觸摸屏控制的中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要中央空調(diào)主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的恒溫 。在現(xiàn)代工廠企業(yè)、辦公大樓、商廈、酒店等環(huán)境中，中央空調(diào)系統(tǒng)得到了廣泛的運(yùn)用，用來(lái)給人們提供一個(gè)舒適的生產(chǎn)和生活環(huán)境。但是，空調(diào)的耗電量非常大，在能源短缺的當(dāng)前形勢(shì)下，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行有效的自動(dòng)控制，從而使其運(yùn)行節(jié)能，具有重大意義。中央空調(diào)系統(tǒng)除主機(jī)的耗能外，風(fēng)機(jī)、冷凍、冷卻水泵是第二大耗能設(shè)備，由于風(fēng)機(jī)、冷凍、冷卻泵的配置是按夏季最大流量(在此基礎(chǔ)上還要放大余量)來(lái)確定的，而實(shí)際使用中由于氣候情況，客觀流量活動(dòng)內(nèi)容等各種因素的變化，所需負(fù)荷的不斷變化(負(fù)荷極少達(dá)到最大值)。因此為使中央空調(diào)系統(tǒng)溫度穩(wěn)定，需要按工況變化對(duì)風(fēng)機(jī)、冷凍、冷卻泵進(jìn)行調(diào)

2、節(jié)，這都需要有較好的自動(dòng)控制模塊。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)與plc自動(dòng)控制系統(tǒng)可以大幅度節(jié)約電能和提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，并使系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、維護(hù)維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因此可用于新建的中央空調(diào)中也可用于對(duì)大量舊式中央空調(diào)的技術(shù)改造，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。在本文中，以某小區(qū)中央空調(diào)系統(tǒng)為例，從中央空調(diào)的工作原理、plc和變頻器的工作原理、如何實(shí)現(xiàn)基于觸摸屏的plc和變頻器在中央空調(diào)中的應(yīng)用等幾個(gè)主要方面較為詳細(xì)地闡述如何實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的集中控制。關(guān)鍵字：中央空調(diào)、plc、變頻器、觸摸屏abstractcentral air conditioning is main

3、ly used to achieve room temperature. in modern factories and enterprises, office buildings, commercial buildings, hotels, environment, central air conditioning system has been widely used, to give people a comfortable living or producting environment. however, the power consumption of air-conditioni

4、ng is very large,so in the current situation of energy shortage ,an effective automation control of the air conditioning system,which make it runs energy saving,will be of great significance.in a central air-conditioning system, in addition to the host, the fans refrigeration, cooling water pump is

5、the second largest energy-consuming equipment, as the configuration of fans, refrigeration, cooling pump is determined based on maximum flow in summer (on this basis would also like to enlarge margin), in the actual use ,because of objective factors such as weather conditions, changes of objective f

6、low , in the content, the required load changes (rarely reachs maximum load ). therefore, in order to make the temperature of the central air-conditioning system stable，we need to adjust the fans, refrigeration, cooling pump regulator according to the change conditions , which requires a better cont

7、rol module.with the developing of power electronics technology, microelectronic technology, application of frequency conversion technology and plc control system can dramatically save energy and improve the system automation, and make the system more reliable, simpler structure, and easier to mainte

8、nance and repair. therefore, can be used to both the new central air conditioning and the technological transformation of a large number of old central air conditioning, with a wide range of applications.in this article,with the central air conditioning system of a housing estate as an example,by ex

9、plaining the principle of the central air-condition ,plc and inverter works, how to implement the apply of plc, touch screen and frequency converter in the central air conditioning system, etc,thus described in more detail how to achieve the centralized control of the central air conditioning system

10、.key words: central air conditioning. plc, frequency.changer, touch screen畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解

11、 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)

12、。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目錄 第一章 緒 論1第一節(jié)課題來(lái)源及研究意義1第二節(jié) 主要研究?jī)?nèi)容2第二章 中央空調(diào)簡(jiǎn)述3第一節(jié) 中央空調(diào)系統(tǒng)的組成和分類3一、中央空調(diào)系統(tǒng)的組成3二、中央空調(diào)系統(tǒng)的分類3第二節(jié) 戶式中央空調(diào)4一、

13、戶式中央空調(diào)器的分類與特點(diǎn)4二、水管式中央空調(diào)器結(jié)構(gòu)及工作原理5第三章 可編程控制器(plc)簡(jiǎn)介7第一節(jié) plc的定義7第二節(jié) plc的結(jié)構(gòu)及工作原理7一、 plc的結(jié)構(gòu)7二、基本工作原理9三、plc的特點(diǎn)10第四章 變頻器控制技術(shù)11第一節(jié) 變頻器的工作原理11一、變頻器的基本概念11二、變頻器基本結(jié)構(gòu)12第二節(jié) 變頻器的控制方式13一、u/f=c的正弦脈寬調(diào)制（spwm）控制方式13二、電壓空間矢量（svpwm）控制方式13三、矢量控制（vc）方式13四、直接轉(zhuǎn)矩控制（dtc）方式14五、矩陣式交交控制方式14第三節(jié) 變頻控制節(jié)能原理15一、電機(jī)頻率與電功率的關(guān)系15二、變頻調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)

