THPZKS1中央空调实训考核装置系统组成及各部分使用说明.docx
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THPZKS1中央空调实训考核装置系统组成及各部分使用说明
THPZKS-1中央空调实训考核装置系统组成及各部分使用说明
一、概述：
“THPZKS-1型中央空调实训装置”是根据职业教育的教学实训要求研发的产品。
适合高职院校、职业学校的《制冷技术》、《制冷设备维修工（高级工）》、《中央空调系统操作员》等课程的教学实训装置。
培养掌握空调与制冷技术专业理论知识和专业实践技能，从事空调、制冷设备及系统的技术升级、改造设计、安装、调试、维护、维修、技术管理等方面的技能应用型人才。
实训装置也适合普通院校、技工学校、职业培训学校、职教中心、鉴定站/所、制冷类专业等培训的理想设备。
本装置是将中央空调微型化，同时保证整个中央空调系统的完整性和合理性，整套实训设备可演示夏季制冷工况、冬季制热工况，在蒸发器、冷凝器、冷却塔、模拟锅炉配置了温度测量点，便于学生测量、了解各点参数的变化情况和系统的工作状况。
并人为增加一些辅助配置，使设备能产生多种在实际运行中的常见故障，供学生动手排除，让学生全面地掌握中央空调技能知识。
提高他们的动手能力!
实现半实物化实训教学方针；中央控制处理器采用西门子S7-200可编程控制器，拥有成熟的专业技术和广阔的市场背影，产品紧贴实际应用和先进技术，实用性强；上位机软件实时显示系统运行状态及数据。
实训装置直观展示了中央空调的系统结构、工作原理，可清楚的看到制冷循环系统结构及主要部件的实物，系统配置有交流电压表、温度表、真空压力表、信号指示灯的整个系统的实时工作状态一目了然；便于教学演示讲解及学生对课本知识的理解掌握。
此外，管路中设有视液镜可观察制冷剂状态；制冷系统中红色管路部分为高压管路，蓝色管路部分为低压管路。
整套实训装置集制冷系统、电气控制系统、故障模拟系统于一体，满足对实训的要求。
该实训装置由一套3匹制冷机组、2套冷却水（1套为常用、1套为备用）系统、2套冷冻水（1套为常用、1套为备用）系统及1套PLC中央控制处理器等组成，终端为1套模拟房间和风机盘管等组成。
由集水器、分水器进行能量分配和调节。
同时具有供热功能，这里采用热水器来模拟市政热网（热源），再通过热交换器对媒水进行加热，起到制热的功能。
控制系统由数据采集器、西门子PLC主机、PC机、力控组态等组成，采用PLC作为中央控制处理器，由计算机通过专用通信线PC-PPI与PLC之间建立稳定的通讯，从而控制整套中央空调系统的运行与停止，也可通过网络实现远程控制。
中央空调系统中的运行参数由传感器进行采集，并通过A/D模块转换后送入PLC中，再由PLC送到计算机中进行实时显示监控。
系统制冷机组由压缩机、壳管式冷凝器、储液器、热力膨胀阀、壳管式蒸发器、冷却塔、水泵、膨胀水箱、电动阀等组成。
压缩机启动之后，壳管式冷凝器中产生的热量被冷却水泵送入的水进行冷却后，压至喷淋式冷却塔散热。
壳管式蒸发器产生的冷量，经冷冻水泵压至模拟房间的风机盘管和风道表冷器中，由电动阀来控制各自需不需要制冷或制热。
二、技术参数：
1.电源：
AC380V±5％（三相五线）50Hz
2.外形尺寸：
300×100×210cm3
3.制冷剂类型：
R22
4.最大制冷量：
7.5KW
5.最大输入总功率：
4.5kVA
6.制冷额定功率：
3.8kVA
7.制热额定功率：
3.0kVA
8.循环风量：
480m3/h
9.安全保护：
具有漏电压、漏电流保护装置，安全符合国家标准
三、实训系统组成及详细说明：
实训装置由控制屏、实训对象、模拟房间、连接电缆等组成,整体效果图如下3-1所示:
