基于PLC的中央空調控制系統(tǒng)設計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設計論文】
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購買設計文檔后加 費 領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢 業(yè) 設 計(論 文) 設計題目: 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 專 業(yè): 班 級: 學 號: 姓 名: 指導老師: 起訖日期 年 月 日 ~ 年 月 日 江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 1 摘 要 中央空調系統(tǒng)已廣泛應用于工業(yè)與民用領域,在賓館、酒店、寫字樓、商場、住院部大樓、工業(yè)廠房中的中央空調系統(tǒng),其制冷壓縮機組、冷凍循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻塔風機系統(tǒng)等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制熱負荷選定的,且再留有充足余量。在沒有使 用具備負載隨動調節(jié)特性的控制系統(tǒng)中,無論季節(jié)、晝夜和用戶負荷的怎樣變化,各電機都長期固定在工頻狀態(tài)下全速運行,能量的浪費是顯而易見的。近年來由于電價的不斷上漲,造成中央空調系統(tǒng)運行費用急劇上升,致使它在整個大廈營運成本費用中占據(jù)越來越大的比例,加之目前各生產、服務業(yè)競爭激烈,多數(shù)企業(yè)利潤空間不夠理想。因此電能費用的控制顯然已經成為經營管理者所關注的問題所在。隨著負荷變化而自動調節(jié)變化的變流量變頻空調水系統(tǒng)和自適應智能負荷調節(jié)的壓縮機系統(tǒng)應運而生,并逐漸顯示其巨大的優(yōu)越性,而且得到越來越多的被廣泛推廣與應用。 隨著 術和變頻器的發(fā)展,采用變頻調速技術不僅能使空調系統(tǒng)發(fā)揮更加理想的工作狀態(tài),還能節(jié)省不必要的電能和水資源的浪費。 本文 采用 三菱 制系統(tǒng) 設計 中央空調的 控制系統(tǒng), 因為 采用 制系統(tǒng)對中央空調的操控很 簡單,抗干擾能力強,輸入和輸出接口,運行速度快,穩(wěn)定可靠,維護和維修方便,此外,該 中央空調控制系統(tǒng) 具有高可靠性,低功耗,長壽命,良好的環(huán)境適應性,適用于 中央空調 的開發(fā),以及 中央空調 利潤也很高,從而使 機可 以 得到更好的發(fā)展, 因此,本次的基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計在某種程度上面來說 具有 重大的經濟和社會意義 。 關鍵詞: 中央空調 資源 意義 江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 2 of of is a to do to a to or It in to in to in of is to is a It is as an to as lc of we by lc,蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 3 目 錄 摘 要 ...................................... 錯誤 !未定義書簽。 目 錄 ....................................................... 3 1 緒 論 .................................................... 4 央空調系統(tǒng)簡介 ......................................................................................................用 制系統(tǒng)的優(yōu)點 ........................................................................................ 制系統(tǒng) 簡介 ............................................ 6 介 ........................................................... 7 控制過程 ..................................................... 7 頻器的控制方式及分類 ............................................. 9 頻器的選型 ...................................................... 10 頻器簡介 .................................................... 10 3 基于 中央空調控制系統(tǒng)硬件的設計 ..............................................電路的控制設計 .................................................. 11 頻器的控制方式 .................................................. 11 器件的選型 ...................................................... 