14、能原理15第四節(jié) 變頻器的選型16第五章 plc在中央空調(diào)集中控制中的應(yīng)用17第一節(jié) 工程概述17一、工程概況17二、中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)的工藝控制要求17第二節(jié) 中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)的可行性18第三節(jié) 中央空調(diào)系統(tǒng)的集中控制19一、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成19二、控制系統(tǒng)的硬件選擇19三、plc控制系統(tǒng)輸入/輸出統(tǒng)計(jì)20四、集中控制系統(tǒng)的地址分配表21五、plc控制系統(tǒng)的功能24六、集中控制梯形圖26第六章 冷凍泵及冷卻泵的變頻控制32第一節(jié) 變頻控制概述32一、變頻主電路的控制原理32二、對(duì)冷凍泵的變頻控制32三、對(duì)冷卻泵的變頻控制33第二節(jié) 模擬量部分的控制方案33一、冷凍循環(huán)水部分（冷凍泵）的

15、控制33二、冷卻循環(huán)水部分（冷卻泵）的控制34三、冷卻塔風(fēng)機(jī)的控制34四、pid控制的實(shí)現(xiàn)35第三節(jié) 控制系統(tǒng)的性能39一、降低空調(diào)能耗39二、改善和保證空調(diào)效果39三、延長(zhǎng)設(shè)備壽命39四、減少人工成本39第七章 觸摸屏在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用40第一節(jié) 觸摸屏的選擇40第二節(jié) 軟件設(shè)計(jì)40一、下載應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)40二、pt與plc聯(lián)機(jī)調(diào)試41三、觸摸屏畫(huà)面42第八章 小結(jié)44致謝45參考文獻(xiàn)46附 錄4735第一章 緒 論第一節(jié) 課題來(lái)源及研究意義隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,中央空調(diào)系統(tǒng)己廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑域，如賓館、酒店、寫(xiě)字樓、商場(chǎng)、廠房等場(chǎng)所，用于保持整棟大廈溫度恒定。如今，人們對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)提

16、出新的要求就是舒適節(jié)能，要求在能耗更低的情況下保持室內(nèi)合適的溫度、濕度，讓使用者感覺(jué)最舒適。顯然，中央空調(diào)系統(tǒng)即應(yīng)按照舒適節(jié)能的目標(biāo)設(shè)計(jì)。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，中央空調(diào)的用電量占各類大廈總用電量的60%以上，其中，僅水泵的耗電量約占到空調(diào)系統(tǒng)耗電量的20一40%，存在巨大的能源浪費(fèi)。采用新技術(shù)降低系統(tǒng)能耗非常重要 。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，中央空調(diào)的制冷機(jī)組、冷凍循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、盤管風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等的容量基本是按照建筑物最大制冷、制熱負(fù)荷或新風(fēng)交換量需求選定的，且留有充足余量。無(wú)論季節(jié)、晝夜和用戶負(fù)荷的怎樣變化，各電機(jī)都長(zhǎng)期固定在工頻狀態(tài)下全速運(yùn)行，雖然可滿足最大的用戶負(fù)荷，但不具備隨用戶負(fù)荷

17、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率的特性，而在大多數(shù)時(shí)間里，用戶負(fù)荷是較低的，這樣就造成很大的能源浪費(fèi)。近年來(lái)節(jié)能降耗被國(guó)家擺到空前重要的位置。而國(guó)家供電緊張形勢(shì)依然沒(méi)有根本緩解，電價(jià)不斷上調(diào)，造成中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用上升，如何控制空調(diào)系統(tǒng)的電能費(fèi)用己經(jīng)成為越來(lái)越多空調(diào)的經(jīng)營(yíng)管理者所關(guān)注的問(wèn)題。故采用變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)約低負(fù)荷時(shí)主壓縮機(jī)系統(tǒng)和水泵、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的電能消耗，具有極其重要的經(jīng)濟(jì)意義。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)與plc自動(dòng)控制系統(tǒng)可以大幅度節(jié)約電能和提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，利用變頻器、plc、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成溫差閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的輸

18、出流量，能有效地達(dá)到節(jié)能目的。其節(jié)能效率通常都在40%以上，并使系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、維護(hù)維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因此可用于新建的中央空調(diào)中也可用于對(duì)大量舊式中央空調(diào)的技術(shù)改造，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著工業(yè)自動(dòng)化控制的發(fā)展 ,一種新的工控產(chǎn)品人機(jī)界面又稱觸摸屏出現(xiàn) ,給予工業(yè)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制一種全新的圖形操作界面。它采用能高速通信的32位risc芯片 ,具有交互性好 ,編程靈活 ,并且與 plc之間的連接簡(jiǎn)便 ,在工業(yè)設(shè)備控制中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。綜上所述，本課題的研究意義在于：1. 通過(guò)對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的集中控制的研究，可以提高能量利用率，降低維護(hù)費(fèi)用，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，智能控制，對(duì)于當(dāng)今能源短缺的形勢(shì)具

