中央空调系统控制课程设计论文.docx
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中央空调系统控制课程设计论文
PLC课程设计论文
中央空调系统控制设计
Centralairconditioningcontrolsystemdesign
刘玲
吉林建筑工程学院城建学院信息工程系
电气工程及其自动化
2012年7月5日
编号100090101
PLC课程设计论文
中央空调系统控制设计
Centralairconditioningcontrolsystemdesign
学生：
刘玲
指导教师：
李学军（教授）
专业：
电气工程及其自动化
学号：
100090101
所在单位：
电气信息工程系
答辩日期：
2012年7月5日
摘要
空调系统是现代建筑的重要组成部分，是楼宇自动化系统的主要监控对象，也是建筑智能化系统的管理内容之一。
楼宇自动化系统对空调系统的监控主要是针对集中式中央空调系统，主要包括制冷系统和新风机组控制
上位机开发软件的选择上，北京三维力控科技有限公司的力控为目前工业控制领域先进的上位机监控系统开发软件，结合力控公司的特点，可扩展性和性价比的比较，力控作为一种我国自发研制的组态软件，功能强大，已经能够满足我的需要，且其性能卓越，价格适中，所以我选择了力控公司的力控作为课程设计使用的组态软件。
达到了中央监控室到各个现场的所有数据，改变了由人工抄表方式，从而节约了人力、提高了效率，增加了数据实时性和可靠性。
关键词:
中央空调；监控系统；力控组态软件
ABSTRACT
Airconditioningsystemisanimportantpartofmodernarchitecture,isthemainbuildingautomationsystemsandmonitoringofintelligentbuildingsystemisoneofthemaincontentofmanagement.Buildingautomationsystemsforairconditioningsystemismainlydirectedagainstthecentralizedmonitoringofthecentralairconditioningsystem,mainlyincludingtherefrigerationsystemandairunits
PCsoftwaredevelopment,Beijingonthechoiceof3dpowercontroltechnologyCo.,LTD.Iscurrentlytheforcecontrolofindustrialcontrolcomputermonitoringsystemofadvancedsoftwaredevelopment,thecharacteristicsofthebonding,scalabilityandperformancecomparison,theforcecontrolasaspontaneousdevelopmentinChina’sconfigurationsoftware,thefunctionisstrong,havebeenabletomeetmyneeds,anditsoutstandingperformance,moderateprice,soIchosetoforcetheforcecontrolasgraduationdesign,theuseofconfigurationsoftware.Darmstadtreachedincentraltoallsitetomonitoralldatafromtheoriginal,changedthewayofartificialmeter,whichcansavemanpowerandimproveefficiency,increasethedatareal-timeandreliability.
Keywords:
centralairconditioning;monitoringsystem;theforcecontrolconfigurationsoftware
目录
摘要……………………………………………………………………………………………3
ABSTRACT………………………………………………………………………………………4
第一章绪论…………………………………………………………………………………6
1.1设计目的………………………………………………………………………………6
1.2设计的主要内容……………………………………………………………………6
第二章中央空调系统控制概述…………………………………………………………7
2.1中央空调的概述……………………………………………………………………7
