基于plc控制的中央空調節(jié)能改造-畢業(yè)設計-畢業(yè)論文

1、<p>　　調各子系統(tǒng)風量、水流量等負荷工況參數按負荷情況得到適時調節(jié)，不但能改善系統(tǒng)的調節(jié)品質，達到閥門、風門節(jié)/回流調節(jié)、變極調速等落后調節(jié)方式所不能相比的調節(jié)性能，改善空調的舒適性；更能達到節(jié)約大量電能，降低設備運行噪聲，延長設備使用壽命、減輕設備維護工作量及費用的理想運行效果。 </p><p>　　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%，主機系統(tǒng)可節(jié)電10%以上

2、，總體系統(tǒng)節(jié)電可達40%左右。用戶可在設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。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。 </p><p>　　第二章 中央空調系統(tǒng)介紹</p><p>　　§2.1中央空調系統(tǒng)簡介</p><p>　　中央空調一般包含以下組成部分：制冷系

3、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)，某些高級中央空調系統(tǒng)還有新風機，通過控制室內CO2含量適量引入室外新風，讓在室內活動的人感到舒適。</p><p>　　中央空調系統(tǒng)耗電量很大，一般占整個建筑物耗電量的40%左右，尤其是早期設計的中央空調系統(tǒng)，存在很大的冗余，這也是中央空調的節(jié)能之所在。</p><p>　　§2.2中央空調原理圖及各結構的作用</p>

4、;<p>　　圖1-1 中央空調結構原理圖</p><p><b>　　制冷主機：</b></p><p>　　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（一般經過制冷主機制冷后的水溫在7℃左右），這是中央空調冷源提供的地方，通過制冷主機冷凍的冷媒水由冷凍水泵送入空調房間。</p><p><b>　　冷凍水

5、泵：</b></p><p>　　制冷主機的制冷劑被降到冷卻水的溫度后，經過節(jié)流閥，溫度變的更低，這時用水將冷量帶走，這部分水稱為冷凍水，冷凍水帶走制冷劑的冷量后，再到空調系統(tǒng)末端（如風機盤管，空調機組）與空氣換熱，溫度升高后再回到冷水機組內帶走制冷劑冷量，這樣構成冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)上的泵稱為冷凍水泵。</p><p><b>　　冷卻水泵：</b>

6、;</p><p>　　制冷劑在冷水機組里循環(huán)，經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，冷卻水通過冷卻水泵把制冷主機所產生的熱量帶走，再經過冷卻塔把熱量釋放到空氣中，然后回到冷水機組，這樣構成一個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)上的泵是冷卻水泵。要清楚，空調系統(tǒng)通過三個循環(huán)把室內的熱量傳到室外：冷凍水循環(huán)，制冷劑循環(huán)，冷卻水循環(huán)。</p><p><b>　　冷

7、卻塔：</b></p><p>　　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生的廢熱的一種設備。通過冷卻水泵將溫度較高的水送上冷卻塔，通過冷卻塔噴頭，讓水自上而下流動，一方面，通過自然空氣帶走水中熱量；另一方面，通過冷卻風機帶動空氣加速運動，通過空氣帶走熱量的同時加快蒸發(fā)，讓水溫降低。溫度降低后的冷卻水再次循環(huán)進入制冷主機，帶走制冷主機產生的廢熱，如此循環(huán)。</p>&

8、lt;p><b>　　風機盤管：</b></p><p>　　風機盤管空調系統(tǒng)是將由風機和盤管組成的機組直接放在房間內，工作時盤管內根據需要流動熱水或冷水，風機把室內空氣吸進機組，經過過濾后再經盤管冷卻或加熱后送回室內，如此循環(huán)以達到調節(jié)室內溫度和濕度的目的。</p><p>　　第三章 中央空調系統(tǒng)節(jié)能可行性分析</p><p>　　&

9、#167;3.1 中央空調現狀</p><p>　　通常在中央空調系統(tǒng)設計中，建筑物的中央空調系統(tǒng)通常按極端環(huán)境條件去計算空調負荷，即以其最大冷（熱）負荷的1.1~1.5倍去確定空調主機及外圍設備的額定容量。然而由于氣候條件、環(huán)境溫度、使用時間、空調房間內人數等因素的變化，實際出現最大冷（熱）負荷的時間，每年不超過10h~20h?？照{冷凍、冷卻水泵設計揚程和流量比實際需要的揚程和流量高出很多，空調風機的設計供風量

10、也比實際需要的風量大，只要啟動中央空調主機，水泵和風機都在工頻50HZ下運行，也就是一直在滿負荷狀態(tài)下工作，從而造成整個系統(tǒng)的能源利用效率比較低，導致電能的嚴重浪費，這也是中央空調節(jié)能的可行性之所在。利用節(jié)能裝置可大大降低水泵電機運行頻率，從而降低電機轉速，使循環(huán)水流量恰到好處地根據空調房間的需要與制冷量實時匹配，從而輕而易舉地將部分電能節(jié)約下來。特別是對長年運行在日夜變化，季節(jié)變化，使用面積的變化而引起制冷量需求變化的系統(tǒng)，節(jié)能效果更

11、為明顯。 </p><p>　　§3.2 節(jié)能的可行性分析</p><p>　　風機水泵類負載：P（負載）=Q（流量）×H（揚程），當電機轉速從N降至N’時，流量Q’，揚程H’及軸功率P’的關系如下：</p><p>　　Q’=Q（N’/N） H’=H（N’/N）2， P’=P（N’/N）3</p><p>　　根據上面公

