組成,分類以及工作原理;介紹了中央空調的控制技術的特點、結構和類型; 分析了中央空調的控制要求,給出了其設計流程圖,編寫了PLC 梯形圖,設計中央空調的PLC 控制系統(tǒng),并進行調試運行。隨著變頻技術的日益成熟,利用變頻器、PLC、數(shù)模轉換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機結合,構成溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng),自動調節(jié)水泵的輸出流量,達到節(jié)能目的提供了可靠的技術條件。 關鍵詞:中央空凋;變頻器;PLC ABSTRACT The central air co
3、nditioning system is a large building,one of the indispensable facilities,its power consumption is very heavy.By the frequency converter,PLC control system composed of the central air conditioning cooling water pump and Condensate pump energy-saving,allowing the cooling water pump and Condensate pum
4、p can cope with changes in air conditioning load of the automatic transmission operation,to achieve significant energy savings. This paper mainly introduces the main composition of central air-conditioning,classification and working principle.It introduces the control technology of central air condi
5、tioning the characteristics, structure and type. Itanalyzes the central air conditioning control requirements, gives the design flow chart, write PLC ladder diagram, the design of central air-conditioning and PLC control system, test and operation.With the fast maturity of Frequency Conversion Techn
6、ology, using organic combination of inverter, PLC, digital analog conversion module, temperature sensor and temperature module to thermoelectric closed-loop automatic control technology which can adjust output flow rate automatically to save energy. Key words:central air conditioning; convener;PLC
7、; 目 錄 摘要................................................................Ⅰ ABSTRACT............................................................Ⅱ 前 言...............................................................Ⅴ 第一章、緒論 1.1中央空調系統(tǒng)簡介.......................................1 1.2、中央空調原理圖及各結構的作用.
8、.................5 1.3、空調控制系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.........................................8 1.4、中央空調控制系統(tǒng)設計中的一般控制方法和技術 …………………………………………………………… 第二章、中央空調控制系統(tǒng)的設計 2.1、基于PLC的控制系統(tǒng)設計方案............................................9 2.2、中央空調變頻調速系統(tǒng)的控制依據(jù).................................11 2.3、中央空調使用PlC、變頻器的總體方案設計.....