1．THPZKS-1控制柜 2．冷却塔3．模拟风管4．膨胀水箱5．模拟锅炉
6．新风口 7．轴流风机 8．电加热器 9．表冷器 10．过滤器
11．不锈钢架12．3匹压缩机 13．冷凝器14．蒸发器 13．模拟房间
图3－1整体效果示意图
3.1实训装置控制柜部分：
3.1-1系统控制柜
控制柜采用铁质双层亚光密纹喷塑结构，结构坚固。
前门采用透明玻璃，可清楚地观察到系统中央控制处理器、交流接触控制部分、控制按钮等控制元件、系统流程图等。
如图3-2所示:
3.1-2控制面板说明：
主控制面板主要分5个区域：
总电源操作控制区、控制旋钮区、终端设备测试区、交流接触控制区、中央控制处理器单元、流程图及工作状态指示区。
3.1-2-1总电源操作控制区介绍：
电源操作区包含插座（右边双联插座）电源开关、电源总开关、线电压指示电压表、压缩机工作电流指示电流表、冷却水泵工作电流指示电流表、媒水水泵工作电流指示电流表。
图3.2控制柜示意图
3.1-2-2控制旋钮区（手动控制形式下才用到这些旋钮）：
第一行自左向右分别为：
压缩机启动、停止按钮，置于“启动”压缩机工作，置于“停止”压缩机停止工作；冷却水泵“泵1”“泵2”开关，置于“泵1”主泵工作，置于“泵2”备用泵工作，置于“中位”冷却水泵主、备用泵都不工作；冷冻（媒水）水泵“泵1”“泵2”开关，置于“泵1”主泵工作，置于“泵2”备用泵工作，置于“中位”冷冻（媒水）水泵主、备用泵都不工作；冷却塔风扇开关，置于“开”冷却塔风扇工作，置于“关”冷却塔风扇不工作；手动自动转换旋钮开关，置于“手动”执行手动控制方式运行控制现场设备，置于“停止”现场设备全部不工作（除PLC中控制器外），置于“自动”执行PLC自动控制方式运行控制现场设备。
第二行自左向右分别为：
电磁阀1开关，置于“开”电磁阀1打开，置于“关”电磁阀1关闭；电磁阀2开关，置于“开”电磁阀2打开，置于“关”电磁阀2关闭；新风阀门开关，置于“小”电动调节阀得电，新风口风门逐渐关小；置于“中位”电动调节阀失电，调节阀停止工作；置于“大”电动调节阀得电，新风口风门逐渐开大；风管风机开关，置于“开”风管风机工作，置于“关”风管风机停止工作；模拟锅炉开关，置于“开”模拟锅炉工作；置于“关”模拟锅炉停止工作；加热器开关，置于“低”加热器1工作（以300W功率加热），置于“停”加热器1、2停止加热工作，置于“高”加热器1、2同时工作（以600W功率加热）。
3.1-2-2终端设备测试区：
当系统在控制过程中，出现问题之后可通过这个区域的测试端子来测量是否有交流信号。
3.1-2-3交流接触控制区：
主要有交流继电器、热保护器组成，交流继电器主要起到中间切换的作用，热保护器的作用是当系统中出现故障时，电流超过其设定值时，双金属片断开起到保护作用。
3.1-2-4中央控制处理器单元：
中央控制处理器单元区介绍：
在自动控制方式下，中央控制处理单元进行控制，来完成系统自动控制过程。
如下图所示：
3.1-2-5流程图及工作状态指示区：
流程图区含流程图及部件工作状态指示：
（工作状态指示包括：
压缩机、冷却水泵、冷冻水泵、
换热水泵、冷却塔风扇、模拟锅炉、电磁阀1、电磁阀2、风管风机、
电加热丝。
灯亮时表示工作；灯灭时表示停止工作。
）
图3-7流程图及工作状态指示区示意图
3.2系统实训对象
实训对象由制冷机组、冷却水系统、冷冻水系统、供暖处理系统等组成，基本配置如下：
序号
设备名称
数量
1
电气控制屏
1套
2
模拟房间
1套
3
控制对象不锈钢台架
1套
4
回风风道
1套
5
水冷制冷机组
1套
6
冷却水系统
1套
7
冷冻水系统
1套
8
供暖系统
1套
9
循环处理系统
1套