12、式可以看出，當電機轉速下降時，流量按線性關系變化，而電功率按立方關系方式變化，例如，電機功率為15KW，當其轉速為原來的4/5時，耗電功率為7.68KW，即耗電為原來的51.2%，節(jié)電48.8%，從而大大節(jié)約電能。那么根據上面的公式分析，如果我們能根據負載情況實時改變電機的轉速即可達到節(jié)能的目的。</p><p>　　根據異步電動機原理：n=60f/p(1-s)，式中： </p><p>

13、<b>　　n:轉速</b></p><p><b>　　f:頻率</b></p><p><b>　　p:電機磁極對數</b></p><p><b>　　s:轉差率</b></p><p>　　由上式可見，調節(jié)異步電機的轉速有3種方法，改變電源頻率、改

14、變電機磁極對數、改變轉差率。在以上調速方法中，變頻調速性能最好，調速范圍大，靜態(tài)穩(wěn)定性好，運行效率高，也最容易控制，所以變頻調速也是目前應用最為成熟的。 </p><p>　　第四章 中央空調系統(tǒng)主控制器</p><p>　　中央空調控制系統(tǒng)主控制器采用PLC控制，由于PLC編程簡單，擴展能力強，并且程序容易修改，所以越來越多的被應用在中央空調系統(tǒng)中，取代原來的DDC控制器，并且可通過PL

15、C的通訊接口接入上位監(jiān)控系統(tǒng)，便于在主控室查看各節(jié)點運行狀態(tài)，并且很容易進行電能消耗、運行時間統(tǒng)計以及故障監(jiān)視及分析。下面對PLC的發(fā)展及功能特點進行闡述：</p><p>　　§4.1 PLC的發(fā)展</p><p>　　PLC（Programmable Logic Controller）,是一種電子裝置，早期稱為順序控制器“Sequence Controller”,1978年N

16、EMA(National Manufacture Association)美國國家電氣協(xié)會正式命名為Programmable Logic Controller（可編過程控制器。簡稱PLC）,其定義為一種電子裝置，主要將外部的輸入裝置如：按鍵、感應器、開關及脈沖等的狀態(tài)讀取后，依據這些輸入信號的狀態(tài)或數值并根據內部存儲預先編寫的程序，以微處理機執(zhí)行邏輯、順序、計時、計數及算式運算，產生相對應的輸出信號到輸出裝置如：繼電器（Relay）的開

17、關，電磁閥及馬達驅動，控制機械或程序的操作，達到機械控制自動化或加工程序的目的。并籍由其外圍的裝置（計算機/程序書寫器）輕易地編輯/修改程序及監(jiān)控裝置狀態(tài)，進行現場程序的維護及試機調整。</p><p>　　PLC與繼電器控制系統(tǒng)的有很大的關系。由于在復雜的繼電器控制系統(tǒng)中，故障的查找很排除非常困難，若工藝發(fā)生變化，控制柜內的組件與接線需作相應的變化，這種改造的工期長，費用高，以至于有的用戶寧愿扔掉舊的控制柜，另

18、外做一臺新的控制柜。</p><p>　　1968年，美國最大的汽車制造廠家—通用汽車公司(GM)提出了研究PLC的基本思想，即：</p><p>　　編程簡單，可在現場修改程序</p><p>　　維護方便，采用插件式結構</p><p>　　可靠性高于繼電器控制柜</p><p>　　體積小于繼電器控制柜</

19、p><p>　　成本可與繼電器控制柜競爭</p><p>　　可將數據直接送入計算機</p><p>　　可直接采用115V交流輸入電壓</p><p>　　輸出采用115V交流電壓，能直接驅動電磁閥、交流接觸器等負載</p><p><b>　　通用性強，擴展方便</b></p>&l

20、t;p>　　能存儲程序，存儲器容量可達4KB</p><p>　　1969年，美國數字設備公司（DEC）研制出了世界上第一臺PLC。70年代初期出現了微處理器，它的體積小，功能強，價格便宜，很快被用于PLC，使它的功能增強，工作速度加快，體積減小，可靠性提高，成本下降。PLC借鑒微型計算機的高級語言，采用極易為工廠電氣人員掌握的梯形圖編程語言?，F代可編程控制器不僅能實現對開關量的邏輯控制，還具有數學運算、數

21、據處理、運動控制、模擬量PID控制，通訊聯網等功能。PLC已經廣泛應用在各種工業(yè)部門，其應用范圍已擴展到樓宇自動化、家庭自動化、商業(yè)、公用事業(yè)、測試設備和農業(yè)等領域。 </p><p>　　隨著電子技術和計算機技術的進步，PLC的發(fā)展趨勢有：</p><p>　　向高性能、高速度、大容量發(fā)展</p><p>　　大力發(fā)展微型PLC，不斷增強微型PLC的功能</

22、p><p>　　PLC編程語言的標準化</p><p>　　PLC與其它工業(yè)控制產品相互融合</p><p>　　PLC與個人計算機（PC）的融合</p><p>　　PLC與集散控制系統(tǒng)的融合</p><p>　　PLC與CNC的融合</p><p>　　大力開發(fā)智能型I/O子系統(tǒng)</p&g