9、................................19 2.3.1、總體控制原理..............................................19 2.3.2、冷凍水泵和冷卻水泵控制原理..............................................21 2.2.3、變頻器變頻調速.............................................23 2.4、PLC,變頻器的I/O分配及系統(tǒng)外部接線...............................................
10、..36 第三章、軟件設計 3.1、系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境介紹......................................39 3.2、系統(tǒng)軟件開發(fā)語言介紹......................................41 3.3、系統(tǒng)軟件設計主流程圖.....................................44 3.4、按鍵模塊程序設計............................................46 3.5、紅外線接收部分程序設計....................................48
11、3.6、串口通訊部分程序設計.....................................50 3.7、游戲界面程序設計(VB程序設計).........................52 第四章、設計心得...................................................56 參考文獻..............................................................58 致謝.............................................................
12、......59 附錄 附錄一 元器件清單……………………………………………....60 附錄二 系統(tǒng)硬件原理圖………………………………………....61 附錄三 系統(tǒng)硬件PCB圖………………………………………....62 附錄四 硬件實物圖 ……………………………………….... ...63 附錄五 游戲實物圖 ………………………………………........64 前 言 在傳統(tǒng)的中央空調系統(tǒng)中,冷凍水、冷卻水循環(huán)用電約占系統(tǒng)用電的12%“14%,并且在冷凍主機低負荷運行中,其耗電更為明顯,冷凍水、冷卻水循環(huán)用電約達30%’40%。因此對冷凍水
13、、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的能量自動控制是中央空調節(jié)能改造的重要組成部分。本文著重介紹PL C、變頻器在冷卻水泵節(jié)能循環(huán)方面的應用。中央空調采用變頻調速技術,使電機在很寬范圍內(nèi)平滑調速,可將所有節(jié)流閥去掉,使管道暢通,可免去節(jié)流損耗。通過改變電機轉速而改變水的流速,從而改變水的流量,達到制冷機的正常工作要求和平衡熱負荷所需冷量要求,從而達到節(jié)能的目的。電機的變頻調速系統(tǒng)是由PLC控制器進行切換和控制的。中央空調系統(tǒng)在設計時是按實際最大制冷需求量來考慮的, 其冷卻泵、冷凍泵按單臺設備的最大工況來考慮,而在實際使用中有90%多的時間, 冷卻泵、冷凍泵都工作在非滿載狀態(tài)下。以往通常用閥門、自動閥調節(jié)冷卻水、冷
14、凍水的流量和速度達到調節(jié)環(huán)境溫度的目的, 這不僅增大了系統(tǒng)節(jié)流損失, 而且由于對空調的調節(jié)是階段性的,造成整個空調系統(tǒng)工作在波動狀態(tài)。而在冷卻泵、冷凍泵上加裝變頻器實現(xiàn)變頻節(jié)能, 則是一勞永逸解決問題的辦法。利用變頻器的軟啟動功能及平滑調速的特點可實現(xiàn)對系統(tǒng)的平穩(wěn)調節(jié), 使系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定, 并延長機組及網(wǎng)管的使用壽命。 本文討論利用PLC 自身可靠性高的優(yōu)點實現(xiàn)對中央空調變頻調速系統(tǒng)的高精度控制的一種方案。同時, 通過觸摸屏和PLC 結合使用, 利用觸摸屏強大的人機交互功能,對中央空調系統(tǒng)的運行狀況進行實時監(jiān)控。 通過變頻控制調節(jié),中央空調系統(tǒng)的水、風系統(tǒng)耗電水平可降低30%~60%,主