19、有重要意義。2. 空調(diào)能耗的降低相應(yīng)的對(duì)以下方面也有重要作用：解決當(dāng)前電力供需矛盾、提高電網(wǎng)的負(fù)荷率和發(fā)電設(shè)備及輸電設(shè)施利用率、保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、減小國(guó)家電力投資。第二節(jié) 主要研究?jī)?nèi)容 經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的分析并結(jié)合實(shí)際情況，本次研究的內(nèi)容和目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)基于觸摸屏的plc和變頻器的中央空調(diào)系統(tǒng)的集中控制，該系統(tǒng)將利用plc和變頻器實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)和調(diào)速，使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行達(dá)到最佳狀態(tài)。1. 對(duì)變頻技術(shù)用于大型中央空調(diào)系統(tǒng)的可行性進(jìn)行分析，以某小區(qū)的中央空調(diào)系統(tǒng)為研究對(duì)象，確定系統(tǒng)的集中控制方案及如何用plc實(shí)現(xiàn)。2. 確定冷凍、冷卻循環(huán)水泵采用集中控制的具體方案，實(shí)現(xiàn)plc的功能。3通過(guò)對(duì)pid

20、控制器基本原理的介紹，初步分析模擬量pid算法的控制。第二章 中央空調(diào)簡(jiǎn)述 本章將概要地講述一下中央空調(diào)系統(tǒng)的一般組成及其分類，以及基本的自動(dòng)控制原理，然后著重講解一下戶式水冷式中央空調(diào)的結(jié)構(gòu)和工作原理。第一節(jié) 中央空調(diào)系統(tǒng)的組成和分類一、中央空調(diào)系統(tǒng)的組成中央空調(diào)系統(tǒng)是基于如下三大理論基礎(chǔ)的： 質(zhì)量守恒理論；熱力學(xué)第一定律； 熱力學(xué)第二定律?；旧?，中央空調(diào)系統(tǒng)的科學(xué)規(guī)律都可以根據(jù)以上三大理論，通過(guò)純粹的數(shù)學(xué)推演和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的修正來(lái)予以表達(dá)。如再結(jié)合室內(nèi)空氣動(dòng)力學(xué)和高等流體力學(xué)，那么所有的問(wèn)題都可以迎刃而解。 中央空調(diào)系統(tǒng)一般由如下三部分組成： 冷熱源系統(tǒng)； 冷媒輸送系統(tǒng)； 空氣分布系統(tǒng)。對(duì)于

21、一個(gè)典型的中央空調(diào)系統(tǒng)，這三部分相互作用與傳遞，如流水作業(yè)般實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外物質(zhì)與能量的交換。典型的中央空調(diào)系統(tǒng)夏季熱量搬運(yùn)圖如圖1-1-1所示。 圖1-1-1 典型的中央空調(diào)系統(tǒng)夏季熱量搬運(yùn)圖基于以上論述，中央空調(diào)的自動(dòng)控制，主要由如下三部分組成：冷熱源系統(tǒng)的群控; 水系統(tǒng)控制；風(fēng)系統(tǒng)控制。二、中央空調(diào)系統(tǒng)的分類1直流式：這種系統(tǒng)的新風(fēng)全部來(lái)自室外，經(jīng)處理達(dá)到所需的溫、濕度和潔凈度后，由風(fēng)機(jī)送入空調(diào)房間。在室內(nèi)吸收了余熱、余濕后全部經(jīng)排風(fēng)口排到室外 。2回風(fēng)式：這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是送風(fēng)中除一部分室外空氣外，還利用部分室內(nèi)回風(fēng)?；仫L(fēng)系統(tǒng)由于利用了一部分回風(fēng)，設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用比直流式大為減少?；仫L(fēng)式系統(tǒng)

22、還可以分為一次回風(fēng)系統(tǒng)和二次回風(fēng)系統(tǒng)。3封閉式：送風(fēng)全部來(lái)自空調(diào)房間，而不補(bǔ)給新風(fēng)。這種系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低，但衛(wèi)生條件差。一個(gè)完整的室溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由測(cè)定溫度的傳感器，變送器，調(diào)節(jié)器，執(zhí)行器和房間對(duì)象等幾個(gè)環(huán)節(jié)組成的。第二節(jié) 戶式中央空調(diào)一、戶式中央空調(diào)器的分類與特點(diǎn)（一）戶式中央空調(diào)器分類：戶式中央空調(diào)器由室外主機(jī)、室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管及其連接部分組成。戶式中央空調(diào)器按照輸送冷熱量的介質(zhì)不同，可分為多聯(lián)式、風(fēng)管式和水冷式等三種類型。（二）戶式中央空調(diào)器的特點(diǎn)：1優(yōu)點(diǎn)（1） 舒適它適合作為別墅、公寓、家庭的暗藏式空調(diào)器，可使冷（熱）風(fēng)均勻地分布到各房間，形成“零”溫差，而且噪音極低，保證了寧?kù)o的家居環(huán)境，避

