基于PLC的變頻中央空調(diào)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)位論文范文模板參考資料

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目錄目錄 1前言 3一、中央空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 41、冷水機(jī)組 42、冷卻水塔 43、外部熱交換系統(tǒng) 44、冷卻風(fēng)機(jī) 5二、系統(tǒng)工作原理 61、中央空調(diào)制冷原理 62、中央空調(diào)系統(tǒng)原理 6HYPERLINK

當(dāng)熱泵型空調(diào)器運(yùn)行于制冷工況時(shí)，四通閥換向使圖中實(shí)線接通。這時(shí)，室內(nèi)換熱器成為蒸發(fā)器，而室外換熱器成為冷凝器。從室內(nèi)換熱器來(lái)的低溫低壓過(guò)熱氣經(jīng)四通閥和消聲器進(jìn)入氣液分離器．分離出液體后，干過(guò)熱氣被壓縮機(jī)吸入壓縮成為高溫高壓的氣體徘出，氣體經(jīng)四通閥進(jìn)入室外換熱器放熱冷凝，成為過(guò)冷液。過(guò)冷液經(jīng)毛細(xì)管阻力降壓后成為低溫低壓兩相流體，進(jìn)入室內(nèi)換熱器蒸發(fā)吸熱(此時(shí)室內(nèi)空氣被降溫)，再一次經(jīng)四通閥和氣液分離器進(jìn)入下一循環(huán)：圖中過(guò)濾器主要用于制冷劑與壓縮機(jī)油的分離，以保證換熱器的換熱效率。

為防止制熱時(shí)因除霜導(dǎo)致室內(nèi)舒適性下降，采用了熱氣旁通不間斷制熱除霜方式。除霜時(shí)，運(yùn)行原理基本與制熱相同，只是將融霜電磁閥打開(kāi)。從壓縮機(jī)出來(lái)的高溫高壓的過(guò)熱氣有一部分被分流到室外換熱器的人口，迅速把室外換熱器的溫度提高到O℃以上，融掉室外換熱器上的霜層，使換熱器保持良好的換熱效率。2、中央空調(diào)的工作原理

圖2為中央空調(diào)原理圖。

中央空調(diào)的制冷劑循環(huán)與普通家用空調(diào)完全相同，即：制冷時(shí)機(jī)組的風(fēng)冷換熱器為冷凝器，機(jī)組的水冷換熱器為蒸發(fā)器；制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成為高溫高壓過(guò)熱氣體，在風(fēng)冷換熱器中冷凝放熱，成為過(guò)冷液，再經(jīng)節(jié)流裝置阻力降壓后成為低壓低溫兩相流體進(jìn)入水冷換熱器蒸發(fā)吸熱(此時(shí)載冷劑被冷卻)，最后再回到壓縮機(jī)進(jìn)入下一循環(huán)。制熱時(shí)機(jī)組的風(fēng)冷換熱器為蒸發(fā)器，機(jī)組的水冷換熱器為冷凝器；制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成為高溫高壓過(guò)熱氣體，在水冷換熱器中冷凝放熱(此時(shí)載冷劑被加熱)，成為過(guò)冷液，再經(jīng)節(jié)流裝置阻力降壓后成為低壓低溫兩相流體進(jìn)入風(fēng)冷換熱器蒸發(fā)吸熱，最后再回到壓縮機(jī)進(jìn)入下一循環(huán)。

中央空調(diào)的制冷劑循環(huán)與普通家用空調(diào)和VRV形式的家用中央空調(diào)的不同在于：中央空調(diào)并沒(méi)有直接將制冷劑作為輸送介質(zhì)送到用戶的換熱器中，而是通過(guò)水冷換熱器將制冷劑的冷／熱量傳給專門的輸送介質(zhì)——載冷劑送到用戶端。這種載冷劑通常為水。HYPERLINK"/communication/thesis/images/20020807tu3.gif"中央空調(diào)的載冷劑循環(huán)為：從各用戶換熱器返回的高／低溫(供冷時(shí)為高溫，供熱時(shí)為低溫)回水在集水器中混合，經(jīng)空調(diào)水泵加壓送入水冷換熱器中換熱成為低／高溫（供冷時(shí)為低溫，供熱時(shí)為高溫)載冷劑進(jìn)入分水器，再由分水器分流進(jìn)入各空調(diào)空間的供水管路，供水在各房間的換熱設(shè)備(譬如：風(fēng)機(jī)盤管)中向空調(diào)空間釋放冷／熱量后成為高／低溫回水由回水管路回到集水器中，進(jìn)入下一循環(huán)。四、四通閥在中央空調(diào)中的應(yīng)用工作原理：