2.1.1中央空调系统…………………………………………………………………7
2.1.2中央空调系统特点……………………………………………………………8
2.2中央空调系统工作原理………………………………………………………8
2.3中央空调传感器的接线方式………………………………………………………9
2.3.1风管式传感器…………………………………………………………………9
2.3.2中央空调风机降压启动以及接线方法…………………………………11
2.3.3CPU226、S7-200、EM231及EM232接线方法…………………………12
总结…………………………………………………………………………………13
致谢…………………………………………………………………………………14
附录一………………………………………………………………………………15
附录二………………………………………………………………………………16
附录三………………………………………………………………………………17
附录四………………………………………………………………………………19
参考文献……………………………………………………………………………20
第一章绪论
1.1设计目的
1.掌握中央空调的工作原理。
2.熟悉S7-200、CPU226的输入、输出以及接线方法。
3.了解EM231、EM232的使用方法。
4.学会使用规范、标准及有关设计资料。
5.初步掌握设计步骤和基本内容，掌握编写设计说明书的基本方法。
1.2设计的主要内容
1.中央空调的原理。
2.S7-200开关量的输入输出及EM231、EM232的接线方法。
3.中央空调风机降压启动。
4.风阀传感器的接线方法。
第二章中央空调系统控制概述
2.1中央空调的概述
2.1.1中央空调系统
中央空调系统由冷热源系统和空气调节系统组成。
有主机和末段系统。
按负担室内热湿负荷所用的介质可分为全空气系统、全水系统、空气-水系统、冷剂系统。
按空气处理设备的集中程度可分为集中式和半集中式。
按被处理空气的来源可分为封闭式、直流式、混合式（一次回风二次回风）。
主要组成设备有空调主机（冷热源）风柜风机盘管等等.制冷系统为空气调节系统提供所需冷量，用以抵消室内环境的冷负荷；制热系统为空气调节系统提供用以抵消室内环境热负荷的热量。
制冷系统是中央空调系统至关重要的部分，其采用种类、运行方式、结构形式等直接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理性。
。
2.1.2中央空调系统优点
经济节能：
主机由微电脑控制，每个区间末端风机盘管可自行调节温度，区间无需人时可关闭，系统根据实际负荷做自动化运行，开机计费，不开机不计费，有效节约能源和运行费用。
环保：
主机采用水源热泵型机组，电制冷，没有燃烧过程，避免了排污；整个系统为密闭式管路系统，可避免霉菌灰尘等杂质对系统的污染，使环境清新优美，特别适于高档别墅、高级公寓与写字楼的使用。
节约空间：
主机体积小巧，不设机房，无需占用设备层，减少公用设施和土建投资，室内末端暗藏在吊顶内，极易配合屋内装修。
个性化：
中央空调系统以区间为单元，满足用户不同区间需求，室内末端安装采用暗藏方式，不影响室内的审美观，不占据室内空间，适应用户的个性化需求。
简化管理：
于采用不同区间单独控制系统为用户所有，产权关系明确，可简化空调设施管理。
提升档次：
中央空调主机可以避免破坏楼体的整体外观，使用户充分享受高档综合环境的同时，提升产品质量及量贩档次。
投资方便：
可根据量贩发展情况，分期分批投资添置空调系统，同时量贩档次提升，因此资金周转快，有效地利用资金更进一步开发。
2.2中央空调系统工作原理
中央空调系统一般主要由制冷压缩机系统、冷媒（冷冻和冷热）循环水系统、冷却循环水系统、盘管风机系统、冷却塔风机系统等组成。
制冷压缩机组通过压缩机将空调制冷剂（冷媒介质如R134a、R22等）压缩成液态后送蒸发器中，冷冻循环水系统通过冷冻水泵将常温水泵入蒸发器盘管中与冷媒进行间接热交换，这样原来的常温水就变成了低温冷冻水，冷冻水被送到各风机风口的冷却盘管中吸收盘管周围的空气热量，产生的低温空气由盘管风机吹送到各个房间，从而达到降温的目的。
冷媒在蒸发器中被充分压缩并伴随热量吸收过程完成后，再被送到冷凝器中去恢复常压状态，以便冷媒在冷凝器中释放热量，其释放的热量正是通过循环冷却水系统的冷却水带走。
冷却循环水系统将常温水通过冷却水泵泵入冷凝器热交换盘管后，再将这已变热的冷却水送到冷却塔上，由冷却塔对其进行自然冷却或通过冷却塔风机对其进行喷淋式强迫风冷，与大气之间进行充分热交换，使冷却水变回常温，以便再循环使用。