3.2-1制冷机组单元：
包括压缩机、壳管式冷凝器、壳管式蒸发器、热力膨胀阀、储液罐、视液镜、干燥过滤器等组成，管路中还设有控制阀等实训所必需的部件；此外，管路中设有的视液镜可观察制冷剂状态；制冷系统中红色管路部分为高压管路，蓝色管路部分为低压管路装有保温材料的为低压管路部分。
3.2-2冷却水系统单元：
系统包括1套3吨冷却塔机组、2台冷却水泵（一个常用、一个备用）壳管式冷凝器等组成。
3.2-3冷冻水系统单元：
系统包括2台冷冻水泵（一个常用、一个备用）、集水器、分水器、膨胀水箱等组成。
3.2-4循环处理系统单元：
系统包括过滤器、表冷器、电加热器、轴流风机、风道等组成。
3.2-5供暖处理系统：
系统包括1台模拟锅炉、1台换热水泵、1套换热器等组成；
3.3模拟房间
模拟房间系统包括房间温控器、风机盘管机组及风量调节系统等组成。
3.3-1温控器：
温控器安装于模拟房间内，具有设定温度、模式设定、风量调节等功能。
3.3-2风机盘管：
其机构由贯流风机、翅片盘管式换热器两部分组成，风机在房间温控器的控制下，对翅片盘管式换热器进行冷却。
3.4测量仪表
3.4-1电源电压表：
在电源操作区提供1只交流电压表，用于测量系统电网电压。
3.4-2制冷系统压力检测单元：
提供2只真空压力表和1只双组压力控制器，压力表测量范围分别：
低压表为-0.1～1.5MPa、高压表为-0.1～3.5MPa,可显示系统工作时低压侧和高压侧的压力变化；双组压力控制器对压缩机起到保护作用。
四、系统控制说明：
4.1中央控制器:
采用西门子S7-200可编程控制器作为中央控制处理器,另配有一个数字量扩展模块、一个模拟量采集模块，结合开发软件进行自控的一种方式。
4.2中央空调启动过程及保护：
系统具有手动与自动两种控制方式，可通过上位机软件监测系统的运行工况，即系统中制冷状态、制热状态、温度大小、设备运行状态等参数。
控制系统中采用连锁控制、保护措施等一系列措施对系统进行保护控制。
通过对PLC程序编辑，可改变系统的控制过程。
由PC主机可直接与以太网相连，实现网络远程控制。
组态软件借助于Windows2000/XP多任务环境，是本系统的管理与调度的中心，实现对整个系统的集中管理、以及对整个楼宇的被控设备进行监测与调度，实现设备的联动控制。
五、实训装置操作说明：
5.1手动方式操作说明：
5.1-1首先将控制屏主面板电源操作控制区的所有的控制开关都打到“关”、“停止”与“中位”上；检查模拟故障设置箱，将4个开关置于下方（1～4处于“正常”的方向）；再将PLC主机下方控制方式按钮旋至到“手动”位置上及PLC主机电源开关也打到“关”的位置上；
5.1-2其次将系统电源插头线接入工业用电三相四线制电源AC380V±10%（或三相五线），中线必须接为零线；通过切换电压测量转换波段开关，检查电网电压是否缺相，正常情况下，UUV、UVW、UWU三档电压指示均为380左右；如果电源有缺相将不正常，请检查电源、插座与保险丝前端之间电压及保险丝是否有熔断等情况。
5.1-3将电源操作区的总电源开关置于“上方”，系统得电。
便可见此时压缩机的“停止”按钮与信号显示区的两块智能温度控制器会亮。
5.1-4将冷却塔风机的转动方向调整为排风向上，具体的做法为：
在以上操作的前提下，将冷却塔风机按钮旋转到“开”的位置上，将手放在冷却塔的顶端排气口处，感觉冷却塔风机排风的风向；若不是向上，对电网电源中任意两跟火线进行调换，冷却塔风机的排风就正常了。
5.1-5然后按照需求，对电源操作区中的控制开关进行调整。
上位机组态软件在进入“系统手动控制与监控”界面，可监视设备的工作状态，具体步骤参照实训指导书中的内容。
5.2自动方式操作说明：
5.2-1PLC及硬件设备