23、免了其他分體機(jī)常有的直吹過(guò)冷和房間冷熱不均的現(xiàn)象。（2）美觀空調(diào)風(fēng)道與裝修相結(jié)合，完全隱蔽，不占用室內(nèi)空間，為現(xiàn)代家庭空調(diào)器（分體機(jī)、柜機(jī)）的換代產(chǎn)品。（3）個(gè)性化設(shè)計(jì) 戶式中央空調(diào)系統(tǒng)是小型化的中央空調(diào)系統(tǒng)，可以滿足用戶多居室的需求，以家庭為單元，可適應(yīng)用戶的個(gè)性化需求，不受其他用戶影響。（4）制冷能量調(diào)節(jié)范圍大它采用區(qū)域溫度控制，每一個(gè)房間可單獨(dú)進(jìn)行溫度控制。隨著季節(jié)、時(shí)間、環(huán)境等變化，系統(tǒng)工作負(fù)荷也隨之變化。可根據(jù)負(fù)荷的要求自動(dòng)控制機(jī)組的運(yùn)行，從而達(dá)到最佳的性能。2缺點(diǎn)（1）設(shè)計(jì)布局與裝修必須結(jié)合它的設(shè)計(jì)和安裝要與裝修結(jié)合，才能達(dá)到良好的舒適性和裝飾效果。（2）電源負(fù)荷要求較高它工作時(shí)的

24、電負(fù)荷較大，老式住宅要考慮電路負(fù)荷是否滿足。（3）價(jià)格較昂貴以一個(gè)150平方米的三室兩廳計(jì)算，普通冷暖分體式空調(diào)器共需19000元左右，而戶式中央空調(diào)系統(tǒng)一般情況下，大約需要3萬(wàn)元。在安裝價(jià)格上，戶式中央空調(diào)器比起普通家用空調(diào)器并不具有明顯優(yōu)勢(shì)。（4）維護(hù)困難，維護(hù)費(fèi)用高。（5）安裝復(fù)雜，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。二、水管式中央空調(diào)器結(jié)構(gòu)及工作原理水管式中央空調(diào)在每個(gè)房間的末端設(shè)備叫做“風(fēng)機(jī)盤管”，它可以調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此可以對(duì)每個(gè)空調(diào)房間進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，較為節(jié)能。冷媒系統(tǒng)一般配備一臺(tái)壓縮機(jī)冷凝器有風(fēng)冷和水冷形式。風(fēng)機(jī)直接用軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)制散熱，水冷則由冷卻水塔、冷凍泵、風(fēng)機(jī)、y型過(guò)濾器、水流開(kāi)關(guān)等組成的冷

25、卻水系統(tǒng)完成熱交換。蒸發(fā)器主要以水作為輸送冷量或熱量的傳遞介質(zhì)，經(jīng)由冷凍泵、補(bǔ)水閥、水箱、放空閥、平衡閥、循環(huán)水管線所組成的冷凍水系統(tǒng)輸送到室內(nèi)末端設(shè)備。末端設(shè)備采用風(fēng)機(jī)盤管來(lái)進(jìn)行熱量交換。但該系統(tǒng)的缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，除了無(wú)法直接引入新風(fēng)之外，造價(jià)較高，安裝難度大，水管也容易腐蝕，維護(hù)難度較大。該中央空調(diào)系統(tǒng)的工作過(guò)程是一個(gè)不斷進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換及熱交換的過(guò)程。其理想運(yùn)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(jīng)冷凍主機(jī)，在蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換，被吸熱降溫后（7）被送到終端盤管風(fēng)機(jī)或空調(diào)風(fēng)機(jī)，經(jīng)表冷器吸收空調(diào)室內(nèi)空氣的熱量升溫后（12），再由冷凍泵送到主機(jī)蒸發(fā)器形成閉合循環(huán)。在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中

26、，在冷卻泵的作用下冷卻水流經(jīng)冷凍機(jī)，在冷凝器吸收升溫后（37）被送到冷卻塔，經(jīng)風(fēng)扇散熱后（32）再由冷卻泵送到主機(jī)，形成循環(huán)。在這個(gè)過(guò)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(dòng)能不停地循環(huán)在各自的管道系統(tǒng)里，不斷地將室內(nèi)的熱量經(jīng)冷凍機(jī)的作用，由冷卻塔排出。該系統(tǒng)的室內(nèi)末端裝置通常為風(fēng)機(jī)盤管。目前風(fēng)機(jī)盤管一般均可以調(diào)節(jié)其風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)送入室內(nèi)的冷（熱）量。因此，該系統(tǒng)可以對(duì)每個(gè)空調(diào)房間進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，滿足不同房間不同的空調(diào)需求，同時(shí)其節(jié)能性也較好。此外，由于冷（熱）水機(jī)組的輸配系統(tǒng)所占空間較小，因此一般不受住宅層高的限制。但此種系統(tǒng)一般難以引進(jìn)新風(fēng)，因此，對(duì)于通常密閉的空調(diào)