四通閥不同于普通直動(dòng)式電磁閥，它必須在一定壓力下才能正常工作，四通閥由三個(gè)部分組成：先導(dǎo)閥，主閥和電磁線圈，電磁線圈可以拆卸，先導(dǎo)閥與主閥焊接成一體。當(dāng)電磁閥線圈處于斷電狀態(tài)，如圖一，先導(dǎo)滑閥在右側(cè)壓縮彈簧驅(qū)動(dòng)下左移，高壓氣體進(jìn)入毛細(xì)管①后進(jìn)入右端活塞腔，另一方面，左端活塞腔的氣體排出，由于活塞兩端存在壓差，活塞及主滑閥左移，使排氣管(S管)與室外機(jī)接管（C管）相通，另兩根接管相通，形成制冷循環(huán)。當(dāng)電磁閥線圈處于通電狀態(tài)，如圖二，先導(dǎo)滑閥在電磁線圈產(chǎn)生的磁力作用下克服壓縮彈簧的張力而右移，高壓氣體進(jìn)入毛細(xì)管①后進(jìn)入左端活塞腔，另一方面，右端活塞腔的氣體排出，由于活塞兩端存在壓差，活塞及主滑閥右移，使排氣管(S管)與室內(nèi)機(jī)接管（E管）相通，另兩根接管相通，形成制熱循環(huán)。

結(jié)構(gòu)：

中間位置，由四通閥結(jié)構(gòu)不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)主滑閥處于中間位置狀態(tài)時(shí)，如上圖所示，E、S、C三條接管相互通氣，產(chǎn)生中間流量，此時(shí)，壓縮機(jī)高壓管內(nèi)的冷媒可以直接流回低壓管。設(shè)計(jì)中間流量的目的是當(dāng)主滑閥處在中間位置時(shí)，能起到卸壓的作用，使系統(tǒng)免受高壓破壞。

四通閥串氣故障的形成:

四通換向的基本條件是活塞兩端的壓力差（F1—F2）必須大于摩擦阻力f，否則，四通閥將不會(huì)換向。換向所需的最低動(dòng)作壓力差是靠系統(tǒng)流量來(lái)保證的（圖三所示）。當(dāng)左右活塞腔的壓力差大于摩擦阻力f時(shí)，四通閥換向開(kāi)始，當(dāng)主滑閥運(yùn)動(dòng)到中間位置時(shí)，四通閥的E、S、C三條接管相互導(dǎo)通，壓縮機(jī)排出的冷媒從四通閥D接管直接經(jīng)E、C接管流向S接管（壓縮機(jī)回氣口），使壓力差快速降低，形成瞬時(shí)串氣狀態(tài)（中間流量狀態(tài)）。此時(shí)，若壓縮機(jī)的排氣流量遠(yuǎn)大于四通閥的中間流量，便可以建立足夠大的換向壓力差而使四通閥換向到位；反過(guò)來(lái)，若壓縮機(jī)的排氣量小于四通閥的中間流量，則四通閥換向所需的最低動(dòng)作壓力差便不能建立，即F1-F2＜f，四通閥不能繼續(xù)換向而停在中間位置，形成串氣。五、溫度傳感器在中央空調(diào)中的應(yīng)用空調(diào)溫度傳感器為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，簡(jiǎn)稱NTC，其阻值隨溫度升高而減小，隨溫度降低而增大。25℃時(shí)的阻值為標(biāo)稱值。NTC常見(jiàn)的故障為阻值變大、開(kāi)路、受潮霉變阻值特性變化、短路、插頭及座接觸不好或漏電等，引起空調(diào)的CPU檢測(cè)端子電壓異常變化而產(chǎn)生空調(diào)故障。

空調(diào)常用的NTC有室內(nèi)環(huán)境溫度NTC、室內(nèi)盤管（熱交換器）溫度NTC、室外盤管（熱交換器）溫度NTC等三個(gè)，較高檔的空調(diào)還應(yīng)用室外環(huán)境溫度NTC、壓縮機(jī)吸氣、排氣溫度NTC等。NTC在電路中主要有如圖一所示兩種用法，溫度變化使NTC阻值變化，CPU端子的電壓也隨之變化，CPU根據(jù)電壓的變化來(lái)檢測(cè)空調(diào)的工作狀態(tài)并發(fā)出指令。

1、傳感器作用分析

（1）室內(nèi)環(huán)境溫度NTC作用

室內(nèi)環(huán)溫NTC根據(jù)人工設(shè)定的工作狀態(tài)，檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境的溫度變化使CPU自動(dòng)開(kāi)停壓縮機(jī)或改變壓縮機(jī)的工作頻率（變頻空調(diào)）。

定頻空調(diào)（非變頻）使室內(nèi)溫度溫差變化范圍為“設(shè)定值+（-）1”℃，即若制冷溫度設(shè)定為24℃時(shí)，當(dāng)溫度降到23℃壓縮機(jī)停機(jī)，當(dāng)溫度回升到25℃壓縮機(jī)工作；若制熱設(shè)定24℃時(shí)，當(dāng)溫度升到25℃壓縮機(jī)停機(jī)，當(dāng)溫度回落到23℃壓縮機(jī)工作。

值得說(shuō)明的是一般空調(diào)的溫度設(shè)定范圍為15℃—30℃之間，因此一般的空調(diào)在低于15℃的環(huán)溫下制冷不工作，高于30℃的環(huán)溫下制熱不工作。