12 !未定義書簽。 致 謝 ...............................................................................................................考文獻 ............................................................................................................蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 4 1 緒 論 我國是一個人均能源相對貧乏的國家,人均能源占有量不足世界水平的一半,隨著我國經濟的快速發(fā)展,我國已成為世界第二耗能大國,但能源使用效率普通偏低 , 造成電能浪費現(xiàn)象十分嚴重。盡管我國電網總裝機容量和發(fā)電量快速擴容,但仍趕不上用電量增加的速度,供電形勢嚴峻 , 節(jié)能節(jié)電已迫在眉睫。 中央空調系統(tǒng)是現(xiàn)代大型建筑物不可缺少的配套設施之一,電能的消耗非常大,約占建筑物總電能消耗的 50%。由于中央空調系統(tǒng)都是按最大負載并增加一定余量設計,而實際上在一年中,滿負載下運行最多只有 十多天,甚至十多個小時,幾乎絕大部分時間負載都在 70%以下運行。通常中央空調系統(tǒng)中冷凍主機的負荷能隨季節(jié)氣溫變化自動調節(jié)負載,而與冷凍主機相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能自動調節(jié)負載,幾乎長期在 100%負載下運行,造成了能量的極大浪費,也惡化了中央空調的運行環(huán)境和運行質量。 隨著變頻技術的日益成熟,利用變頻器、 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。 央空調系統(tǒng)簡介 中央空調系統(tǒng)的工作過 程是一個不斷進行能量轉換以及熱交換的過程。其理想運行狀態(tài)是:在冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中 ,在冷凍泵的作用下冷凍水流經冷凍主機,在蒸發(fā)器進行熱交換,被吸熱降溫后( 7。 C)被送到終端盤管風機或空調風機,經表冷器吸收空調室內空氣的熱量升溫后( 12。 C),再由冷凍泵送到主機蒸發(fā)器形成閉合循環(huán)。在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中 ,在冷卻泵的作用下冷卻水流經冷凍機,在冷凝器吸熱升溫后( 37。 C)被送到冷卻塔,經風扇散熱后( 32。 C)再由冷卻泵送到主機,形成循環(huán)。在這個過程里,冷凍水、冷卻水作為能量傳遞的載體,在冷凍泵、冷卻泵得到動能不停地循環(huán)在 各自的管道系統(tǒng)里,不斷地將室內的熱量經冷凍機的作用,由冷卻塔排出。如圖一所示。 在中央空調系統(tǒng)設計中,冷凍泵、冷卻泵的裝機容量是取系統(tǒng)最大負荷再增加 10%— 20%余量作為設計安全系數(shù)。據(jù)統(tǒng)計,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%— 24%,而在冷凍主機低負荷運行時,冷卻水、冷凍水循環(huán)用電就達 30%江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 5 — 40%。因此,實施對冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的能量自動控制是中央空調系統(tǒng)節(jié)能改造及自動控制的重要組成部分。其具體系統(tǒng)結構圖如下圖所示: 用 制系統(tǒng)的優(yōu)點 與傳統(tǒng) 中央 空調控制系統(tǒng) 相比, 央空調 控制系統(tǒng)的優(yōu)點突出體現(xiàn)在有以下幾個方面: ( 1) 可靠性高,抗干擾能力強 于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術,內部電路采取了先進的抗干擾技術,具有很高的可靠性。 ( 2) 配套齊全,功能完善,適用性強 展到今天,已經形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外,現(xiàn)代 多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力,可用于各種數(shù)字控制領域。 (3)易學易用,深受工程技術人員歡迎 為通用工業(yè)控制計算機,是面向工礦企業(yè)的工控設備。 它接口容易,編程語言易于為工程技術人員接受。 江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 6 2 制系統(tǒng) 簡介 介 可編程控制器( 是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國際電工委員會頒布的 準草案中對 了如下定義 ;文全稱 文全稱為可編程邏輯控制器,定義是:一種 數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器,用于其內部存儲程序,執(zhí)行邏輯運算,順序控制,定時,計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產過程。 