27、房間而言，其舒適性較差。室內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管有多種形式：明裝與暗裝、立式與臥式、吊頂式等。小型水管式中央空調(diào)器的安裝方便，因使用空氣冷凝器而省去了冷卻塔，可安裝于屋頂、陽(yáng)臺(tái)或室外，只需連通冷（熱）水路、水泵即可進(jìn)行系統(tǒng)冷（熱）水循環(huán)。其機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲低，對(duì)環(huán)境影響小，與同等能力的其他類型空調(diào)器相比，運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)，從而拓寬了其適應(yīng)范圍。小型冷（熱）水管式中央空調(diào)系統(tǒng)可滿足用戶的多居室需求，可適應(yīng)用戶的個(gè)性化需求，不受其他用戶的影響；采用主機(jī)與末端分離安裝方式，保證了寧?kù)o的居室環(huán)境；主機(jī)由微電腦控制，在室內(nèi)可完成全部操作；室內(nèi)末端安裝可采用暗藏方式，極適宜配合室內(nèi)裝修；系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際負(fù)荷自動(dòng)化運(yùn)行，節(jié)約能

28、源及運(yùn)行費(fèi)用；將供冷、供暖費(fèi)直接轉(zhuǎn)化電費(fèi)，開(kāi)機(jī)計(jì)費(fèi)，停機(jī)則不計(jì)費(fèi)，收費(fèi)直觀、合理。第三章 可編程控制器(plc)簡(jiǎn)介可編程控制器(programmable logical controller簡(jiǎn)稱plc) 是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？v觀來(lái)說(shuō)，可編程控制器其實(shí)是在傳統(tǒng)繼電接觸器控制的基礎(chǔ)上,采用電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的工業(yè)控制裝置。由于可編程控制器具有接口簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、使用靈活、可靠性高、通用

29、性強(qiáng)且編程簡(jiǎn)單、易于掌握等特點(diǎn)，其發(fā)展非常迅速，已成為當(dāng)今實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的主要手段之一。第一節(jié) plc的定義國(guó)際電工委員會(huì)（iec）于1987年頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿。在草案中對(duì)可編程控制器定義如下：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)”近年來(lái)，可編程控制器發(fā)展很快，幾乎每年都推出不少新系列產(chǎn)品，其功能已

30、遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了定義的范圍第二節(jié) plc的結(jié)構(gòu)及工作原理一、 plc的結(jié)構(gòu)plc專為工業(yè)場(chǎng)合設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由cpu、電源、存儲(chǔ)器和專門設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路等組成。下圖為一典型plc結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖2-2-1 可編程序控制器結(jié)構(gòu)框圖plc實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同：（一）中央處理單元(cpu) 中央處理單元(cpu)是plc的控制中樞。它按照plc系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、i/o以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)plc投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和

31、數(shù)據(jù)，并分別存入i/o映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入i/o映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將i/o映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高plc的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型plc還采用雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三cpu的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)cpu出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 （二）存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器用來(lái)存放系統(tǒng)軟件，稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。（三）輸入/輸出接口輸入/輸出接口通常也稱i / o 單元或i / o 模塊，是plc與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)

32、之間的連接通道。plc輸入接口 可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)作為plc對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)plc輸出接口 將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的i / o 接口的作用其實(shí)主要是電平轉(zhuǎn)換功能：由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而plc內(nèi)部cpu的處理的信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。 二、基本工作原理plc采用循環(huán)掃描的工作方式，整個(gè)工作過(guò)程分為內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、用戶程序執(zhí)行、輸出處理幾個(gè)階段。工作過(guò)程如右圖所示。plc執(zhí)行一次整個(gè)過(guò)程所需時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。在內(nèi)部處理階段，plc檢查cpu模塊內(nèi)部硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器，及其完成其它一些內(nèi)部處理。在

33、通信服務(wù)階段，plc與帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。在plc處于停止運(yùn)行（stop）狀態(tài)時(shí)，只完成內(nèi)部處理器和通信服務(wù)工作。在plc處于運(yùn)行(run)狀態(tài)時(shí),除完成上述操作外,還要完成輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理的工作。1. 輸入處理階段plc在輸入處理階段，以掃描方式順序讀入所有輸入端的通/斷狀態(tài)，并將此狀態(tài)存入輸入映像寄存器。接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間，即使輸入狀態(tài)發(fā)生變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生變化，只有在一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被讀入。2. 程序執(zhí)行階段plc在該階段，按先左后右、先上后下的步序，逐條執(zhí)行程序指令，并將運(yùn)算

34、結(jié)果存入有關(guān)的輸入映像寄存器中。3. 輸出處理階段在所有用戶程序執(zhí)行完畢后，將輸入映像寄存器的通/斷狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出寄存器，通過(guò)隔離電路、驅(qū)動(dòng)功率放大電路、輸出端子，向外輸出控制信號(hào)，這才是plc的實(shí)際輸出。三、plc的特點(diǎn)可編程控制器具有許多明顯的特點(diǎn)，其中最主要的有以下幾點(diǎn)。（一）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)plc是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，在硬件方面采用電磁屏蔽、光電隔離、模擬量與數(shù)字量濾波、優(yōu)化電源電路等措施，并對(duì)元件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選；在軟件方面則采用了警戒時(shí)鐘、故障診斷、自動(dòng)恢復(fù)等措施，利用后備電池對(duì)程序和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。因此，plc具有其他工業(yè)控制設(shè)備無(wú)可比擬的高可靠性，其平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到（