變頻空調(diào)根據(jù)人工設(shè)定的工作溫度和室內(nèi)溫度的差值進(jìn)行變頻調(diào)速，差值越大壓縮機(jī)工作頻率越高，因此，壓縮機(jī)啟動(dòng)以后轉(zhuǎn)速能很快提升。

（2）室內(nèi)盤管溫度NTC

室內(nèi)盤管NTC的主要作用是在制冷時(shí)進(jìn)行過(guò)冷（低于+3℃）保護(hù)檢測(cè)、制冷缺氟檢測(cè)；制熱時(shí)進(jìn)行防冷風(fēng)吹出、過(guò)熱保護(hù)檢測(cè)等。

空調(diào)制冷15分鐘自動(dòng)檢查室內(nèi)盤管的溫度，若降溫達(dá)不到20℃（或CPU的設(shè)定值）則自動(dòng)診斷為缺氟而停機(jī)保護(hù)。若因某些原因使室內(nèi)盤管溫度降到+3℃以下，為防盤管結(jié)霜也停機(jī)（過(guò)冷保護(hù)）

制熱時(shí)室內(nèi)盤管溫度底于32℃內(nèi)風(fēng)機(jī)不吹風(fēng)（防冷風(fēng)吹出保護(hù)），高于58℃外風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，高于62℃壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)（過(guò)熱保護(hù)）；有的空調(diào)制熱通過(guò)盤管NTC自動(dòng)控制內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速；自動(dòng)切換電輔熱等。

變頻空調(diào)進(jìn)行頻率自動(dòng)控制等。

（3）室外盤管溫度NTC

制熱時(shí)化霜溫度檢測(cè)，制冷冷凝溫度檢測(cè)。

制熱化霜是熱泵機(jī)一個(gè)重要的功能，一般的空調(diào)第一次化霜為CPU定時(shí)（一般在50分鐘），以后化霜?jiǎng)t由室外盤管NTC控制。一般為—11℃要化霜，+9℃則恢復(fù)制熱。

制冷時(shí)冷凝溫度達(dá)68℃停壓縮機(jī)，代替高壓壓力開(kāi)關(guān)的作用；變頻空調(diào)制冷則降頻阻止盤管繼續(xù)升溫。

（4）室外環(huán)境溫度NTC

控制室外風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、冬季預(yù)熱壓縮機(jī)等。

（5）壓縮機(jī)排氣溫度NTC

使變頻壓縮機(jī)降頻，避免外機(jī)過(guò)熱，缺氟檢測(cè)等。

（6）壓縮機(jī)吸氣溫度NTC

變頻空調(diào)自動(dòng)控制制冷劑流量，有步進(jìn)電機(jī)控制節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)。

2、傳感器故障分析

傳感器出現(xiàn)故障表現(xiàn)為不能準(zhǔn)確地檢測(cè)溫度，阻值變大，誤判溫度過(guò)低；阻值減小，誤判溫度過(guò)高。還有的表現(xiàn)為開(kāi)路或短路，導(dǎo)致保護(hù)停機(jī)。

室內(nèi)、外盤管NTC損壞率最高，故障現(xiàn)象也各種各樣。

室內(nèi)、外盤管NTC由于位處溫度不斷變化及結(jié)露或高、低溫的環(huán)境，所以其損壞率較高。

主要表現(xiàn)在電源正常而整機(jī)不工作、工作短時(shí)間停機(jī)、制熱時(shí)外機(jī)正常內(nèi)風(fēng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)、外風(fēng)機(jī)不工作或異常停轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)不啟動(dòng)，變頻效果差，變頻不工作，制熱不化霜等。

化霜故障可代換室外盤管NTC或室外化霜板。

變頻空調(diào)不正常首先考慮上述兩個(gè)NTC。

在電源正常而空調(diào)不工作時(shí)也要考慮到查室內(nèi)環(huán)溫NTC。

空調(diào)工作不停機(jī)或達(dá)不到設(shè)定溫度停機(jī)，也要先查室內(nèi)環(huán)溫NTC；變頻空調(diào)達(dá)不到制冷效果，工作不正常也會(huì)和它有關(guān)。因室內(nèi)環(huán)溫NTC若出現(xiàn)故障會(huì)使得CPU錯(cuò)誤地判斷室內(nèi)環(huán)溫而引起誤動(dòng)作。

六、中央空調(diào)系統(tǒng)控制分析

中央空調(diào)系統(tǒng)的外部熱交換由2個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)來(lái)完成。循環(huán)水系統(tǒng)的回水與進(jìn)(出)水溫度之差，反映了需要進(jìn)行熱交換的熱量。因此，根據(jù)回水與進(jìn)(出)水溫度之差來(lái)控制循環(huán)水的流動(dòng)速度，從而控制了熱交換的速度，是比較合理的控制方法。

1、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制

由于冷凍水的出水溫度是冷凍機(jī)組“冷凍”的結(jié)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，冷凍泵變頻調(diào)速系統(tǒng)，可以簡(jiǎn)單地根據(jù)回水溫度進(jìn)行如下控制:回水溫度高，說(shuō)明房間溫度高，應(yīng)提高冷凍泵的循環(huán)速度，以節(jié)約能源。反之則反?？傊瑢?duì)于冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，控制依據(jù)是回水溫度，即通過(guò)變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)回水的恒溫控制。原理圖見(jiàn)圖2。圖2

冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制原理圖

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，其單測(cè)水溫不能準(zhǔn)確地反映冷凍機(jī)組內(nèi)產(chǎn)生熱量的多少。所以，對(duì)于冷卻泵，以進(jìn)水和回水間的溫差作為控制依據(jù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)水和回水間的恒溫差控制是比較合理的。溫差大，說(shuō)明冷凍機(jī)組產(chǎn)生的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，增大冷卻水的循環(huán)速度;溫差小，說(shuō)明冷凍機(jī)組產(chǎn)生的熱量小，可以降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷卻水的循環(huán)速度，以節(jié)約能源。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制原理圖見(jiàn)圖3。圖3

冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制原理圖

3、

末端送風(fēng)機(jī)的變頻控制

隨著生活水平的提高，人們已開(kāi)始關(guān)注生活與工作環(huán)境的舒適性。大型公共建筑(如商場(chǎng)、賓館、影劇院等)均設(shè)置有中央空調(diào)系統(tǒng)，而大多數(shù)中央空調(diào)的運(yùn)行，絕大部分末端機(jī)采用開(kāi)/關(guān)控制方式，難以滿足人們對(duì)舒適感的要求。變頻技術(shù)的飛速發(fā)展，成本進(jìn)一步下降，使得這一要求成為現(xiàn)實(shí)。圖4

手動(dòng)調(diào)節(jié)控制終端（1）調(diào)節(jié)風(fēng)量

在中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷、暖的輸送介質(zhì)通常是水，在末端將與熱交換器充分接觸的清潔空氣由風(fēng)機(jī)直接送入室內(nèi)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)室溫的目的。

在輸送介質(zhì)(水)溫度恒定的情況下，改變送風(fēng)量可以改變帶入室內(nèi)的制冷(熱)量，從而較方便地調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。這樣，便可以根據(jù)自己的要求來(lái)設(shè)定需要的室溫。

調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以控制送風(fēng)量。使用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，在變頻的同時(shí)，輸出端的電壓亦隨之改變，從而節(jié)約了能源，降低了系統(tǒng)噪音，其經(jīng)濟(jì)性和舒適性是不言而喻的。

（2）控制方式的確立

a、在室內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢?，安裝手動(dòng)調(diào)節(jié)控制終端，如圖4所示，調(diào)速電位器vr和運(yùn)行開(kāi)關(guān)kk置于控制終端盒內(nèi)，變頻器的集中供電由空氣開(kāi)關(guān)控制，需要送電時(shí)在配電控制室直接操作。

調(diào)整頻率設(shè)定電位器vr，可以改變變頻器的輸出頻率，從而控制風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，關(guān)閉時(shí)斷開(kāi)kk即可，此方式成本低廉，隨意性強(qiáng)。

b、當(dāng)室外溫度變化，或者冷/暖輸送介質(zhì)溫度發(fā)生改變時(shí)，將可能造成室溫隨之改變，對(duì)環(huán)境舒適要求較高的消費(fèi)群體，則可以采用自動(dòng)恒溫運(yùn)行方式，如圖5所示圖5

自動(dòng)恒溫運(yùn)行方式

選擇內(nèi)置pid軟件模塊的變頻器。控制終端的方式同手動(dòng)方式。電位器用來(lái)設(shè)定溫度(而不是調(diào)整頻率)。變頻器通過(guò)采集來(lái)自反饋端vpf/ipf的溫度測(cè)量值，與給定值作比較，送入pid模塊運(yùn)算事自動(dòng)改變u、v、w端子的輸出頻率，調(diào)整送風(fēng)量，達(dá)到自動(dòng)恒溫運(yùn)行。

c、送風(fēng)機(jī)的分布可能不是均勻的，對(duì)于稍大的室內(nèi)空間，則可以采用“區(qū)域溫度平均法”策略調(diào)節(jié)送風(fēng)量，以滿足特殊需要量場(chǎng)所。

d、為降低成本，個(gè)別的變頻器可能沒(méi)有內(nèi)置pid軟件模塊，選用外加pid調(diào)節(jié)器即可。

4、應(yīng)用方案的系統(tǒng)考慮

(1)共振(動(dòng)):選擇末端送風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮測(cè)試其在全轉(zhuǎn)速范圍的共振轉(zhuǎn)速點(diǎn)，應(yīng)避免電機(jī)工作于這樣的轉(zhuǎn)速區(qū)，通過(guò)設(shè)定變頻器的回避頻率及其寬度值，則可以避免電機(jī)運(yùn)行于該轉(zhuǎn)速區(qū)域。

(2)節(jié)能:風(fēng)機(jī)屬于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，應(yīng)用時(shí)，選擇風(fēng)機(jī)、泵類專用變頻器(亦稱為節(jié)能型變頻器)較好，并將其轉(zhuǎn)矩曲線(v/f)設(shè)定為“平方轉(zhuǎn)矩”，這樣可以達(dá)到較好的節(jié)能效果。