在冬季需要制热时，中央空调系统仅需要通过冷热水泵（在夏季称为冷冻水泵）将常温水泵入蒸汽热交换器的盘管，通过与蒸汽的充分热交换后再将热水送到各楼层的风机盘管中，即可实现向用户提供供暖热风。
液体汽化制冷是利用液体汽化时的吸热、冷凝时的放热效应来实现制冷的。
液体汽化形成蒸汽。
当液体（制冷工质）处在密闭的容器中时，此容器中除了液体及液体本身所产生的蒸汽外，不存在其他任何气体，液体和蒸汽将在某一压力下达到平衡，此时的汽体称为饱和蒸汽，压力称为饱和压力，温度称为饱和温度。
平衡时液体不再汽化，这时如果将一部分蒸汽从容器中抽走，液体必然要继续汽化产生一部分蒸汽来维持这一平衡。
液体汽化时要吸收热量，此热量称为汽化潜热。
汽化潜热来自被冷却对象，使被冷却对象变冷。
为了使这一过程连续进行，就必须从容器中不断地抽走蒸汽，并使其凝结成液体后再回到容器中去。
从容器中抽出的蒸汽如直接冷凝成蒸汽，则所需冷却介质的温度比液体的蒸发温度还要低，我们希望蒸汽的冷凝是在常温下进行，因此需要将蒸汽的压力提高到常温下的饱和压力。
制冷工质将在低温、低压下蒸发，产生冷效应；并在常温、高压下冷凝，向周围环境或冷却介质放出热量。
蒸汽在常温、高压下冷凝后变为高压液体，还需要将其压力降低到蒸发压力后才能进入容器。
液体汽化制冷循环是由工质汽化、蒸汽升压、高压蒸汽冷凝、高压液体降压四个过程组成。
2.3中央空调传感器的接线方式
2.3.1风管式传感器
风管式传感器QFM2160用于相对湿度和温度
QFM2160西门子温湿度传感器
·工作电压AC24V或DC13.5...35V
·信号输出DC0...10V，用于相对湿度
·信号输出DC0...10V，用于温度
·测量精度为舒适范围内的±3%相对湿度
西门子QFM2160用途
QFM2160风管式温度传感器专用于通风与空气调节设备中的以下用途：
·相对湿度和
·温度
该传感器有以下用途：
·控制送风与排风
·参考传感器，如露点转换
·限定传感器，例如与蒸汽湿度传感器相连
·限定传感器，例如测量值显示或与一个楼宇自控系统相连
·焓值与绝对湿度传感器，与AQF61.1（参考技术资料N1899）或SEZ222（参考技术
资料N5146）配套使用
型号概览
参考型号
温度测量范围
温度信号输出
湿度信号输出
工作电压
QFM2100
None
None
DC0...10V
AC24VorDC13.5…35V
QFM2101
None
None
4…20mA
DC13,5…35V
QFM2120
-35...50℃
LG-Ni1000
DC0...10V
AC24VorDC13.5…35V
QFM2140
-35...50℃
T1（PTC）
DC0...10V
AC24VorDC13.5…35V
QFM2160
0..50℃/-35..+35℃
DC0...10V
DC0...10V
AC24VorDC13.5…35V
QFM2171
0..50℃/-35..+35℃
4…20mA
4…20mA
DC13.5…35V
所有系统或设备都能够获取和处理传感器的DC0...10V或4...20mA、LG-Ni100or或者T1输出信号。
当使用无源温度传感器用作取平均值，我们建议采用SEZ220信号转换器（技术资料N5146）
QFM2160温湿度传感器功能
QFM2160温湿度传感器通过传感元件的电容值随湿度变化而成函数方式变化来获取风管内的相对湿度值。
电子测量电路把传感器的信号转换成连续的DC0...10V信号，相对应为0...100%的相对湿度。
传感器通过传感元件的阻值随温度变化而成函数方式变化来获取风管内的温度值。
根据不同的传感器型号，这个变换的阻值会被转换成一个有源的DC0…10V输出信号（0…50°Cor–35…+35°C）或是一个无源的输出信号（–35…60°C）。
安装注意事项
为确保符合IP54保护等级，传感器安装时电缆接入必须尖端朝下！
传感器必须安装在那些方便进入调试的位置。
·如果传感器与蒸汽加湿器共用，其间距的最短为3米。
如果安装条件允许，那么间距要尽可能大，但最长不超过10米。
·浸入杆上的传感元件易受碰撞和震动的影响。
必须避免任何碰撞和震动。
如果还涉及到露点温度漂移，传感器必须安装在排风管道内。
风管式传感器接线方法
QFM2160共4个接线端子G、G0、U1、U2。
其中，G、G0电源可接AC24V也可接DC13.5…35V，U1湿度信号，U2温度信号。
现仅使用温度信号，
2.3.2中央空调风机降压启动以及接线方法
如果风机直接启动时所引起的线路电压较大，必须采用降压启动，就是在启动时降低加在风机定子上绕组上的电压，以减少启动电流。
中央空调风机降压启动常用“星形—三角形”换接启动。
如果风机在工作时其定子绕组是联结成三角形的，那么在启动时可把其联成星形，等到转速接近额定值时再换接成三角形。
这样，在启动时就把定子上的每组绕组电压降到正常工作电压的1/√3。