35、35）× h。1982年美國(guó)對(duì)plc使用情況的數(shù)據(jù)調(diào)查表明，93%的用戶認(rèn)為可靠性高是選用plc的首要依據(jù)。（二）編程方便，使用簡(jiǎn)單plc使用簡(jiǎn)單，一般情況下，不需考慮接口問(wèn)題，只需用螺絲刀就可以完成全部接線工作。plc可以采用一種面向控制過(guò)程的梯形圖語(yǔ)言，它與繼電器原理圖非常接近，易學(xué)易懂，電氣工人可以在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)。因此，世界上許多國(guó)家的可編程控制器生產(chǎn)公司都將梯形圖語(yǔ)言作為第一用戶語(yǔ)言。（三）功能完善，應(yīng)用靈活plc的基本功能包括數(shù)字和模擬量輸入輸出、算術(shù)和邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位、比較、代碼轉(zhuǎn)換等，其擴(kuò)充功能有批數(shù)據(jù)傳輸、排序查表、中斷控制、函數(shù)運(yùn)算、通信聯(lián)網(wǎng)、pid閉環(huán)控

36、制、監(jiān)控報(bào)警等，可以組成功能完善的控制系統(tǒng)。plc標(biāo)準(zhǔn)的積木式硬件結(jié)構(gòu)與模塊化的程序設(shè)計(jì)可以適應(yīng)大小不同、功能復(fù)雜的控制要求，并能適應(yīng)產(chǎn)品規(guī)格或工藝要求的變動(dòng)，從而可以節(jié)省大量的人力和物力。（四）環(huán)境要求低，適應(yīng)性強(qiáng)第四章 變頻器控制技術(shù)隨著科學(xué)的發(fā)展，變頻器的使用也越來(lái)越廣泛，不管是工業(yè)設(shè)備上還是家用電器上都會(huì)使用到變頻器，可以說(shuō)，只要有三相異步電動(dòng)機(jī)的地方，就有變頻器的存在。選擇性能好的變頻器應(yīng)用到工業(yè)控制中，從而使得工業(yè)控制更接近理想化，是每個(gè)專業(yè)技術(shù)人員共同追求的目標(biāo)。下面將介紹變頻器的基本概念及工作原理。第一節(jié) 變頻器的工作原理一、變頻器的基本概念交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式為： (1

37、)式中 n異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；f異步電動(dòng)機(jī)的頻率；s電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； p電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。由式(1)可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在050hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速。變頻器總體結(jié)構(gòu)框圖如3-1-1所示。圖3-1-1 變頻器總體結(jié)構(gòu)框圖二、變頻器基本結(jié)構(gòu)（一）主電路主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。1整

38、流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。2平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。3逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使6個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開(kāi)關(guān)時(shí)間和電壓波形。（二）控制電路控制電路是給異步電動(dòng)機(jī)

39、供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成。1運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。2電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。3驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。4速度檢測(cè)電路:以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器(tg、plg等)的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。5保護(hù)

40、電路:檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。第二節(jié) 變頻器的控制方式 低壓通用變頻輸出電壓為380650v，輸出功率為0.75400kw，工作頻率為0400hz，它的主電路都采用交直交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。 一、u/f=c的正弦脈寬調(diào)制（spwm）控制方式 u/f特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時(shí)，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機(jī)械特性終究沒(méi)有

41、直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。 二、電壓空間矢量（svpwm）控制方式 它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的。經(jīng)實(shí)踐使用后又有所改進(jìn)，即引入頻率補(bǔ)償，能消除速度控制的誤差；通過(guò)反饋估算磁鏈幅值，消除低速時(shí)定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動(dòng)態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒(méi)有引入轉(zhuǎn)

42、矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒(méi)有得到根本改善。 三、矢量控制（vc）方式 矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流ia、ib、ic、通過(guò)三相二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流ia1、ib1，再通過(guò)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流im1、it1（im1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流；it1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流），然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，分別對(duì)速度，磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過(guò)控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)

43、坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。 四、直接轉(zhuǎn)矩控制（dtc）方式 1985年，德國(guó)魯爾大學(xué)的depenbrock教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前，該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機(jī)車牽引的大功率交流傳動(dòng)上。 直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈

44、和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算；它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。 五、矩陣式交交控制方式 vvvf變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交直交變頻中的一種。其共同缺點(diǎn)是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流電路需要大的儲(chǔ)能電容，再生能量又不能反饋回電網(wǎng)，即不能進(jìn)行四象限運(yùn)行。為此，矩陣式交交變頻應(yīng)運(yùn)而生。由于矩陣式交交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價(jià)格貴的電解電容。它能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為l，輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)行，系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究。其實(shí)質(zhì)不