(3)安裝:變頻器應(yīng)裝于末端機(jī)的“隔離室”內(nèi)，除保證良好的散熱外，還應(yīng)讓其不置身于潮濕環(huán)境下。亦需考慮中央空調(diào)在制冷或制熱時(shí)末端機(jī)自身的溫度影響。

(4)頻率限制:電機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，散熱效果較差:轉(zhuǎn)速過(guò)大，則會(huì)引起因風(fēng)速過(guò)高而造成的不適當(dāng)狀態(tài)，如制冷時(shí)，可能因風(fēng)速過(guò)大，致辭使冷凝水不能被吸水盤完全接收，造成外漏。應(yīng)選擇適宜的上、下限頻率，下限頻率以不小于15hz為宜，上限頻率不要超過(guò)60hz，根據(jù)最大風(fēng)速確定。

(5)載波頻率:將變頻器的載波頻率適當(dāng)提高，則可以降低電機(jī)運(yùn)行噪音，提高環(huán)境質(zhì)量。

(6)多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，若電機(jī)距離變頻器較遠(yuǎn)，則需調(diào)整載波頻率，以避免引起電機(jī)電流振蕩。5、機(jī)組臺(tái)數(shù)控制

(1)某大廈基本工況:3臺(tái)機(jī)組，一用兩備，根據(jù)大廈的熱負(fù)荷量自動(dòng)控制機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)，自動(dòng)保持各機(jī)組運(yùn)行時(shí)間基本一致，達(dá)到最低能耗，達(dá)到最低的主機(jī)折舊。

(2)解決方案

基本思路:根據(jù)回流量，供/回水溫度來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)，負(fù)荷計(jì)算根據(jù):q=c×m×|t1-t2|∣

注:c常數(shù);m回水流量;t1回水溫度;t2供水溫度

當(dāng)負(fù)荷大于單臺(tái)機(jī)組80%，則第2臺(tái)機(jī)組備份;當(dāng)負(fù)荷大于前2臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷總量的80%，則第3臺(tái)機(jī)組運(yùn)行(80%該數(shù)值可調(diào))。