5.2-1-1PC/PPI电缆线
图5-1PC/PPI电缆线示意图
PC/PPI电缆线连接PC机与S7200主机，将一端插入计算机COM口，另一端插入S7200主机通讯端口。
如图5-1所示。
具体连接示意图如下：
图5-2PC/PPI电缆线与PC机连接示意图
5.2-1-2航空电缆线及航空插座、插头
图5-3航空电缆线
图5-4控制屏对象侧航空插座
图5-5控制对象侧航空插座
用航空电缆线将控制屏侧航空插座与控制对象侧航空插座按编号连接。
5.2-2软件安装与操作
THPZKS-1型中央空调系统实训考核装置软件由PLC编程软件STEP7、上位机组态软件力控和工程组成，安装前检查光盘是否齐全，并将组态工程拷贝到本地磁盘，去除只读属性。
5.2-2-1Step7V4.0SP3安装
将附件的安装光盘放入光驱中，系统自动弹出安装对话框，保持默认选项安装即可。
安装完成后，打开Step7软件，点击菜单“TOOL”-“OPTION”，打开如图5-6所示窗口:
在5-6所示窗口中，将语言改为“Chinese”，点击“OK”按钮退出。
图5-6汉化窗口
5.2-2-2Step7工程的打开与下载
通过“开始”—“Simatic”---“STEP7-MicroWINV4.0.3.08”----“STEP7MicroWin”打开STEP7软件，如图5-7。
或双击桌面“V4.0STEP7MicroWINSP3”。
图5-7Step7打开路径
打开的STEP7软件窗口如图5-8所示：
图5-8STEP7软件窗口
点击“设置PG/PC”，弹出窗口如图5-9所示：
图5-9PG/PC设置窗口
在图5-9所示窗口中，选择“PC/PPIcable（PPI）”项，点击“Properties…”按钮，打开如图5-10所示窗口。
图5-10PC/PPI通讯端口设置窗口
在图5-10所示窗口中，点击“LocalConnection”，选择通讯端口（即插PC/PPI电缆线的端口）。
例如：
COM1、COM2或USB等。
设置完成后，点击“OK”按钮保存设置信息。
在图5-8所示窗口中，点击菜单“文件”-“打开”，例如打开“G：
\THPZKS-1中央空调实验实训装置\THPZKS-1中央空调实验实训装置数据包\THPZKS-1型中央空调PLC应用程序安装组态.mwp”工程文件；点击菜单“文件”-“下载”，打开如图5-11所示窗口。
图5-11下载工程程序窗口
在图5-11所示窗口中，点击“下载”按钮，将程序下载到PLC主机。
下载完成后，点击菜单栏中的左键头按钮，将PLC置为运行状态。
如下图中被圈的部分。
5.2-3力控组态软件安装与运行
5.2-3-1将力控安装光盘放入光驱中，按照提示默认安装即可，完全安装完成后，将加密狗插入计算机并口。
5.2-3-2双击桌面上的“力控5.0”，打开如图5-12所示窗口。
图5-12进入力控窗口
在图3-7所示窗口中，点击“恢复”按钮，在弹出的菜单中，选择“FrcCrtl1.pck”文件，点击“打开”按钮，工程成功恢复。
选择恢复后的工程，点击“进入运行”按钮，进入运行环境，根据操作需要进入相应监控画面。
5.2-3-3力控组态画面介绍
a.进入系统主画面
左键点击主画面中间箭头图标进入系统菜单画面；
左键点击主画面的“退出系统”按钮，程序将停止运行；
b.系统界面画面
左键点击主画面中“相关术语”图标进入相关术语界面；
左键点击主画面中“系统技术参数”图标进入技术参数界面；
左键点击主画面中“系统组成说明”图标进入系统组成说明界面；
左键点击主画面中“系统整体流程图”图标进入系统流程图界面；
左键点击主画面中“系统手动控制与监控”图标进入手动控制与监控实训项目界面，“控制方式”设置在手动上，才能打开界面，否则会有相应提示；