45、是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。具體方法是： 控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測(cè)器，實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器方式； 自動(dòng)識(shí)別（id）依靠精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，對(duì)電機(jī)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別； 算出實(shí)際值對(duì)應(yīng)定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實(shí)際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制； 實(shí)現(xiàn)bandband控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的bandband控制產(chǎn)生pwm信號(hào)，對(duì)逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。 矩陣式交交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)（<2ms），很高的速度精度（±2，無(wú)pg反饋），高轉(zhuǎn)矩精度（<3）；同時(shí)還具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度，尤其在低速時(shí)（包括0速度時(shí)），可輸出150

46、200轉(zhuǎn)矩。第三節(jié) 變頻控制節(jié)能原理一、電機(jī)頻率與電功率的關(guān)系根據(jù)泵與電機(jī)的基本特性，總是存在如下關(guān)系：水流量q與水泵電機(jī)功率p成正比，即；電機(jī)的軸功率p與水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速n的三次方成正比，即；電機(jī)轉(zhuǎn)速n和電源頻率f成正比，nf；水泵揚(yáng)程h與水流量q的平方成正比，；管道阻力z與流速v的三次方成正比，；因此，可以通過(guò)改變頻率來(lái)減小水泵電機(jī)功率，以適應(yīng)水流量的變化。二、變頻調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能原理水泵電機(jī)的容量是按照最大熱交換的情況設(shè)計(jì)的，實(shí)際熱交換量遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值。熱交換量的大小取決于冷卻水或冷凍水的流量，而水的流量取決于水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。若水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速能根據(jù)熱負(fù)荷來(lái)調(diào)整，那么電機(jī)的功耗可大大減少，從而節(jié)約

47、了電能。水泵風(fēng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，輸出功率，則，即電機(jī)的輸出功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。所以，電機(jī)的轉(zhuǎn)速稍有下降，輸出功率就會(huì)大幅度減小，節(jié)能效果也愈加顯著。電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)速可通過(guò)頻率調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)，則。第四節(jié) 變頻器的選型通用變頻器的選擇包括通用變頻器的型式選擇和容量選擇兩個(gè)方面，選擇的原則是：首先其功能特性能保證可靠地事項(xiàng)工藝要求，其次是獲得較好的性能價(jià)格比。變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)： 1. 采用變頻的目的：恒壓控制或恒流控制等。 2. 變頻器的負(fù)載類型：對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類等平方轉(zhuǎn)矩，低速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通?？蛇x擇專用或普通功能型通用變頻器。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載或有較高靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度要求的機(jī)械應(yīng)選用具有轉(zhuǎn)矩控

48、制功能的高功能型通用變頻器，這種通用變頻器低速轉(zhuǎn)矩、靜態(tài)機(jī)械特性硬度大，不怕負(fù)載沖擊，具有挖土機(jī)特性。為了實(shí)現(xiàn)大調(diào)速比的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常采用加大通用變頻器容量的辦法。對(duì)于要求精度高、動(dòng)態(tài)性能好、速度響應(yīng)快的生產(chǎn)機(jī)械（如造紙機(jī)械、注塑機(jī)、軋鋼機(jī)等），應(yīng)采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制型通用變頻器。 3. 變頻器與負(fù)載的匹配問(wèn)題：（1）電壓匹配：變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。 （2）電流匹配：普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符。對(duì)于特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過(guò)載能力。 （3）轉(zhuǎn)矩匹配：這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。 4.

49、在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。 5. 變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，則要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，以此變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 6. 對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。 第五章 plc在中央空調(diào)集中控制中的應(yīng)用本章將以某工程為例詳細(xì)講述以plc、變頻器為核心構(gòu)成的中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)，并介紹該系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理，硬件、軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)。第一節(jié) 工程概述一、工程概況

50、某小區(qū)中央空調(diào)系統(tǒng)的主要設(shè)備情況如下：名稱數(shù)量（臺(tái)）流量（m3/h）揚(yáng)程（mh2o）電機(jī)功率（kw）備注冷卻塔318.50*3二用一備冷卻水泵355.00*3二用一備冷凍水泵375.00*3二用一備冷水機(jī)組3392.00*3中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)，由三臺(tái)冷卻水泵、三臺(tái)冷凍水泵、三臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)、三臺(tái)冷水機(jī)組等主要設(shè)備組成制冷系統(tǒng)，其中冷水機(jī)組是由設(shè)備生產(chǎn)廠成套供應(yīng)的。它一般是根據(jù)空氣調(diào)節(jié)原理及規(guī)律等由微處理器自動(dòng)控制的。冷水機(jī)組由壓縮機(jī)、冷凝器與蒸發(fā)器組成。壓縮機(jī)把制冷劑壓縮，壓縮后的制冷劑進(jìn)入冷凝器，被冷卻水冷卻后，變成液體，析出的熱量由冷卻水帶走，并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器進(jìn)入蒸