采用plc作為主控制器，采用摸擬量模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。原理圖如圖6所示。七、PLC技術(shù)在中央空調(diào)中的應(yīng)用1、PLC的簡(jiǎn)介中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)的控制有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(wèn)題和分級(jí)分步式結(jié)構(gòu)的局限性而限制了其應(yīng)用范圍。相反，PLC控制系統(tǒng)以其運(yùn)行可*、使用與維護(hù)均很方便，抗干擾能力強(qiáng)，適合新型高速網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)這些顯著的優(yōu)點(diǎn)使其逐步得到廣泛的應(yīng)用。可編程控制器是計(jì)算機(jī)家族中的一員。于上個(gè)世紀(jì)中后葉被發(fā)明后，在機(jī)床、各種流水線的輸送機(jī)械、發(fā)電、化工、電子等行業(yè)工藝設(shè)備的電氣控制方面得到了廣泛的應(yīng)用，早期的可編程控制器被稱作可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）,即簡(jiǎn)稱為PLC。PLC具有功能強(qiáng)大、使用可*、維修簡(jiǎn)便等許多優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于傳統(tǒng)的繼電器電路來(lái)說(shuō)，它難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯功能的和數(shù)字式控制，而且要實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模的邏輯控制功能不僅設(shè)計(jì)繁瑣，難以實(shí)現(xiàn)升級(jí)，并易發(fā)故障，維修復(fù)雜，現(xiàn)在已被大中型設(shè)備的控制系統(tǒng)所拋棄。而PLC正被廣泛的應(yīng)用并且已逐步取代了繼電器電路的邏輯控制。隨著科學(xué)技術(shù)不斷的飛躍發(fā)展，PLC也不斷得到完善和強(qiáng)大，同時(shí)它的功能也大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，如聯(lián)網(wǎng)通信功能和自診斷功能等。因此今天這種裝置被我們稱作可編程控制器，不過(guò)我們還是習(xí)慣簡(jiǎn)稱這種裝置為PLC。2、PLC結(jié)構(gòu)PLC主要是模塊式的，包含CPU模塊、I/O模塊等，PLC一端接傳感器，另一端接執(zhí)行器，從傳感器得到的數(shù)據(jù)經(jīng)PLC讀、運(yùn)算等處理下達(dá)給執(zhí)行器，執(zhí)行器動(dòng)作。PLC相當(dāng)于繼電器的作用，其好處是可*性高，自動(dòng)化程度高、可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化等。3、PLC的選型及設(shè)置為了滿足以上所介紹的空調(diào)工藝要求，整個(gè)控制系統(tǒng)需要可編程序控制器的輸入、輸出點(diǎn)分別是112點(diǎn)和32點(diǎn)，其中模擬量輸入、輸出為6點(diǎn)和4點(diǎn)。根據(jù)PLC的I/O原理使用原則，即留出一定的I/O點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用，以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中實(shí)際所需的I/O點(diǎn)數(shù)。選用華光電子工業(yè)有限公司的SU－5/B型。主機(jī)：SU－5/B；輸入模塊：U－25N、U－01AD；輸出模塊：U－05T、U－01DA。這種機(jī)型的I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)，有RS－422通訊端口，其編程指令有143條，并配有相應(yīng)的編程軟件S－62P，不僅可以通過(guò)手持編程器對(duì)其編程。而且可以通過(guò)PC機(jī)對(duì)其進(jìn)行編程輸入。該軟件還能在PLC運(yùn)行時(shí)監(jiān)控其運(yùn)行狀況。4、軟件設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)的啟動(dòng)/停止是用于制冷系統(tǒng)的手動(dòng)啟動(dòng)/停止控制。也可以通過(guò)溫度設(shè)定，依據(jù)冷負(fù)荷的需要自動(dòng)開(kāi)啟制冷系統(tǒng)。每臺(tái)設(shè)備均設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)、備用三種運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)用于聯(lián)鎖集中控制；手動(dòng)用于調(diào)試或檢修；備用狀態(tài)用于熱備用。三臺(tái)水泵二工一備。其中備用泵循環(huán)輪換，提高設(shè)備的保養(yǎng)率。各臺(tái)設(shè)備按工藝要求順序自動(dòng)啟動(dòng)/停止時(shí)，采用每臺(tái)設(shè)備啟動(dòng)后經(jīng)15s左右延時(shí)，再啟動(dòng)下一臺(tái)設(shè)備。一是考慮水泵穩(wěn)定運(yùn)行有個(gè)過(guò)程，二是避免數(shù)臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，沖擊變壓器，影響供電質(zhì)量。為提高中央空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可*性及可維護(hù)性，需采用控制產(chǎn)品對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制。早期的中央空調(diào)控制器多為就地式專用控制器和DDC控制器，它們具有控制功能簡(jiǎn)單、不易聯(lián)網(wǎng)及信息集成度不高等缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的中央空調(diào)系統(tǒng)都傾向于采用先進(jìn)、實(shí)用、可*的可編程控制器(PLC)來(lái)進(jìn)行控制。5、PLC控制系統(tǒng)主要功能PLC控制系統(tǒng)功能說(shuō)明如空氣處理機(jī)PLC控制原理簡(jiǎn)圖所示：（1）當(dāng)啟動(dòng)空氣處理機(jī)時(shí)，PLC發(fā)出控制指令。首先開(kāi)戶回風(fēng)門和新風(fēng)門到設(shè)定位置，然后啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)，同時(shí)通過(guò)控制變頻器，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。（2）露點(diǎn)溫度與系統(tǒng)設(shè)定值相比較后,用PID方式調(diào)節(jié)冷水電動(dòng)閥,控制冷水流量,使送風(fēng)溫度達(dá)到設(shè)定值。（3）送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢是由回風(fēng)溫度與系統(tǒng)設(shè)定值相比較后，用PID方式控制變頻器，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)回風(fēng)溫度的目的。（4）當(dāng)過(guò)濾網(wǎng)前后壓差超出設(shè)定值時(shí)，PLC發(fā)出過(guò)濾堵塞報(bào)警信號(hào)。（5）當(dāng)空氣處理機(jī)停止運(yùn)行后，新風(fēng)門、回風(fēng)門和冷水電動(dòng)閥回復(fù)到全關(guān)位置，并關(guān)停冷水環(huán)泵。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要完成對(duì)工藝參數(shù)的檢測(cè)、各機(jī)組的協(xié)調(diào)控制以及數(shù)據(jù)的處理、分析等任務(wù)，下位PLC主要完成數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制及連鎖等功能。除此以外，PLC系統(tǒng)還有如下功能：◆數(shù)據(jù)顯示功能顯示機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)，包括冷水出口溫度、冷水入口溫度、冷卻水出口溫度、冷卻水入口溫度、蒸汽壓力、蒸汽閥門開(kāi)度，以及溶液泵、冷劑泵等所有屏蔽泵的運(yùn)行狀態(tài)和各種故障報(bào)警的詳細(xì)信息?！魵v史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及檢索功能對(duì)重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí)間最長(zhǎng)為10年。可以通過(guò)歷史報(bào)表或者歷史趨勢(shì)曲線的方式檢索歷史數(shù)據(jù)。