23、t;<p>　　PLC與現場總線相融合</p><p><b>　　增強通訊聯網功能</b></p><p>　　§4.2 PLC的特點</p><p><b>　　PLC的特點有：</b></p><p>　　編程方法簡單易學，指令豐富</p><p&g

24、t;　　梯形圖是使用得最多的PLC的語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學易懂，并且包含一些常用的高級便利指令如PID，加減速脈沖，高速計數等。大大簡化編程工作量。</p><p>　　功能強，性能價格比高</p><p>　　一臺小型PLC內有成百上千個內部繼電器、幾十到幾百個定時器和計數器、幾十個特殊用途繼電器，可以實現非常復雜的控制功能。一臺PLC

25、可以同時控制幾臺設備，也可以通過聯網信，實現分散控制，集中管理。</p><p>　　硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強</p><p>　　可編過程控制其產品已經標準化、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，有較強的帶負載能力，可以通過端子直接驅動一般的電磁閥和交流接觸器。<

26、;/p><p>　　無觸點面配線，可靠性高，抗干擾能力強</p><p>　　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間繼電器，外面僅有輸入和輸出相關的少量接線，并且采用了一系列的硬件和軟件抗干擾技術如濾波，隔離等，使之具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產現場。PLC已被廣大用戶認為最可靠的工業(yè)控制設備之一。</p&g

27、t;<p>　　系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少</p><p>　　維修工作量小，維修方便</p><p>　　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。</p><p><b>　　體積小，功耗低</b></p><p>

28、;　　§4.3 PLC的應用領域</p><p>　　PLC的應用領域廣泛，主要有：</p><p><b>　　開關量邏輯控制</b></p><p>　　PLC具有“與”、“或”“非”等邏輯指令，可是實現觸點和電路的串、并聯，代替繼電器進行組合邏輯、定時控制與順序邏輯控制。開關量邏輯控制可用于單臺設備，也可以用于自動生產線，如機床

29、電氣控制，沖壓機械、鑄造機械、運輸帶、包裝機械的空控制，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)，各種生產線的控制等</p><p><b>　　運動控制</b></p><p>　　PLC適用專用的運動控制模塊，對直線運動或圓周運動的位置、速度和加速度進行控制，可實現單軸/雙軸/三軸位置控制，是運動控制與順序控制機能有機的結合在一起。PLC

30、的運動控制功能廣泛的用于各種機械，如金屬切削機床，機器人等。</p><p><b>　　閉環(huán)過程控制</b></p><p>　　過程控制指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。PLC通過模擬量I/O模塊，實現模擬量（Analong）和數字量（Digital）之間的A/D轉換和D/A轉換，并對模擬量實行閉環(huán)PID（比例-積分-微分）控制。PLC的模擬量PI

31、D控制控制功能已經廣泛應用于輕工、化工、冶金、電力等行業(yè)。 </p><p><b>　　數據處理</b></p><p>　　現代的PLC具有豐富的數據運算（包括四則運算、函數運算、矩陣運算等）、數據傳送、轉換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析和處理。數據處理功能一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人柔性制造系統(tǒng)，也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品等工

32、業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　通訊聯網</b></p><p>　　PLC的通訊包括主機與遠程I/O之間的通訊，多臺PLC之間的通訊、PLC和其它智能控制設備（如計算機、變頻器、數控裝置等）之間的通訊。PLC與其它智能控制設備一起，可以組成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)（DCS,又稱集散控制系統(tǒng)）。</p><p&g

33、t;　　§4.4 PLC的組成</p><p>　　PLC主要有CPU模塊，輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。</p><p>　　圖4-1 PLC的結構組成</p><p><b>　　CPU模塊：</b></p><p>　　CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相

34、當于人的大腦和心臟，它不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存程序和數據。</p><p><b>　　I/O模塊：</b></p><p>　　輸入(Input)模塊和輸出（Output）模塊統(tǒng)稱I/O模塊，是聯系外部現場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊主要用來接受和采集輸入信號，輸入信號包括兩類：一類是從按鈕，選擇開關，接近開關，光電開關等來的

35、開關量輸入信號；另一類就是由電位器，測速發(fā)電機等提供的連續(xù)變化的模擬量信號。</p><p>　　PLC通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥等執(zhí)行機構，另外也可以驅動指示燈、數字顯示裝置等</p><p>　　CPU模塊的工作電壓一般是5V，而其輸入/輸出信號電壓一般較高，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、

36、可控硅，小型繼電器等器件來隔離外部輸入電路和負載。I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉換與隔離的作用。</p><p>　　PLC有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在運行狀態(tài)，PLC通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現控制功能。為了使PLC的輸出及時響應隨時變化的輸入信號，用戶程序不是執(zhí)行了一次，而是反復不斷地重復執(zhí)行，直至PLC停機或切換到STOP工作狀態(tài)。</p>

37、<p>　　除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)中，PLC還要完成內部處理，通訊處理等工作，一次循環(huán)可分為5個階段。</p><p>　　圖4-2 PLC的掃描過程</p><p>　　由于PLC采用循環(huán)掃描集中刷新的方法，導致輸入/輸出時間滯后，但是一般情況下，這種響應延遲僅幾十MS，對于一般系統(tǒng)無關緊要，要是對時間有要求的話可以采用中斷進行處理，例如高速計數。</p>