15、機系統(tǒng)可節(jié)電10%以上,總體系統(tǒng)節(jié)電可達40%左右。因此中央空調用戶應用變頻節(jié)能控制系統(tǒng)不僅有著良好的直接經(jīng)濟收益,還能達到節(jié)約能源消耗,有利于環(huán)境保護的社會效益。 第一章 緒 論 1.1 中央空調系統(tǒng)簡介 中央空調概念: 空氣調節(jié)(簡稱空調) , 就是把經(jīng)過一定處理后的空氣, 以一定的方式送入室內(nèi), 使室內(nèi)空氣的溫度、相對濕度、清潔度和流動速度等控制在適當?shù)姆秶鷥?nèi)以滿足生活舒適和生產(chǎn)工藝需要的一種專門技術。中央空調系統(tǒng)是由一臺主機(或一套制冷系統(tǒng)或供風系統(tǒng))通過風道送風或冷熱水源帶動多個末端方式來達到室內(nèi)空氣調節(jié)的目的的空調系統(tǒng)。 1.2、 中央空調原理圖及各結構的作用
16、 中央空調結構原理圖 如圖,中央空調系統(tǒng)主要由以下幾部份組成: (1)冷凍機組 1.這是中央空調的“制冷源”,通往各個房間的循環(huán)水由冷凍機組進行“內(nèi)部熱交換”,降溫為“冷凍水”。 2.冷卻水塔用于為冷凍機組提供“冷卻水”; 3.“外部熱交換”系統(tǒng)由兩個循環(huán)水系統(tǒng)組成; (1)冷凍水循環(huán)系統(tǒng) 由冷凍泵及冷凍水管道組成。從冷凍機組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道,在各房間內(nèi)進行熱交換,帶走房間熱量,使房間內(nèi)的溫度下降。 從冷凍機組流出、進入房間的冷凍水簡稱為“出水”:流經(jīng)所有的房
17、間后回到冷凍機組的冷凍水簡稱為“回水”。 (2)冷卻水循環(huán)系統(tǒng) 由冷凍泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷凍機組進行熱交換,使水溫冷卻的同時,必將釋放大量的熱量。該熱量被冷卻水吸收,使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔,使之在冷卻塔與大氣進行熱交換,然后在將降了溫的冷卻水,送回到冷卻機組。如此不斷循環(huán),帶走了冷凍機組釋放的熱量。 流進冷凍機組的冷卻水簡稱為“進水”;從冷凍機組流回冷卻塔的冷卻水簡稱為“回水”。 4.冷卻風機有兩種: (1)室內(nèi)風機 安裝于所有需要降溫的房間內(nèi),用于將由冷凍水冷卻了的冷空氣吹入房間,加速房間內(nèi)的熱
18、交換。 (2)冷卻塔風機 用于降低冷卻塔中的水溫,加速將“回水”帶回的熱量散發(fā)到大氣中去。 可以看出,中央空調系統(tǒng)是工作過程室一個不斷地進行熱交換的能量轉換過程。在這里,冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)是能量的主要傳遞者。因此,對冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制便是中央空調控制系統(tǒng)的重要組成部份。 1.3、空調控制系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 伴隨著計算機控制技術的發(fā)展, 世界上HVAC 系統(tǒng)的控制從五十年代就開始采用氣動儀表控制系統(tǒng), 六十年代改進為電動單元組合儀表,七十年代采用小型專用微型計算機進行集中式控制, 直到1984 年, 美國哈特福德市第一棟采用微型計算機集散式控制系統(tǒng)
19、大廈的出現(xiàn), 標志著智能建筑時代的開始。集散式(即集中管理、分散控制) 自控系統(tǒng), 目前技術趨于成熟, 主要技術特征是采用了DDC ( Direct Digital Control ) 。作為控制系統(tǒng)中的主要單元控制器,目前國內(nèi)外主要采用的是常規(guī)PLC 的PID 控制, 因其控制簡單, 實用, 成本低、技術成熟, 易于實現(xiàn), 參數(shù)調整方便, 并且具有一定的魯棒性, 在空氣調節(jié)中的應用比較廣泛。 1982 年Shavit 和Brandt 等對由控制閥門和執(zhí)行器實現(xiàn)溫度和濕度控制的不同特性做了研究。1984 年Shavit 和Brandt 對PID 控制的廢氣溫度控制系統(tǒng)的單位階躍響應做了仿真研
20、究。1995 年Kalman 等人將PID 控制用于壓縮機和蒸發(fā)器的電極速度調節(jié), 以實現(xiàn)制冷去濕, 并建立了系統(tǒng)的數(shù)學模型以及PID 算法的三個參數(shù)的解析整定方法, 同時給出了系統(tǒng)的兩種控制策略。實際上, 現(xiàn)在大多數(shù)空調都是采用PID 控制。雖然PID 控制在空氣調節(jié)中廣泛使用, 但是由于PID 算法只有在系統(tǒng)模型參數(shù)不隨時間變化的情況下才取得理想效果。當一個己經(jīng)調整好參數(shù)的PID控制器被應用于另外一個具有不同模型參數(shù)的系統(tǒng)時, 系統(tǒng)的性能就會變差,甚至不穩(wěn)定。再加上空調系統(tǒng)高度::11二線性以及溫濕度之間的強梢合關系,研究者們又轉向了其他高級控制方法, 如最優(yōu)控制、自適應控制、模糊控制及神