◆控制功能根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，并考慮經(jīng)驗(yàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，PLC應(yīng)用反饋數(shù)據(jù)(如室內(nèi)溫度等)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，以保證運(yùn)行參數(shù)滿足系統(tǒng)要求?？刂葡到y(tǒng)有三種運(yùn)行方式：就地手動(dòng)、軟手動(dòng)和自動(dòng)。就地手動(dòng)就是通過(guò)就地手動(dòng)操作設(shè)備對(duì)機(jī)組進(jìn)行控制，軟手動(dòng)是通過(guò)PLC對(duì)機(jī)組進(jìn)行手動(dòng)控制，自動(dòng)則是根據(jù)編好的控制程序自動(dòng)控制相關(guān)設(shè)備的啟、停及調(diào)節(jié)量。采用程序控制方式，杜絕冷劑污染，有效便捷地實(shí)現(xiàn)冷水、冷卻水的變頻控制。通過(guò)有效合理地開(kāi)、?？刂疲_(dá)到啟動(dòng)速度快、停機(jī)時(shí)間短的目的，即能節(jié)省能耗，還能避免結(jié)晶，從而提高中央空調(diào)系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性?！暨B鎖與保護(hù)功能各機(jī)組相關(guān)設(shè)備的啟、停具有一定的連鎖關(guān)系和時(shí)間順序，該功能由PLC的連鎖程序完成。同時(shí)，為保證機(jī)組的可*運(yùn)行，對(duì)相關(guān)參數(shù)采取了一定的保護(hù)措施，如冷水、冷卻水與機(jī)組的連鎖控制、冷卻水系統(tǒng)與冷卻塔的連鎖控制等。6、系統(tǒng)特點(diǎn)◆靈活性本控制系統(tǒng)選用可利用公司的小型一體化PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)空調(diào)主機(jī)控制系統(tǒng)中的單片機(jī)，較大程度地提高了系統(tǒng)配置及控制的靈活性，能更好地滿足不同用戶的不同需求。同時(shí)，明顯縮短了程序開(kāi)發(fā)周期。◆高可靠性PLC控制核心能夠在惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)期可*、無(wú)故障運(yùn)行，并且易接線、易維護(hù)、隔離性好、抗腐蝕能力強(qiáng)，能適應(yīng)較寬的溫度變化范圍，平均無(wú)故障時(shí)間間隔(MTBF)大于15年?！魪?qiáng)大的功能現(xiàn)代的PLC的編程語(yǔ)言遵從易學(xué)、易懂、易用的標(biāo)準(zhǔn)。除了具備傳統(tǒng)PLC助記符和梯形圖編程功能外，還具有結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言和順序功能圖編程功能。PLC提供各種功能模塊，包括各種通訊功能選擇、通訊參數(shù)設(shè)置，以及可以具體到某年、某月、某日、某個(gè)時(shí)刻的多種定時(shí)器和超長(zhǎng)定時(shí)器等，方便了各種功能的實(shí)現(xiàn)，有利于縮短開(kāi)發(fā)周期和節(jié)省程序容量?！魞?yōu)良的開(kāi)放性上位軟件Focsoft3.1支持DDE、OPC、ODBC、SQL，并提供豐富的API編程接口，方便接入其它系統(tǒng)。7、控制方法對(duì)于冷凍水系統(tǒng)，其出水溫度取決于蒸發(fā)器的設(shè)定值，而回水溫度取決于蒸發(fā)器接收的熱量，中央空調(diào)冷凍水出水溫度與冷凍水的回水溫度設(shè)計(jì)最大溫差為：5℃（比如：出水7℃，回水12℃），現(xiàn)采用在蒸發(fā)器出水管和回水管上裝有檢測(cè)其溫度的變送器、PID溫差調(diào)節(jié)器和變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)冷凍水溫差（如：△T=5℃）控制，即可使冷凍水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于熱負(fù)載的變化而變化。冷水機(jī)組系統(tǒng)PLC電路控制簡(jiǎn)圖在管道中取壓力信號(hào)采樣和溫差變送器，通過(guò)PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，通過(guò)PLC控制變頻器，以此控制3臺(tái)水泵電機(jī)的運(yùn)行，系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)始工作，當(dāng)?shù)?臺(tái)電機(jī)運(yùn)行至工頻狀態(tài)時(shí)，如管網(wǎng)壓力不夠，變頻器控制第2臺(tái)電機(jī)開(kāi)始工作，若工作到工頻狀態(tài)時(shí)管網(wǎng)管壓仍不夠時(shí)，變頻器自動(dòng)切換至第3泵使其變頻運(yùn)行，第1、2臺(tái)電機(jī)工頻運(yùn)行，直至管網(wǎng)所需管壓。當(dāng)外部需求降低，管網(wǎng)管壓提高時(shí)，第3臺(tái)運(yùn)行停止，變頻器自動(dòng)切換至第2泵，使其工作在變頻狀態(tài)下若還達(dá)不到要求，再切換至第1電機(jī)，如此周而復(fù)始，始終讓系統(tǒng)工作在最優(yōu)、最佳、最省的工作狀態(tài)。8、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用說(shuō)明由于整個(gè)實(shí)驗(yàn)室正在逐步籌劃和建設(shè)的過(guò)程中，許多設(shè)計(jì)還處于探討之中，眾多功能還未付諸實(shí)施?，F(xiàn)在本文就系統(tǒng)改造實(shí)現(xiàn)情況作簡(jiǎn)單介紹：本文的系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)分為兩步，設(shè)備電氣控制系統(tǒng)調(diào)試和中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試。我們就已完成的設(shè)備電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試及使用情況作一下說(shuō)明：針對(duì)實(shí)驗(yàn)室的要求：要求電氣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，感溫精確度高，維護(hù)方便壽命長(zhǎng)，并能聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行管理。除此之外在實(shí)際使用中系統(tǒng)的故障報(bào)警部分設(shè)計(jì)還不夠完善，許多功能還未開(kāi)發(fā)。本文經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)備狀況和同學(xué)們對(duì)中央空調(diào)學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)的調(diào)研，本文認(rèn)為可采用三菱公司的A系列PLC作為設(shè)備的控制系統(tǒng)核心。它不僅具備普通PLC可編程控制器的各種優(yōu)點(diǎn)，而且能夠利用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模塊（B2/B5）組建MELSECNET網(wǎng)絡(luò)，最終達(dá)到建成先進(jìn)的分布式控制系統(tǒng)，既實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備之間的聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和管理。當(dāng)然系統(tǒng)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，它不僅具備基本邏輯控制功能，還具有聯(lián)網(wǎng)通信功能和管理功能等。另外相對(duì)與老的控制系統(tǒng)，它工作穩(wěn)定、故障率低，并能進(jìn)行系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，操作及維護(hù)十分簡(jiǎn)便，維修綜合成本（待機(jī)時(shí)間等）大大降低。在智能化中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)中，采用PLC控制系統(tǒng)是切實(shí)可行的，中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)用PLC控制可以有效地保證其工作穩(wěn)定、可*，便于維護(hù)，且性能價(jià)格比高。同時(shí)以PLC為核心的高可靠的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)空調(diào)主機(jī)的控制及兩臺(tái)主機(jī)之間的協(xié)調(diào)控制，具有先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)、靈活等顯著特點(diǎn)。八、中央空調(diào)常見(jiàn)的問(wèn)題分析：1、吸氣溫度過(guò)高