38、;<p>　　§4.5 DELTA DVP系列PLC</p><p><b>　　概述：</b></p><p>　　DELTA DVP系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。DELTA DVP系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現復雜控制功能。因此DELTA DVP系列具有極高的性能/價格比。臺達DE

39、LTA DVP系列PLC的出色表現在以下幾個方面：</p><p><b>　　極高的可靠性</b></p><p><b>　　極豐富的指令集</b></p><p><b>　　易于掌握</b></p><p><b>　　便捷的操作</b></

40、p><p><b>　　豐富的內置集成功能</b></p><p><b>　　實時特性</b></p><p><b>　　強勁的通訊能力</b></p><p><b>　　豐富的擴展模塊</b></p><p>　　DELTA D

41、VP系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調，電梯控制，運動系統(tǒng)。</p><p>　　DELTA DVP系列PLC可提供幾十種不同型號CPU。 </p><

42、;p><b>　　CPU單元設計：</b></p><p>　　部分DELTA DVP 系列CPU本體集成24V負載電源，可直接作為傳感器和變送器（執(zhí)行器）的電源，部分經濟型號本體不集成電源轉換模塊，由外部電源供電，所有的型號的輸入點均支持源型和漏型信號輸入。</p><p>　　PLC主機分類：DELTA DVP系列PLC主要分為以下幾個系列：ES/EX/EC

43、/SS、</p><p>　　SC/SX/SP/SA、EH/EH2、SV、PM等。</p><p>　　不同型號的CPU針對不同的應用情況及領域：</p><p>　　ES/EX/EC/SS系列主要應用在小型低成本設備，功能指令相對較少。</p><p>　　SC/SX/SP/SA系列功能指令較為豐富，程序容量較大，一般用于運動控制和低分辨率

44、模擬量控制。</p><p>　　EH/EH2/PM系列模擬量擴展分辨率高，程序處理較快，尤其是EH2，使用雙CPU，同時具有4路高速脈沖輸出，適用于多軸運動控制，有2軸圓弧插補控制功能；</p><p>　　SV系列應用于需要組網的場合，具備豐富的擴展組網能力，可以擴展DeviceNet，Ethernet，CANOPEN組網，連接到總線上與其它設備實時交換數據。</p>&

45、lt;p>　　CPU數字量輸入/輸出點及擴展：DELTA DVP系列本體有14點/20點/24點/32點/40點/48點/60點/80點的主機，輸入點一般比輸入點數多，當主機I/O點數不夠用的時候，可以通過擴展模塊擴展I/O輸入輸出，本體最多可以擴展8個模塊。</p><p>　　中斷輸入：CPU支持外部中斷、通訊中斷、高速計數中斷、時間中斷等。</p><p>　　高速計數器：DV

46、P的高速計數器根據主機不同，其最高接收頻率也各不一樣，最高可接收200KHZ的高速脈沖，最多6路高速輸入端可作加、減計數，可連接兩個相位差為90°的A/B相增量編碼器。</p><p>　　擴展模塊：可方便地用數字量和模擬量擴展模塊進行擴展。當本體擴展達8個時，還可以使用MODUBUS通訊擴展。</p><p>　　網絡通訊：DELTA DVP全系列支持MODBUS ASCII/

47、RTU兩種模式通訊，CPU本體集成一個RS232接口（COM1），一個RS485接口（COM2），EH/EH2系列還可以通過擴展口連接一個通訊模塊(COM3)。</p><p>　　脈沖輸出：根據CPU型號不同，高速脈沖輸出的頻率也各不相同，最高可提供200KHZ的高速脈沖輸出，40EH以上的主機可同時發(fā)出2路200KHZ的高速脈沖以及2路100KHZ的高速脈沖，還支持相位相差90°的A/B相脈沖，可用

48、于伺服電機以及步進電機控制。</p><p>　　實時時鐘：CPU主機集成一個實時時鐘卡，可對需要的信息加注時間標記，記錄機器運行時間或對過程進行時間控制、定時控制等。</p><p>　　EEPROM存儲器模塊（選件）：可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進行輔助軟件歸檔工作。</p><p>　　電池模塊：用于長時間數據后備。用戶數據（如標志位狀態(tài)

49、，數據塊，定時器，計數器）可通過內部的超級電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。</p><p><b>　　編程語言：</b></p><p>　　梯形圖、指令表和順序功能圖是可編程控制器最基本的編程語言。梯形圖直接由傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)而來。其符號和規(guī)則體現了電氣技術人員的讀圖習慣，有廣泛的應用基礎。

50、指令表類似計算機語言，熟練掌握，可以進行較快的程序輸入，同時可以進行高級編程處理等。</p><p>　　梯形圖一般由邏輯母線、支流線、節(jié)點和線圈（功能快）四部分組成。如圖，左邊的豎線稱為邏輯母線，每個梯形圖程序都要由母線開始。</p><p>　　橫線稱為支流線，代表電流的流向，支流常閉觸點含義相同，閉合時為1，即導通狀態(tài)，常開時為0，即斷開狀態(tài)。支流線上可以串、并多個節(jié)點，每個節(jié)點要有