自耦降压启动是利用三相自耦变压器将风机在启动过程中的端电压降低，自耦变压器备有抽头，以便得到不同的电压。
采用自耦降压启动，也同时能使启动电流和启动转矩减少。
自耦降压启动可根据需要选用。
2.3.3CPU-226、S7-200、EM231及EM232接线方法
接线方法详见附录1.附录2.附录3
总结
两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。
在设计过程中，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。
学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
通过这次设计，本人在多方面都有所提高。
通过这次设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了plc设计等课程所学的内容，掌握了设计的方法和步骤，了解了中央空调的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。
在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
经过此次设计，学到了不少东西，更深一步掌握了中央空调系统的原理，深入了解了我们专业课程。
目的是通过解决实际问题，巩固和加深在《PLC应用技术》课程中所学的理论知识。
训练学生综合运用学过的系统控制基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，分析结果等工作。
使学生初步掌握系统控制基础课程设计的一般步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。
加强了理论知识与实践统一的能力，加强了自己动手操作的能力。
致谢
中央空调系统控制是一项专业技术。
通过此次设计我对自己所学基础理论、专业知识和基本技能进行了综合的检验。
培养了分析与解决问题的能力，同时这次课程设计不仅使我了解了很多新的知识，更重要的是我检索和获取知识的能力的到了很大的提高，这跟老师们给我的指导也是分不开的。
在此感谢我们的李学军主任.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次设计的每个细节，都离不开老师您的细心指导。
而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。
同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。
在课程设计研究过程中，还得到了其他老师和同学的帮助。
在此，对其他给予帮助的老师们表示我诚挚的谢意。
由于本人所学知识有限，设计能力有限，经验不足，又是初次研究这种复杂的设计。
在此过程中难免存在一些错误和不足之处，恳请各位老师给予批评和指正。
附录一：
CPU-226接线方法
附录二：
EM231接线方法
附录三：
EM232接线方法
附录四：
中央空调系统控制主电路
参考文献
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[14]蒋能照张华姚国琦等.家用中央空调实用技术[M].北京.机械工业出版社.2002
PLC课程设计（论文）原创承诺书
1．本人承诺：
所呈交的PLC课程设计（论文）《中央空调系统控制设计》，是认真学习理解学校的《电气信息工程系课程设计写作规范》后，在教师的指导下，保质保量独立地完成了任务书中规定的内容，不弄虚作假，不抄袭别人的工作内容。
2．本人在PLC课程设计（论文）中引用他人的观点和研究成果，均在文中加以注释或以参考文献形式列出，对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中注明。
3．在PLC课程设计（论文）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。
4．本人完全了解学校关于保存、使用PLC课程设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交论文和相关材料的印刷本和电子版本；同意学校保留PLC课程设计（论文）的复印件和电子版本，允许被查阅和借阅；学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存PLC课程设计（论文），可以公布其中的全部或部分内容。
以上承诺的法律结果将完全由本人承担！
作者签名：
刘玲2012年7月5日
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