可編程邏輯控制電路,也是一種和硬件結合很緊密的語言,在半導體方面有很重要的應用,可以說有半導體的地方就有 發(fā)展歷程在工業(yè)生產過程中,大量的開關量順序控制,它按照邏輯條 件進行順序動作,并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制,及大量離散量的數(shù) 據(jù)采集。在傳統(tǒng)上,這些 功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 基本 最廣泛的用于開關量的邏輯控制,它取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實現(xiàn)邏輯控制, 順序控制,既可用于單臺設備的控制,也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機,印刷機,訂書機,智能窗簾,磨床,包裝等。目前, 國內外已廣泛應用于鋼鐵,石油,化工,電力,建材,機械制造,汽車,輕紡,交通運輸,環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè),使用廣泛。 隨著應用領域的日益擴大, 術及其產品仍在繼續(xù)發(fā)展,主要朝著以下的方面發(fā)展。 控制過程 可編程控制器執(zhí)行程序的過程有三個 階段。 (1) 輸入采樣階段 過掃描把輸入端口的輸入狀態(tài)按順序保存在輸入映像寄存器中,然后控制器對采集的信息進行處理,因為輸入信號存在輸入映像寄存器中,即使程序在執(zhí)行過程中輸入狀態(tài)發(fā)生了變化,對程序的執(zhí)行和處理也無任何影響。當一次掃描結束,映像寄存器被刷新,輸入端信號才再次被采集進江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 7 入輸入映像寄存器中,進行程序執(zhí)行。再次掃面刷新,再次執(zhí)行處理。 (2) 程序執(zhí)行階段 形圖程序掃描遵循從左到右,從上到下的步驟順序執(zhí)行。所謂用戶程序的執(zhí)行,并非是系統(tǒng)將 工作交由用戶程序管理, 序中的指令。輸入端每次采集數(shù)據(jù)都會寄存在輸入端映像數(shù)據(jù)存儲區(qū)內, 行時將存儲區(qū)內的信號數(shù)據(jù)進行處理。當用戶程序管理程序后,程序執(zhí)行一次掃描周期后進行刷新,所有的輸出映像都被依次刷新,系統(tǒng)進入下一輸出刷新階段。 (3) 輸出刷新階段 當所有的指令執(zhí)行完畢后,元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)在輸出刷新階段存到輸出鎖存器中,通過輸出端子和外部電源,驅動外部設備。其中輸出鎖存器一直將狀態(tài)保持到下一個循環(huán)掃描周期的開始,所以輸出映像寄存器的狀態(tài)在程序執(zhí)行階段是動態(tài)的。 該中央空調 制系統(tǒng)流程圖 如下圖所示: 頻器的控制方式及分類 變頻器的啟停及頻率自動調節(jié)由 模轉換模塊、溫度傳感器、溫度模塊進行溫差閉環(huán)控制,手動 /自動切換和手動頻率上升、下降由 制 。 江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 8 頻器的選型 隨著微電子技術,電力電子技術,全數(shù)字控制技術的發(fā)展,變頻器的應用越來越廣泛。變頻器能均勻的改變電源的頻率,因而能平滑的改變交流電動機的轉速,由于兼有調頻調壓功能,所以在各種異步電動機調速系統(tǒng)中效率最高,性能最好。 變頻器分為間接變頻和直接變頻,變頻水泵采用間接變頻方式。 間接變頻裝置的特點是將工頻交流電源通過整流器變成直流,再經過逆變器將直流變成頻率可控的交流電。變頻器以軟啟動取代 Y-△ 降壓啟動,降低了啟動電流對供電設備的沖擊,減少了振動及噪音。 頻器簡介 : 0 允許所有參數(shù)的讀 /寫 : 變頻器的上限頻率為 50 : 變頻器的下限頻率為 30 : 變頻器的加速時間為 30S : 變頻器的減速時間為 30S : 變頻器的電子熱保護為 65A : 14 變頻器 板的第三監(jiān)視功能為變頻器的輸出功率 : 4 智能模式選擇為節(jié)能模塊 : 0 設定端子 2- 5 間的頻率設定為電壓信號 0~ 10V : 2 變頻器的操作模式為外部運行 3 基于 中央 空調控制系統(tǒng)硬件的設計 電路的控制設計 根據(jù)具體情況,同時考慮到成本控制,原有的電器設備盡可能的利用。冷凍水泵及冷卻水泵均采用兩用一備的方式運行,因備用泵轉換時間與空調主機轉換時間一致,均為一個月轉換一次,切換頻率不高,決定將冷凍水泵和冷卻水泵電機的主備切換控制利用原有電器設備,通過接觸器、啟停按鈕、轉換開關進行電氣和機械互鎖。確保每臺水泵只能由一臺變頻器拖動,避免兩臺變頻器同時拖動同一臺水泵造成交流短路事 故;并且每臺變頻器任何時間只能拖動一臺水泵,以免一臺變頻器同時拖動兩臺水泵而過載。 江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 9 頻器的控制方式 變頻器的啟停及頻率自動調節(jié)由 模轉換模塊、溫度傳感器、溫度模塊進行溫差閉環(huán)控制,手動 /自動切換和手動頻率上升、下降由 制。 器件的選型 考慮到設備的運行穩(wěn)定性及性價比,以及水泵電機的匹配。選用三菱頻器; 需 I/O 點數(shù)為:輸入 24 點、輸出 14 點,考慮到輸入輸出需留一定的備用量,以及系統(tǒng)的可靠性和價格因素,選用 度傳感器模塊 模塊是溫度傳感器專用的模擬量輸入 A/D 轉換模塊,有 4 路模擬信號輸入通道( 接收冷凍水泵和冷卻水泵進出水溫度傳感器輸出的模擬量信號;溫度傳感器選用 850電壓型溫度傳感器,其額定溫度輸入范圍 — 600℃,電壓輸出0— 10V,對應的模擬數(shù)字輸出 6000;模擬量輸出模塊型號為 4 通道 D/A 轉換模塊,每個通道可單獨設置電壓或電流輸出,是一種具有高精確度的輸出模塊。 