51、數據類型名稱。如圖中X0、X1。支流線的末端通常接線圈或功能塊。類似傳統(tǒng)的繼電器電路中的線圈，該支流一直導通時，線圈得電或功能塊工作。每個線圈或功能塊要有數據類型名稱，如圖中Y0、Y1、Y2。</p><p>　　邏輯裝卸、輸出（驅動）指令： </p><p>　　LD：將常開節(jié)點與邏輯母線相連。常開點在不帶電時，節(jié)點是斷開的（狀態(tài)為OFF，或0），而帶電時，節(jié)點是閉合的（狀態(tài)為ON，或1

52、）。</p><p>　　LDI：將常閉節(jié)點與邏輯母線相連。常閉點在不帶電時，節(jié)點是閉合的（狀態(tài)為ON，或1），而帶電時，節(jié)點是斷開的（狀態(tài)為OFF，或0）。</p><p>　　OUT：用于驅動（輸出到）輸出繼電器、輔助繼電器、定時器或計數器等。</p><p><b>　　串、并聯指令：</b></p><p>　　

53、AND：將常開節(jié)點串聯在支流上。</p><p>　　AND NOT：將常閉節(jié)點串聯在支流上。</p><p>　　OR：將常開節(jié)點并聯在支流上。</p><p>　　OR NOT：將常閉節(jié)點并聯在支流上。</p><p><b>　　定時器指令：</b></p><p>　　定時器是可編程控制器

54、的重要編程組件。編程時，在定時器指令中輸入時間預設值?？删幊炭刂破鬟\行后，當定時器的輸入條件滿足時。當前值從0開始按一定的時間單位遞增，當定時器的當前值與預設值相等時，定時器動作，此時，該定時器所對應的常開節(jié)點閉合常閉節(jié)點斷開。定時器節(jié)點后的線圈或功能塊，可在預定的延時后動作。</p><p>　　系統(tǒng)提供三種類型的定時器：通電延時定時器、有記憶通電延時定時器、斷電延時定時器。但本例文只用通電延時定時器。<

55、/p><p><b>　　定時器精度等級：</b></p><p>　　DELTA DVP定時器的精度（時間單位或分辨率）有三個等級1ms、10ms和100ms。定時時間的計算方法是：T=PT*S（T為定時時間，PT為預設值，S為精度等級）。如用定時器T37，預設值為100，定時器T37精度等級為100ms，則實際定時時間為100*100ms=10s。</p>

56、<p><b>　　指令操作數：</b></p><p>　　指令操作數有3個：定時器編號，預設值，使能輸入。</p><p><b>　　定時器編號：</b></p><p>　　用T標志，同時帶上常數，如T34?？梢噪S時讀取T34的當前值。定時器T34的常開節(jié)點、常閉節(jié)點用于梯形圖時，當前值與預設值相等時

57、，定時器（常開節(jié)點）T34置1。</p><p>　　預設值：數據類型INT型</p><p><b>　　使能輸入：</b></p><p>　　定時器導通條件，可以是X、Y、M、S、M、T、C等。 定時器的當前值、設定值可以是16位有符號整數（INT），也可是32位有符號整數?？梢杂脧臀恢噶顚θN定時器復位。復位后，定時器常開節(jié)點斷開，常閉

58、節(jié)點閉合，當前值為0。下表是DELTA DVP的定時精度與可用的定時器號： </p><p>　　表3-1 定時精度與定時器等級</p><p>　　第五章 基于PLC控制的中央空調系統(tǒng)</p><p>　　從第一章的介紹我們看到，中央空調系統(tǒng)主要由制冷主機、冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、冷卻塔和風機盤管等幾部分組成。在這里主要結合某酒店中央空調系統(tǒng)對冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系

59、統(tǒng)和冷卻塔進行控制，下面分別介紹這幾個系統(tǒng)的控制。此系統(tǒng)制冷主機配備100KW制冷主機2臺，型號為三氧溴化鋰機組，平時一備一用,高峰時兩臺并聯運行；冷凍水循環(huán)系統(tǒng)冷凍水泵2臺,揚程28米,配用功率45 KW；冷卻水系統(tǒng)冷卻水泵2臺，配用功率15KW；冷卻塔4臺，冷卻塔電機5.5KW，每兩臺并聯運行。 </p><p><b>　　PID控制原理：</b></p><p&g

60、t;　　表5-1 控制系統(tǒng)配置表</p><p>　　圖5-3 PLC主機電路接線圖</p><p>　　§5.1 PLC控制系統(tǒng)I/O配置表</p><p>　　表5-2 控制系統(tǒng)配置表：</p><p>　　§5.2 冷凍水系統(tǒng)控制</p><p>　　冷凍水系統(tǒng)中央空調控制中最為關鍵的一環(huán)，我

61、們之所以使用中央空調的原因就是為了調節(jié)室內空氣溫度，所以一定要保證冷凍水系統(tǒng)供應合適的冷（熱）量。根據空調專業(yè)人士多年的研究，冷凍水出水溫度保持在7℃，冷凍水回水溫度保持在12℃時，處于最節(jié)能狀態(tài)，所以首先我們通過觸摸屏將出水溫度和回水溫度設置好，并且設置好回水和出水溫差為5℃，PLC主機通過FROM指令實時讀取模擬量輸入模塊AD1#CH0、AD1#CH1、AD1#CH2、AD1#CH3的溫度，并將實際回水溫度減去實際出水溫度，并與實際