主要是由于吸氣過(guò)熱度增大造成，注意吸氣溫度高不代表吸氣壓力高，因?yàn)槲鼩馐沁^(guò)熱蒸汽。

正常情況下壓縮機(jī)缸蓋應(yīng)是半邊涼、半邊熱。若吸氣溫度過(guò)高則缸蓋全部發(fā)熱。如果吸氣溫度高于正常值，排氣溫度也會(huì)相應(yīng)升高。

吸氣溫度過(guò)高的原因主要有:

(1)系統(tǒng)中制冷劑充注量不足，即使膨脹閥開(kāi)到最大，供液量也不會(huì)有什么變化，這樣制冷劑蒸汽在蒸發(fā)器中過(guò)熱使吸氣溫度升高。

(2)膨脹閥開(kāi)啟度過(guò)小，造成系統(tǒng)制冷劑的循環(huán)量不足，進(jìn)人蒸發(fā)器的制冷劑量少，過(guò)熱度大，從而吸氣溫度高。

(3)膨脹閥口濾網(wǎng)堵塞，蒸發(fā)器內(nèi)的供液量不足，制冷劑液體量減少，蒸發(fā)器內(nèi)有一部分被過(guò)熱蒸汽所占據(jù)，因此吸氣溫度升高。

(4)其他原因引起吸氣溫度過(guò)高，如回氣管道隔熱不好或管道過(guò)長(zhǎng)，都可引起吸氣溫度過(guò)高。2、吸氣溫度過(guò)低主要是蒸發(fā)器供液量偏大導(dǎo)致吸氣過(guò)熱度低造成的。

(1)制冷劑充注量太多，占據(jù)了冷凝器內(nèi)部分容積而使冷凝壓力增高，進(jìn)入蒸發(fā)器的液體隨之增多。蒸發(fā)器中液體不能完全氣化，使壓縮機(jī)吸人的氣體中帶有液體微滴。這樣，回氣管道的溫度下降，但蒸發(fā)溫度因壓力未下降而未變化，過(guò)熱度減小。即使關(guān)小膨脹閥也無(wú)顯著改善。

(2)膨脹閥開(kāi)啟度過(guò)大。由于感溫元件綁扎過(guò)松、與回氣管接觸面積小，或者感溫元件未用絕熱材料包扎及其包扎位置錯(cuò)誤等，致使感溫元件所測(cè)溫度不準(zhǔn)確，接近環(huán)境溫度，使膨脹閥動(dòng)作的開(kāi)啟度增大，導(dǎo)致供液量過(guò)多。PS：壓機(jī)結(jié)霜——原因一：如上；原因二：制冷劑充注量不足，會(huì)從蒸發(fā)器一直結(jié)到壓縮機(jī)上(注：需核實(shí))；原因三：由于外部原因制冷劑在蒸發(fā)器蒸發(fā)不足甚至不蒸發(fā)，此時(shí)會(huì)嚴(yán)重結(jié)霜，甚至造成濕壓縮。（如中央空調(diào)回風(fēng)不足或者空調(diào)箱過(guò)濾網(wǎng)嚴(yán)重堵塞，冷水機(jī)組主機(jī)壓機(jī)回氣管會(huì)結(jié)霜，排氣溫度也很低）3、排氣溫度不正常

影響因素：絕熱指數(shù)、壓縮比、吸氣溫度壓縮機(jī)排氣溫度可以從排氣管路上的溫度計(jì)讀出。它與制冷劑的絕熱指數(shù)