左键点击主画面中“系统自动控制与监控”图标进入自动控制与监控实训项目界面，“控制方式”设置在自动上，才能打开界面，否则会有相应提示；
左键点击主画面中“返回”按钮图标返回上一级菜单界面；
左键点击主画面的“退出运行环境”按钮，退出运行环境界面。
c.系统整体流程图
d.实训主菜单
主要分为“系统调试实训项目”和“智能排故实训项目”两大类，每类有6个实训项目：
制冷―――全空气处理系统制热―――全空气处理系统
制冷―――全水处理系统制热―――全水处理系统
制冷―――空气水处理系统制热―――空气水处理系统
在进入“智能排故实训项目”中通过故障模拟设置箱可设置4个不同的故障点，学生可通过上位机进行排故。
故障对应表：
故障编号
故障现象
上位机对应排故选项
实际故障
K1
系统无法制冷
高压过高保护
低压过低保护
制冷剂不足
水泵不工作
风机盘管不工作
冷却水泵1空转
管道过滤器堵塞
冷却塔风扇不工作
温控器失效
水泵不工作
管道过滤器堵塞
风管风机未工作
过滤器压差过高
模拟水位不足
压缩机不工作（14）
K2
水冷效果差
冷却塔风扇缺相不工作（5）
K3
系统无法制热
模拟锅炉坏不工作（6）
K4
系统无法制热
媒水水泵不工作（7）
六、实验操作注意事项：
6.1制冷机组中，压缩机不得频繁启动、停止；否则压缩机启动电流会是运行电流的５～10倍，大大地影响压缩机的使用寿命；
6.2水系统中水源要保证一定的清洁度，否则会影响水泵的出水率，进而会造成水泵堵塞故障或烧毁；
6.3制冷运行过程中，要观察冷却塔水槽水位，保证不缺水冷却水泵不空转。
6.4准备运行水泵时一定要保证加膨胀水箱中有20㎝以上水位，否则水泵长时间处于空转情况下，会造成水泵出现故障或烧毁，此属违规操作；
6.5在做制热工况时，一定要保证模拟锅炉中装满水
6.6制热工况下，必须先将模拟锅炉自身电源开关打开，调节温度旋钮，可使水温达到适宜温度；
6.7制热工况下，严禁打开模拟锅炉进水口安全阀，以免烫伤；
6.8准备做制热工况时，要节省实验时间，将“控制方式”开关置于“手动”位置，将“模拟锅炉”开关置于“开”的位置，再打开模拟锅炉自身的电源开关，温度通过模拟锅炉上的旋钮调节，从而加快实训的进度；
6.9实验完毕后，将所有的旋钮返回关的状态（即原始状态）；
6.10调整装置电源时，必须检查电源的相序，必须保证冷却塔风机风向向上，否则冷却塔风机将异常工作，可能导致装置设备损坏；
6.11严禁带电插拔系统3根航空电缆线；
6.12在没有系统接线图时，请勿操作系统控制屏内的电源线；
6.13在运行中，严禁将手或异物放在冷却塔风机出风口，以免造成人员伤亡；
6.14系统运行时，严禁用手摸压缩机表面及高温管温部分；
6.15上位机软件在运行时，可通过如下界面查看通讯状态。
也可通过如下界面查看实时数据库状态
6.16上位机软件中显示当前工作状态为“制冷―――全空气系统”等，而系统设备未工作，出现此种现象有以下几种可能原因：
（1）系统被紧急停止了，在自动工作状态时，点击“紧急停止”按钮后，必须关闭PLC电源后再打开，系统才能正常工作。
（2）上位机软件与PLC通讯失败；
（3）PLC未正确下装程序或处于停止状态；
（4）操作步骤不正确，必须严格按照实训指导书中的操作步骤。
6.17在做制冷工况或制热工况时，要注意将个别闸阀进行调整。
详细操作如下：
在做制冷工况时，将闸阀1、3打开，闸阀2、4关闭；在做制热时相反，将闸阀2、4打开，闸阀1、3关闭。
1
31
41
21
图5-13制冷――制热转换阀门设置示意图
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