62、溫差做比較進行PID控制。</p><p>　　冷凍水系統(tǒng)邏輯控制：</p><p>　　首先選擇自動模式控制，并設定好溫差，啟動冷凍水自動控制，PLC主機首先控制冷凍水出水和回水閥門，延時5秒鐘啟動冷凍水循環(huán)泵，兩臺冷凍水泵由變頻器控制并聯運行（主電路分開，變頻器頻率信號一樣），變頻器頻率由模擬量DA模塊輸出電流信號控制。在PLC程序中設定最小輸出頻率，最小輸出頻率由空調房間末端壓力傳感

63、器控制，使用此壓力傳感器的目的是為了保證最高層末端的房間有足夠的冷凍水供給，以使末端空調房間和其它空調房間一樣，能夠合適地控制舒適的溫度。為了提供人性化的控制方案，可以通過觸摸屏選擇自動啟動冷凍循環(huán)泵，比如某辦公樓周一到周五有人上班，可以設置空調系統(tǒng)在辦公人員上班以前半小時啟動，當辦公人員來上班時，房間內的溫度已經自動調節(jié)到了設定的舒適溫度，為辦公人員提供舒適的工作環(huán)境，確保他們高效率的工作；還可以設置自動關閉空調系統(tǒng)，在辦公人員下班以

64、后自動關閉空調系統(tǒng)；這樣人性化的控制方式會讓人心情愉悅；周六周日不上班，那么可以設置周六周日不啟動空調系統(tǒng)，所有的事情都交給了PLC主機，不需要辦公人員花很多時間來管理。PLC會自動檢測溫度傳感器和壓力傳感器狀態(tài)，當傳感器異常時會發(fā)出報警；當有變頻器發(fā)生故障</p><p>　　冷凍水系統(tǒng)PID控制：</p><p>　　當設定溫差大于實際溫差時，表明實際供冷量不足以滿足空調房間需要，需要

65、增加冷量，PLC通過TO指令控制DA模塊輸出電流增加，從而提高冷凍泵轉速以使實際供冷量增加，則實際溫差會逐漸減小直至接近設定溫差；當設定溫差小于實際溫差時，表明實際供冷量有富余超過了空調房間的需要，需要減小冷量，PLC通過TO指令控制DA模塊輸出電流減小，從而降低冷凍泵轉速以使實際供冷量減小，則實際溫差會逐漸減小直至接近設定溫差。之所以出水和回水用2個溫度傳感器檢測，是為了保證冷凍水系統(tǒng)的安全，不會因為某一個傳感器有故障而致使整個冷凍水

66、系統(tǒng)不能正常運行。</p><p>　　冷凍水系統(tǒng)電量監(jiān)控：</p><p>　　用一個電量表監(jiān)測當前有功功率、無功功率、功率因素、電壓、電流等，用于監(jiān)測電源質量以及統(tǒng)計節(jié)能狀況。</p><p>　　冷凍水系統(tǒng)通訊控制：</p><p>　　通訊接口一：通過PLC主機的RS232編程口與觸摸屏通訊，這樣觸摸屏可以實時修改PLC主機的控制參數

67、，比如設定定時啟動時間、定時關閉時間、出水回水溫差等；以及監(jiān)視當前出水溫度、回水溫度、變頻器頻率、變頻器狀態(tài)等；通訊接口二：通過PLC主機上自帶的RS485口與電表通訊，通過MODBUS協(xié)議RTU方式通訊，實時取回電量表參數，并存在PLC內存里；通訊接口三：通過PLC主機上擴展的RS485口連接到主監(jiān)控室，通過MODBUS協(xié)議RTU方式與主控室內電腦通訊，實現遠程監(jiān)控，并通過電腦把通訊取回來的電量參數進行統(tǒng)計形成報表，同時監(jiān)控各節(jié)點的運

68、行狀態(tài)。</p><p>　　下圖為觸摸屏監(jiān)控參數及冷凍水循環(huán)系統(tǒng)主電路圖：</p><p>　　§5.3 冷卻水系統(tǒng)控制</p><p>　　冷凍水系統(tǒng)也是中央空調控制中比較關鍵的一環(huán)，要保證制冷主機正常工作，則必須要保證冷卻循環(huán)水系統(tǒng)正常工作，否則制冷主機會因為在制冷過程中產生的廢熱無法散去，而導致熱保護動作執(zhí)行，從而制冷主機會停機。根據空調專業(yè)人士多

69、年的研究，冷卻水出水溫度保持在37℃，冷凍水回水溫度保持在32℃時，處于最節(jié)能狀態(tài)，所以首先我們通過觸摸屏將出水溫度和回水溫度設置好，并且設置好回水和出水溫差為5℃，PLC主機通過FROM指令實時讀取模擬量輸入模塊AD2#CH0，AD2#CH1的溫度，并將實際回水溫度減去實際出水溫度，并與實際溫差做比較進行PID控制。 </p><p>　　冷卻水系統(tǒng)邏輯控制：</p><p>　　首先選

70、擇自動模式控制，并設定好溫差，啟動冷卻水自動控制，PLC主機首先控制冷卻水出水和回水閥門打開，延時5秒鐘啟動冷卻水循環(huán)泵，兩臺15KW冷卻水泵由變頻器控制并聯運行（主電路分開，變頻器頻率信號一樣），變頻器頻率由模擬量DA模塊輸出電流信號控制。和冷凍水系統(tǒng)控制一樣，冷卻水系統(tǒng)會根據設定自動啟動的時間，跟隨制冷主機和冷凍水系統(tǒng)啟動而啟動。PLC會自動檢測溫度冷卻水出水和回水傳感器的狀態(tài)，當傳感器異常時會發(fā)出報警；當有變頻器發(fā)生故障時，PLC