21、經(jīng)網(wǎng)絡控制。 智能控制與傳統(tǒng)的PID 控制相比, 它不完全或不依賴于被控對象的精確數(shù)學模型, 同時具有自尋優(yōu)特點。并且在整個控制過程中, 計算機在線獲取信息和實時處理并給出控制決策。通過不斷的優(yōu)化參數(shù)和尋找控制器的最佳結構形式。以獲取整體最優(yōu)控制性能。由于空調系統(tǒng)是一個大滯后、多干擾、大慣性的系統(tǒng), 獲取它的精確模型很困難, 所以智能控制器成為中央空調系統(tǒng)中研究的熱點。1985 年日本" 三菱童工" 就開發(fā)出了以溫度恒定為目標的模糊變頻空調控制器。香港的Albert.R.So 等人于1 994 年開發(fā)出空調機組的熱舒適性模糊邏輯控制器。同年, 香港的S.Huang 和美國的Nelso 對基于
22、規(guī)則的模糊邏輯控制在空調系統(tǒng)的應用做了實驗研究, 給出了建立和校正模糊控制規(guī)則的策略,并分析了控制器的多階繼電器特性。1999 年Kasahara 等設計了自適應PID 控制器, 此控制器可以應用于被控模型不太精確的場所。Ghi aus 則證明了熱交換過程這一非線性過程可以用模糊控制來較好的實現(xiàn), 并且可以克服PID 控制過程出現(xiàn)的超調。國內(nèi)學者對智能控制在空調中的應用研究成果也有很多。吳愛國等研究了參數(shù)自尋優(yōu)模糊控制器在中央空調溫度控制系統(tǒng)中的應用, 該控制器在綜合輸入的的比例因子和輸出的比例因子對系統(tǒng)中央空調控制系統(tǒng)的影響后,采用了在輸入的比例因子后加入加權因子的方法,優(yōu)化了控制效果,同時
23、很多文獻也給出了廣義預測控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制在空調系統(tǒng)中的應用。采用空調負荷預測作為優(yōu)化控制的手段,張韜等對自回歸平均法在空調系統(tǒng)中的應用進行了分析和研究, 并在此基礎上就如何提高預測算法的準確性和實用性提出了一些想法, 該方法可以實現(xiàn)空調系統(tǒng)的在線識別和預測,但其預測結果的精度還不太理想, 所以還有待改進。 綜上可知, 智能控制是今后控制界發(fā)展的必然趨勢, 隨著計算機技術和智能控制理論的發(fā)展, 智能控制必將在空調系統(tǒng)中得到廣泛的應用。 1.4、中央空調控制系統(tǒng)設計中的一般控制方法和技術 控制方法 1.模糊控制 模糊控制是近年來發(fā)展最快的一項控制技術,已成功地應用于各種各樣的控制系統(tǒng)中
24、。因為引入了人類的邏輯思維方式,使得模糊控制器具有一定的自適應控制能力,較強的魯棒性和穩(wěn)定性,因而特別適用于難以用精確數(shù)學模型表示的實際系統(tǒng)。 模糊控制的核心是模糊控制器,它是按照人的實際操作經(jīng)驗通過模糊算法模仿人的操作策略,實現(xiàn)以機器代替人的生產(chǎn)過程的自動控制設備。實質上反映的是輸入語言變量和輸出語言變量以及語言規(guī)則的模糊定量關系和算法結構。 2.神經(jīng)網(wǎng)絡控制 神經(jīng)網(wǎng)絡是模仿人腦神經(jīng)系統(tǒng),它是以一種簡單計算——處理單元(神經(jīng)元) 為節(jié)點,采用某種網(wǎng)絡拓撲結構構成的活動網(wǎng)絡,能從微觀結構和性能上對人腦抽象、簡化,反映人腦功能的信息處理、學習、聯(lián)想、模式分類、記憶等若干基本特征。神經(jīng)網(wǎng)絡在
25、控制領域中的應用主要有兩種,一是用于系統(tǒng)建模,二是用于構造控制器。 神經(jīng)網(wǎng)絡控制對環(huán)境變化具有極強的自學習能力的優(yōu)點,可以引入設計者的經(jīng)驗,對非線性對象以及時變參數(shù)對象都可以取得較好的控制效果,具有較好的魯棒性。 3. PID控制 目前在空調控制系統(tǒng)中采用最多的依然是PID控制,這種方法簡單,便于實現(xiàn),但參數(shù)整定較為困難,在實際中我們往往是根據(jù)經(jīng)驗來手動設定空調對象的特性參數(shù),且一組整定的參數(shù)只能在較少的控制范圍內(nèi)有較好的控制效果,這樣往往設定的參數(shù)并不完全符合實際工程所需的對象特性參數(shù),PID控制對這類對象的控制效果并不理想。 控制技術 中央空調系統(tǒng)的控制有3 種控制方式:早期的繼