江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 10 : 江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 11 江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 12 4 基于 中央空調控制系統(tǒng)軟件的設計 形圖程序的設計 冷卻泵手動頻率上升, 冷卻泵手動頻率下降,有手動頻率的上限 50限 30 溫差采樣周期,因溫度變化緩慢,時間定為 5 秒能滿足實際需要;當溫差小于 ,變頻器運行頻率下降,每次調整 溫差大于 ,變頻器運行頻率上升,每次調整 冷卻進出水溫差在 不調整變頻器的運行頻率。從而保證冷卻泵進出水的溫差恒定,實現(xiàn)節(jié)能運行。 6、冷凍泵和冷卻泵的變頻器運 行和停止控制 2臺變頻器驅動的冷卻泵和 2臺變頻器驅動的冷凍泵的起??刂朴煤唵芜壿嬳樞虻目刂?, 序此處略。 7、變頻器的保護和故障復位控制 變頻器的過電流電子熱保護動作時 自動檢測,給出報警信號,提醒值班人員及時處理,以下為 序 : 江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 13 江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 14 結 論 本次畢業(yè)設計的題目是多功能切菜機的設計,直到今天,畢業(yè)設計總算接近尾聲了,通過這次對于基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計,使我們充分把握的設計方法和步驟,不僅復習所學的知識,而且還獲得新的 經驗與啟示,在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計,會遇到不清楚的作業(yè),老師和學生都能給予及時的指導,確保設計進度,本文所設計的是基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計,通過初期的方案的制定,查資料和開始正式做畢設,讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性,從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易,需要不斷鉆研,不斷進取才可要做的好,總之,本設計完成了老師和同學的幫助下,在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學,是大家的幫助才使我的論文得以通過。 至此,感覺自己受益良深,在以后的工作中,我將繼續(xù)努力,以期做到更好。 江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 15 致 謝 在此論文完成之際,我的心里感到特別高興和激動,在這里,我打心里向我的導師和同學們表示衷心的感謝!因為有了老師的諄諄教導,才讓我學到了很多知識和做人的道理,由衷地感謝我親愛的老師,您不僅在學術上對我精心指導,在生活上面也給予我無微不至的關懷支持和理解,在我的生命中給予的靈感,所以我才能順利地完成大學階段的學業(yè),也學到了很多有用的知識,同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么,不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度,創(chuàng)新的學術風格,認真負責,無私奉獻,寬容豁達的教學態(tài)度都 是我們應該學習和提倡的。通過近半年的設計計算,查找各類基于 中央空調控制系統(tǒng)的相關資料,論文終于完成了,我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的,是不是最好的,但在我心中,它是我最珍惜的,因為我是怎么想的,這是我付出的汗水獲得的成果,是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活,不僅豐富了我的知識,而且鍛煉了我的個人能力,更重要的是來自老師和同學的潛移默化讓我學到很多有用的知識,在這里,謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人,謝謝大家。 在這里,祝愿我的導師和同學們身體健康,萬事如意! 江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文) 基于 中央空調控制系統(tǒng)的設計 16 參考文 獻 [1] 徐灝等 制原理 [M](第二版) 械工業(yè)出版社, 2003 [2] 程悅蓀 M]國農業(yè)出版社, 1981 [3] 周紀良 制系統(tǒng)的設計 [M]械工業(yè)出版社,1991 [4] 吉林工業(yè)大學教研室編 M]國農業(yè)出版社,1982 {5} 成大先主編 — 減(變)速器·電機與電器 [M]學工業(yè)出版社, 1999 [6] 朱冬梅 M]高等教育出版社, 2000 [7] 陳立德 M]等教育出版社, 2002 [8] 陳立德 M]等教育出版社, 2002 [9] 劉勁 M]械工業(yè)出版社, 2000 [10] 陳立周 M]金工業(yè)出版社, 1985 [11] 《拖拉機》編輯部主編 M]??茖W技術出版社, 1980 [12] 周紀良 J]979(2): 47[13] . 998.- 配套講稿:
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