71、主機檢測到變頻器的故障信號，會發(fā)出報警信號，提醒維修保養(yǎng)人員去排除故障。</p><p>　　冷卻水系統(tǒng)PID控制：</p><p>　　當冷卻水系統(tǒng)設定溫差大于實際溫差時，表明實際散熱量不足，無法即時散出制冷主機所產生的廢熱，需要增加冷卻水泵循環(huán)速度以達到加快散發(fā)制冷主機所產生的廢熱，PLC通過TO指令控制DA模塊輸出電流增加，從而提高冷卻泵轉速以使水循環(huán)能力增加，則實際溫差會逐漸減小直

72、至接近設定溫差；當設定溫差小于實際溫差時，表明實際冷卻水循環(huán)有富余，超過需要散發(fā)制冷主機所產廢熱的需要，需要減小冷卻循環(huán)水流量。PLC通過TO指令控制DA模塊輸出電流減小，從而降低冷卻泵轉速以使實際散熱量減小，則實際溫差會逐漸減小直至接近設定溫差。</p><p>　　冷卻水系統(tǒng)電量監(jiān)控：</p><p>　　用一個電量表監(jiān)測冷卻水系統(tǒng)當前的有功功率、無功功率、功率因素、電壓、電流等，用于

73、監(jiān)測電源質量以及統(tǒng)計節(jié)能狀況。</p><p>　　冷卻水系統(tǒng)通訊控制：</p><p>　　功能與冷凍水通訊功能類同，主要用于監(jiān)控電量參數，并統(tǒng)計實際用電量以用于比較是否節(jié)能；同時監(jiān)控冷卻水系統(tǒng)各節(jié)點的運行狀態(tài)。</p><p>　　下面是冷卻水系統(tǒng)主電路圖：</p><p>　　§5.4 冷卻塔系統(tǒng)控制</p>&

74、lt;p>　　冷凍水系統(tǒng)是將冷卻水泵抽出來的水，通過室外空氣冷卻，為了達到水溫快速冷卻的目的，使用了冷卻塔系統(tǒng)。冷卻塔的工作原理是利用室外空氣比冷卻泵抽出冷卻水溫度低，通過空氣流動并通過熱傳遞迅速將水中的熱量交換到大氣中，同時通過冷卻塔風機加速水蒸發(fā)，因為蒸發(fā)要吸熱，通過蒸發(fā)吸熱來達到降低冷卻水溫的目的。同樣地，冷卻水出水溫度保持在37℃，冷凍水回水溫度保持在32℃時，處于最節(jié)能狀態(tài)，所以首先我們通過觸摸屏將出水溫度和回水溫度設置

75、好，并且設置好回水和出水溫差為5℃，PLC主機通過FROM指令實時讀取模擬量輸入模塊AD2#CH2，AD2#CH3的溫度，并將實際回水溫度減去實際出水溫度，并與實際溫差做比較進行PID控制，根據溫差變化實時改變冷卻塔風機的頻率。</p><p>　　冷卻塔系統(tǒng)邏輯控制：</p><p>　　首先選擇自動模式控制，并設定好溫差，啟動冷卻水自動控制，兩臺15KW冷卻水泵由變頻器控制并聯運行（主

76、電路分開，變頻器頻率信號一樣），變頻器頻率由模擬量DA模塊輸出電流信號控制。和冷凍水系統(tǒng)控制一樣，冷卻水系統(tǒng)會根據設定自動啟動的時間，跟隨制冷主機和冷凍水系統(tǒng)啟動而啟動。PLC會自動檢測溫度冷卻水出水和回水傳感器的狀態(tài)，當傳感器異常時會發(fā)出報警；當有變頻器發(fā)生故障時，PLC主機檢測到變頻器的故障信號，會發(fā)出報警信號，提醒維修保養(yǎng)人員去排除故障。 </p><p>　　冷卻塔系統(tǒng)PID控制：</p>

77、<p>　　當冷卻水系統(tǒng)設定溫差大于實際溫差時，表明實際散熱量不足，無法即時散出制冷主機所產生的廢熱，需要增加冷卻塔風機循環(huán)速度以達到加快散發(fā)制冷主機所產生的廢熱，PLC通過TO指令控制DA模塊輸出電流增加，從而提高冷卻塔風機轉速以使風速增加，空氣流通量同時變大，水蒸發(fā)能力增加，則實際溫差會逐漸減小直至接近設定溫差；當設定溫差小于實際溫差時，表明實際冷卻水循環(huán)有富余，超過需要散發(fā)制冷主機所產廢熱的需要，需要減小冷卻塔風機轉速，

78、減小水蒸發(fā)。PLC主機通過TO指令控制DA模塊輸出電流減小，從而降低冷卻塔風機轉速以使實際散熱量減小，則實際溫差會逐漸減小直至接近設定溫差。</p><p>　　冷卻塔系統(tǒng)電量監(jiān)控：</p><p>　　用一個電量表監(jiān)測冷卻塔風機系統(tǒng)當前的有功功率、無功功率、功率因素、電壓、電流等，用于監(jiān)測電源質量以及統(tǒng)計節(jié)能狀況。</p><p>　　冷卻塔系統(tǒng)通訊控制：<