26、電器控制系統(tǒng)、直接數(shù)字式控制器DDC 以及PLC(可編程序控制器)控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故|璋率高,系統(tǒng)復雜, 功耗高等明顯的缺點己逐漸被人們所淘汰, 直接數(shù)字式控制器DDC 雖然在智能化方面有了很大的發(fā)展。但由于DDC 其本身的抗干擾能力問題和分級分步式結構的局限性而限制了其應用范圍。相反, PLC 控制系統(tǒng)以其運行可靠、使用與維護均很方便, 抗干擾能力強,適合新型高速網(wǎng)絡結構這些顯著的優(yōu)點使其逐步得到廣泛的應用。 中央空調控制系統(tǒng)是由變頻器、溫度傳感器、壓力傳感器、露點溫度傳感器、煙霧偵測器、室內(nèi)靜壓傳感器、濾網(wǎng)壓差開關、風機壓差開關、外氣溫濕度傳感器、可編程控制器( PLC )
27、以及人機界面等幾部分組成。它根據(jù)空調系統(tǒng)需要控制部位的參數(shù)(如冷卻水溫度等),由PLC 來控制調整冷卻水電機、冷凍水電機等機組動力單元的運行狀態(tài), 在精確進行溫度控制的同時, 大幅度的節(jié)約了電能。自動控制理論通過傳遞函數(shù)的數(shù)學描述, 以根軌跡法和頻率法作為分析和綜合系統(tǒng)的基本方法求解不同生產(chǎn)過程的PID 經(jīng)典控制理論,發(fā)展到目前更高級的智能控制?,F(xiàn)代自動控制技術使空調控制技術由最初的手動調節(jié)發(fā)展到單環(huán)節(jié)的自動調節(jié),再到各環(huán)節(jié)的聯(lián)合控制, 從而形成完整的中央空調的自動控制系統(tǒng)。 目前,在中央空調控制器的設計大體上有單片機控制和PLC控制兩種形式。這兩種形式各有特點,單片機控制成本較低,生產(chǎn)制造
28、容易;缺點是穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾能力較差,電子元件的質量無法保證,生產(chǎn)廠家和使用廠家維護費用較高。PLC控制系統(tǒng)的最大特點是可靠性和穩(wěn)定性高、抗干擾能力強。它的許多的功能是依靠軟件技術來實現(xiàn)的,這樣可減少外圍硬件的使用,從而減少了故障發(fā)生的幾率,通常PLC都具有5~10萬h的正常運行壽命。隨著PLC技術的不斷發(fā)展,PLC已經(jīng)逐步在暖通空調領域,特別在工藝性空調中得到廣泛的應用,并且各PLC生產(chǎn)廠家推出適用于各類過程控制的智能專用模塊,但是,這些專用模塊價格昂貴,需使用專用編程設備,成本高,通用性差。 第二章 中央空調控制系統(tǒng)的設計 2.1
29、、基于PLC的控制系統(tǒng)設計方案 控制系統(tǒng)設計要求和內(nèi)容如下: 1.控制要求 設計一個中央空調水系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng),并在實訓室完成模擬調試。其控制要求如下: (1)循環(huán)水系統(tǒng)配有冷卻水泵兩臺M1和M2,冷凍水泵兩臺M3和M4,均為一用一備,冷卻水泵和冷凍水泵的控制過程相似。 (2)正常情況下,系統(tǒng)運行在變頻節(jié)能狀態(tài),其上限運行頻率為50Hz,下限運行頻為30Hz,當節(jié)能系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,可以進行手動工頻運行。 (3)在變頻節(jié)能狀態(tài)下可以自動調節(jié)頻率,也可以手動調節(jié)頻率,每次的調節(jié)量為0.5Hz。 (4)自動調節(jié)頻率時,采用溫差控制,兩臺水泵可以進行手動輪換。 (5)上述的所有操作都
30、通過觸摸屏來進行。 2.控制系統(tǒng)的I / O分配及系統(tǒng)接線 根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求,確定I/O分配,模擬量處理模塊采用FX2N-4AD-PT 特殊功能模塊、FX2N-2DA模塊。根據(jù)控制要求及I/O分配,畫出控制系統(tǒng)接線圖。 3.觸摸屏畫面制作 根據(jù)系統(tǒng)控制要求,制作觸摸屏畫面。 4.程序的編制 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求,編制程序。 5.變頻器參數(shù)設置 根據(jù)系統(tǒng)控制要求,設置變頻器參數(shù)。 6.系統(tǒng)調試 (1)根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求,畫出控制系統(tǒng)接線圖。 (2)設定參數(shù),按上述變頻器的設定參數(shù)值設置變頻器的參數(shù)。 (3)輸入程序,將設計的程序正確輸入PLC中。 (4)觸摸屏
31、與PLC的通信調試,將制作好的觸摸屏畫面?zhèn)魉徒o觸摸屏,并將觸摸屏與PLC連接好,通過操作觸摸屏上的觸摸鍵,觀察觸摸屏指示和PLC輸出指示燈的變化是否按要求指示,否則,檢查并修改觸摸屏畫面或PLC程序,直至指示正確。 (5)手動調速的調試,將PLC、變頻器、FX2N-4AD-PT、FX2N -2DA連接。調節(jié)FX2N-2DA的零點和增益,通過觸摸屏手動操作,觀察變頻器的輸出頻率。 (6)自動調速的調試,在手動調速成功的基礎上,將兩個溫度傳感器放入溫度不同的水中,通過變頻器的操作面板觀察變頻器的輸出是否符合要求,否則,修正進水、出水的溫度值,使出進水溫差與變頻器輸出的頻率相符。 (7)空載調