51、發(fā)器蒸發(fā)吸收熱量，使冷凍水降溫，冷凍水進(jìn)入風(fēng)機(jī)盤管后吸收空氣中的熱量。如此不斷循環(huán)，把建筑物里的熱量帶出，達(dá)到降低環(huán)境溫度的目的。二、中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)的工藝控制要求1測(cè)量冷凍水供回水溫度，從而計(jì)算空調(diào)實(shí)際的冷負(fù)荷，根據(jù)實(shí)際的冷負(fù)荷來(lái)決定冷水機(jī)組的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，達(dá)到最佳節(jié)能狀態(tài)。2各設(shè)備的程序聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)：冷卻塔風(fēng)機(jī)冷卻水泵冷凍水泵冷水機(jī)組。停止：冷水機(jī)組冷凍水泵冷卻水泵冷卻塔風(fēng)機(jī)。當(dāng)其中一臺(tái)冷卻泵冷凍泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用冷卻水泵冷凍水泵會(huì)自動(dòng)投工作。3測(cè)量冷凍水系統(tǒng)供回水管的溫差t=t1一t2控制變頻器工作頻率度，使其維持溫差，從而使系統(tǒng)達(dá)到最佳工作狀態(tài)。第二節(jié) 中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)的可行性小區(qū)中央

52、空調(diào)系統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)包括冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)通常是按最大換熱量（夏季最熱或冬季最冷時(shí)，且所有空調(diào)都打開(kāi)時(shí)）再取一定的安全系數(shù)來(lái)確定的。而通常情況下，由于季節(jié)和晝夜氣溫的變化及所啟用空調(diào)數(shù)目的不同，實(shí)際換熱量遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值， 且隨著外界環(huán)境的變化，調(diào)節(jié)相當(dāng)頻繁，傳統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)是通過(guò)改變閥門的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種情況下，電機(jī)總是處于全速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)負(fù)荷小時(shí)，相應(yīng)調(diào)節(jié)冷卻水、冷凍水系統(tǒng)的節(jié)流閥，改變管道的截面積來(lái)調(diào)節(jié)流量，節(jié)流閥會(huì)對(duì)水流產(chǎn)生阻力，產(chǎn)生嚴(yán)重的節(jié)流損耗，并會(huì)引起機(jī)械振動(dòng)和產(chǎn)生噪音。利用變頻器、plc、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成溫差閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)

53、，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，操作簡(jiǎn)單方便節(jié)約能源，具有環(huán)保效益。此外，由于冷凍泵、冷卻泵采用變頻器軟啟停，消除了原來(lái)啟動(dòng)時(shí)大電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，用電環(huán)境得到了改善；消除了啟停水泵產(chǎn)生的水錘現(xiàn)象對(duì)管道、閥門、壓力表等的損害；消除了原來(lái)直接啟停水泵造成的機(jī)械沖擊，電機(jī)及水泵的軸承、軸封等機(jī)械磨擦大大減少，機(jī)械部件的使用壽命得到延長(zhǎng) ；由于水泵大多數(shù)時(shí)間運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速以下，電機(jī)的噪聲、溫升及震動(dòng)都大大減少，電氣故障也比原來(lái)降低，電機(jī)使用壽命也相應(yīng)延長(zhǎng)。由于采用了溫差閉環(huán)變頻調(diào)速，提高了冷凍機(jī)組的工作效率，提高了自動(dòng)化水平。減少了人為因數(shù)的影響，大大優(yōu)化了系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行質(zhì)量。第三節(jié) 中央空調(diào)系統(tǒng)的集

54、中控制一、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成觸 摸 屏本系統(tǒng)運(yùn)行工作過(guò)程如圖5-3-1所示：圖5-3-1 中央空調(diào)集中控制系統(tǒng)原理圖輸入、輸出點(diǎn)數(shù)分別是為了滿足中央空調(diào)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人、輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)。根據(jù)i/0點(diǎn)數(shù)及其特性，供控制室開(kāi)關(guān)、冷卻塔控制柜、冷卻水泵控制柜、冷凍水泵控制柜、冷水機(jī)組控制柜、變頻器運(yùn)行狀態(tài)、液位、溫度傳感器等開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入；控制冷卻塔控制柜、控制閥、冷卻水泵、冷凍水泵與冷水機(jī)組聯(lián)機(jī)遠(yuǎn)行；運(yùn)行指示燈和報(bào)警器等。二、控制系統(tǒng)的硬件選擇系統(tǒng)硬件主要由plc、變頻器、低壓電器、溫度傳感器、溫度變送器等設(shè)備組成。plc：采用omron公司cp1h型號(hào)的產(chǎn)品。變頻器：變頻器選用歐姆龍公司3g3fv系列變頻器。低壓電器：由接觸器、斷路器、熱繼電器、中間繼電器等設(shè)備組成。溫度變送器：檢測(cè)循環(huán)水溫度，轉(zhuǎn)換為420ma電流信號(hào)送plc。三、plc控制系統(tǒng)輸入/輸出統(tǒng)計(jì)表1 plc控制系統(tǒng)輸入/輸出統(tǒng)