79、/p><p>　　功能與冷凍水通訊功能類同，主要用于監(jiān)控電量參數，并統(tǒng)計實際用電量以用于比較是否節(jié)能；同時監(jiān)控冷卻塔系統(tǒng)各節(jié)點的運行狀態(tài)。</p><p>　　下面是冷卻水冷卻塔風機系統(tǒng)主電路圖：</p><p>　　第六章 節(jié)能設備調試</p><p>　　準備工作做好之后，就可以按照如下步驟調試：</p><p>　　

80、§6.1 安裝柜調試</p><p>　　將控制柜安裝在控制室，同時接好馬達，傳感器等的連接線；接線完畢后用萬用表測試是否有短路現象，如果有則要排除問題出在哪里，如果沒有問題則用兆歐表測量絕緣是否完好；確定絕緣沒有問題后，將電源接入控制柜并送電。</p><p>　　§6.2手動運行調試</p><p>　　待電源送入控制柜后，首先開啟控制電源，

81、將寫好的程序寫入PLC主機，并在觸摸屏上設定好參數，并把手自動切換開關打到手動擋，然后通過觸摸屏測試水泵和風機是否反轉，如果有則任意調換兩相變頻器輸出端電源線；然后確認PLC主機和電量表通訊是否正常， PLC主機和遠程監(jiān)控室電腦通訊是否正常，如果異常則找出問題之所在。</p><p>　　§6.3自動運行調試</p><p>　　手動測試完畢后，進入自動運行測試，在觸摸屏上設定自

82、動啟動和停止時間參數，看到了時間是否會自動啟動以及停止；然后模擬變頻器故障，確認PLC是否會發(fā)出報警信號，如果沒有報警信號則要找出問題出在哪里。</p><p><b>　　§6.4傳感器調試</b></p><p>　　用溫度計檢測各點溫度，并核對溫度傳感器測量的溫度是否和溫度計測量的溫度一直，如果不一致，則要校正溫度，溫度校正可以通過設置溫度偏移量來實現

83、；用壓力計檢測末端壓力，并核對壓力傳感器測量的壓力是否和壓力計測量的壓力一致，如果不一致則要校正壓力。</p><p>　　§6.5 PID控制調試</p><p>　　檢測變頻器頻率是否根據實際溫差與設定溫差的變化而變化，如果變化，查看是否按照預定軌跡變化，如冷凍泵頻率增加，實際溫差是否會逐漸接近設定溫差。</p><p>　　§6.6手動運行

84、調試</p><p>　　以上幾項都檢測無誤后，則設備可以投入試運行狀態(tài)。在設備運行的頭幾天，一定要經常查看設備運行是否正常，是否會按照PLC程序運行。</p><p>　　第七章 節(jié)能改造前后運行效果比較</p><p>　　§7.1節(jié)能效果及投資回報</p><p>　　進行技術改造后，系統(tǒng)會根據負載的變化而實際調節(jié)變頻器頻率，

85、根據第二章第二節(jié)的分析，節(jié)能率應該相當可觀。當然，實際的節(jié)能效果要通過電量表測量的數據，需要把節(jié)能前和節(jié)能后的實際消耗的電能進行比較。</p><p>　　根據以往運行參數的統(tǒng)計與改造后的節(jié)能預測，平均節(jié)能約40%左右，節(jié)能效果是十分顯著的，一般改造后投入運行一年左右即可收回成本。</p><p>　　§7.1對系統(tǒng)的正面影響</p><p>　　由于冷凍

86、泵、冷卻泵以及冷卻風機采用了變頻器軟啟停，消除了原來工頻啟動時大電流對電網的沖擊，用電環(huán)境得到了改善，同時變頻器能改善功率因素，電能的使用效率會大大提高；并消除了水泵啟停時產生的水錘對管道、閥門、壓力表等的損害；消除了原來直接啟停水泵造成的機械沖擊，電機及水泵的軸承、軸封等機械磨擦大大減少，機械部件的使用壽命得到延長 ；由于水泵大多數時間運行在額定轉速以下，電機的噪聲、溫升及震動都大大減少，電氣故障也比原來降低，電機使用壽命也相應延長。

87、 </p><p>　　由于采用了溫差閉環(huán)變頻調速，提高了冷凍機組的工作效率，提高了自動化水平。減少了人為因數的影響，大大優(yōu)化了系統(tǒng)的運行環(huán)境、運行質量。</p><p><b>　　第八章 結束語</b></p><p>　　雖然一次性投資較大，但從長遠的經濟利益來看是值得的。這里也借鑒了一些節(jié)能改造的經驗和實際效果，進一步驗證了利用變頻器、

88、PLC、數模模數轉換模塊、溫度模塊、溫度傳感器等組成的溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，對中央空調系統(tǒng)的節(jié)能改造是可行的?？梢赃_到我們當初設計的預期效果。</p><p>　　在科技日新月異的今天，積極推廣高新技術的應用，使其轉化為生產力，是工程技術人員應盡的社會責任。對落后的設備生產工藝進行技術革新，不僅可以提高生產質量、生產效率，創(chuàng)造可觀的經濟效益。對節(jié)能、環(huán)保等社會效益同樣有著重要的意義。</p><