32、試,連接好各種設備(不接電動機),進行PLC、變頻器、特殊功能模塊的空載調試。分別在手動調速和自動調速的情況下,通過變頻器的操作面板觀察變頻器的輸出是否符合要求,否則,檢查系統(tǒng)接線、變頻器參數(shù)、PLC程序,直至變頻器按要求運行。 (8)系統(tǒng)調試,正確連接好全部設備,進行系統(tǒng)調試,觀察電動機能否按控制要求運行,否則,檢查系統(tǒng)接線、變頻器參數(shù)、PLC程序,直至電動機按控制要求運行。 2.2、中央空調變頻調速系統(tǒng)的控制依據(jù) 中央空調系統(tǒng)的外部熱交換兩個循環(huán)系統(tǒng)來完成。循環(huán)水系統(tǒng)的回水與進(出)水溫度之差,反映了需要進行熱交換的熱量。因此,根據(jù)回水與進水(出)水溫度之差來控制循環(huán)水的流動速
33、度,從而控制了進行熱交換的速度,是比較合理的控制方法。 (1)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制 由于冷凍水的回水溫度是冷凍機組“冷凍”的結果,常常是比較穩(wěn)定的。因此,單是回水溫度的高低就足以反映房間內(nèi)的溫度。所以,冷凍泵的變頻調速系統(tǒng),可以簡單地根據(jù)回水溫度進行如下控制:回水溫度高,說明房間溫度高,應該提高冷凍泵的轉速,加快冷凍水的循環(huán)速度;反之,回水溫度低,說明房間溫度低,可降低冷凍泵的轉速,減緩冷凍水的循環(huán)速度,以節(jié)約能源。簡言之,對于冷凍水循環(huán)系統(tǒng),控制依據(jù)是回水溫度,即通過變頻調速,實現(xiàn)水的恒溫度控制。 (2)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制 由于冷卻塔的水溫是隨環(huán)境溫度而變的其單
34、側水溫度不能準確地反映冷凍機組內(nèi)產(chǎn)生熱量的多少。所以,對于冷卻泵,以進水和回水間的溫差作為控制依據(jù),宙實現(xiàn)進水和回水的恒溫差控制是比較合理的。溫差大,說明冷凍機組產(chǎn)生的熱量大,應提高冷卻泵的轉速,增大冷卻水的循環(huán)速度;溫差小,說明冷凍機組產(chǎn)生的熱量小,可以降低冷卻泵的轉速,減緩冷卻水的循環(huán)速度,以節(jié)約能源。 2.3、中央空調使用PlC、變頻器的總體方案設計 設計方案結構圖如下 1. 總體控制原理 在圖2 中.PLC 是采用三菱公司生產(chǎn)的型號為FX2N-48M的PLC. 變頻器也采用三菱公司生產(chǎn)的型號為FR-A540 的變頻器。 圖2 PCL 變頻器控制總體設計方案圖 整
35、個系統(tǒng)是以PLC 作為控制的核心,由PLC 控制冷凍水泵、冷卻水泵的啟停,再由冷凍水泵、冷卻水泵的接觸器向制冷機發(fā)出聯(lián)鎖信號控制整個系統(tǒng)的開啟、停止;控制冷凍水泵的制冷、制熱模式的切換;處理溫差的反饋控制;控制冷卻塔的開啟個數(shù):控制冷卻水、冷凍水變頻器加減速等等。 在系統(tǒng)運行前,需進行變頻器最小工作頻率的設定。該方案在保證最末端設備冷凍水、冷卻水流量供給的情況下,確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率如(30Hz). 將其設定為工作下限頻率并鎖定,此時相對應的冷凍水、冷卻水的溫差在1 ℃-3 ℃之間的某一理想的基值。變頻器的頻率調節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)主管、冷卻水系統(tǒng)主管上的溫度傳感器檢測
36、出水、進水溫度,再經(jīng)由溫差控制器、溫度A\D 轉換成數(shù)字開關信號反饋到PLC. 由PLC 來控制變頻器的頻率增減,從而控制水泵的運轉速度,達到節(jié)能的目的。 2. 冷凍水泵控制原理(冷卻泵控制原理相同) 控制原理說明如下: 通過溫度傳感器,將冷凍機的回水溫度和出水溫度送入溫差控制模塊,并計算出溫差值,然后通過溫度A\D 轉換器進行A\D 模數(shù)轉換成控制信號傳送到PLC ,由PLC 來控制變頻器的輸出頻率,從而控制冷凍泵電機轉速,調節(jié)出水的流量,控制熱交換的速度。溫差大,說明室內(nèi)溫度高,系統(tǒng)負荷大,應提高冷凍水泵的轉速,加快冷凍水的循環(huán)速度和流量,加快熱交換的速度;反之溫差小,則說明室內(nèi)
37、溫度低,系統(tǒng)負荷小,可降低冷凍水泵的轉速,減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量,減緩熱交換的速度以節(jié)約電能。制冷模式下冷凍水泵系統(tǒng)冷凍回水溫度大于設定溫度時頻率應上調,當溫度傳感檢測到的冷凍水回水溫越高,變頻器的輸出頻率越低。 3. 變頻器變頻調速 如果冷凍水的回水和出水溫差大,說明室內(nèi)溫度高、系統(tǒng)負荷大,應提高冷凍水泵的轉速,加快冷凍水的循環(huán)速度和流量, 加快熱交換的速度;反之若溫差小,則說明室內(nèi)溫度低、系統(tǒng)負荷小,可降低冷凍水泵的轉速,以節(jié)約能源。冷卻水的進水出水溫差大,說明冷水機組負荷大,需冷卻水帶走的熱量大,應提高冷卻泵的轉速,加大冷卻水的循環(huán)量;溫差小,則說明冷水機組負荷小,可降低冷卻泵
38、的轉速,以節(jié)約能源。通過安裝在冷凍水系統(tǒng)主管、冷卻水系統(tǒng)主管上的溫度變送器將出水、進水溫度轉換成4~20mA 信號,再經(jīng)A/D 轉換模塊FX2n-4AD 轉換成數(shù)字信號反饋到PLC,由PLC 定時采集溫度值, 計算出冷凍水、冷卻水實際溫差值,與給定溫差值比較并進行PID 運算, 運算結果經(jīng)過D/A 轉換模塊FX2n-2DA 轉換后輸入到變頻器的外部模擬量信號控制端,控制變頻器的輸出頻率, 從而控制水泵的運轉速度,實現(xiàn)冷卻泵進出水和冷凍泵供回水的恒溫差控制,達到節(jié)能的目的。當冷凍水泵、冷卻水泵需要在工頻下運行時, PLC 可自動切換至工頻運行接觸器組。 2.4、PLC,變頻器的I/O分配及系統(tǒng)
39、外部接線 設計心得 隨著畢業(yè)日子的到來,畢業(yè)設計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結,但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗,而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多,以前老是覺得自己什么東西都會,什么東西都懂,有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計,我才明白學習是一個長期積累的過程,在以后的工作、生活中都應該不斷的學習,努力提高自己知識和
40、綜合素質。 在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了,同學之間互相幫助,有什么不懂的大家在一起商量,聽聽不同的看法對我們更好的理解知識,所以在這里非常感謝幫助我的同學。 我的心得也就這么多了,總之,不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多,真是萬事開頭難,不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外,還得出一個結論:知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值!有些東西以為學會了,但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事,所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。 在此要感謝我的指導老師韓琳對我悉心的指導,感謝老師給我的幫助。在設計過程中,我通過查閱大量有關資料,與同學交流經(jīng)驗
41、和自學,并向老師請教等方式,使自己學到了不少知識,也經(jīng)歷了不少艱辛,但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西,也培養(yǎng)了我獨立工作的能力,樹立了對自己工作能力的信心,相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力,使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好,但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富,使我終身受益。 參考文獻 單片機實用技術………………………崔華 蔡炎光 主編 清華大學出版社 單片機通信技術與工
42、程實踐……求是科技 編著 人民郵電出版社 51單片機應用系統(tǒng)開發(fā)典型實例…..戴佳、 苗龍、 陳斌 編著 中國電力出版社 單片機原理及應用………………. 曹 薇 謝云敏 主編 中國水利水電出版社 無線電元器件精匯………………《無線電》編輯部 編著 人民郵電出版社 單片機接口技術與應用……….……朱善君 孫新壓 吉吟東 編
43、著 清華大學出版社 元器件自學通………………………………….龔華生 等編著 電子工業(yè)出版社 元器件及實用電路……………………胡斌 編著 電子工業(yè)出版社 電子電路及電子器件………………..郭培源 主編 高等教育出版社 Visual Basic程序設計簡明教程………龔沛曾 陸慰民 楊志強編著 高等教育出版社 電子技術…………………………………………………付植桐 主編 高等教育出版社 附 錄 附錄一 元器件清單: 附錄二 系統(tǒng)硬件原理圖 附錄三 系統(tǒng)硬件PCB圖 附錄四 硬件實物圖 附錄五 游戲界面圖
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