《畢業(yè)設(shè)計(jì)－利用PLC、變頻器設(shè)計(jì)中央空調(diào)節(jié)能改造系統(tǒng)》

1、 設(shè)計(jì)論文題目：利用PLC、變頻器設(shè)計(jì)中央空調(diào)節(jié)能改造系統(tǒng).13 2021.12.31系別：電子電氣工程系設(shè)計(jì)班級(jí)小組：電氣083班第一組 指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)學(xué)生： 摘要作為現(xiàn)代使人生活舒適的家用電器，空調(diào)可以說(shuō)與人們的生活緊密相關(guān)。在現(xiàn)代社會(huì)中，它已像冰箱、電視一樣，成為人類不可缺少的生活電器。經(jīng)濟(jì)節(jié)能：每個(gè)區(qū)間末端風(fēng)機(jī)盤(pán)管可自行調(diào)節(jié)溫度，區(qū)間無(wú)人時(shí)可關(guān)閉，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際負(fù)荷做自動(dòng)化運(yùn)行，開(kāi)機(jī)計(jì)費(fèi)，不開(kāi)機(jī)不計(jì)費(fèi)，有效節(jié)約能源和運(yùn)行費(fèi)用。 環(huán)保：主機(jī)采用水源熱泵型機(jī)組，電制冷，沒(méi)有燃燒過(guò)程，防止了排污；整個(gè)系統(tǒng)為密閉式管路系統(tǒng)，可防止霉菌灰塵等雜質(zhì)對(duì)系統(tǒng)的污染，使環(huán)境清新優(yōu)美，特別適于高檔別墅、高級(jí)

2、公寓與寫(xiě)字樓的使用。 節(jié)約空間：主機(jī)體積小巧，不設(shè)機(jī)房，無(wú)需占用設(shè)備層，減少公用設(shè)施 和土建投資，室內(nèi)末端暗藏在吊頂內(nèi)，極易配合屋內(nèi)裝修。個(gè)性化：中央空調(diào)系統(tǒng)以區(qū)間為單元，滿足用戶不同區(qū)間需求，室內(nèi)末端安裝采用暗藏方式，不影響室內(nèi)的審美觀，不占據(jù)室內(nèi)空間，適應(yīng)用戶的個(gè)性化需求。簡(jiǎn)化管理：于采用不同區(qū)間單獨(dú)控制系統(tǒng)為用戶所有，產(chǎn)權(quán)關(guān)系明確，可簡(jiǎn)化空調(diào)設(shè)施管理。提升檔次：中央空調(diào)主機(jī)可以防止破壞樓體的整體外觀，使用戶充分享受高檔綜合環(huán)境的同時(shí)，提升產(chǎn)品質(zhì)量及量販檔次。投資方便：可根據(jù)量販開(kāi)展情況，分期分批投資添置空調(diào)系統(tǒng)，同時(shí)量販檔次提升，因此資金周轉(zhuǎn)快，有效地利用資金更進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。而可編程控制器

3、PLC是根據(jù)順序邏輯控制的需要開(kāi)展起來(lái)的，是專門(mén)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它具有可靠性高，操作靈活，拓展型號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，不僅能滿足設(shè)計(jì)系統(tǒng)的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運(yùn)行費(fèi)用。再加上變頻器的使用，把380V的交流變成直流再變成頻率可調(diào)的交流電，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，比擬省電，比直流調(diào)速維護(hù)方便。本論文就是在己有的通用變頻器的根底上，采用PLC對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，通過(guò)合理的選擇和設(shè)計(jì)，對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行變頻調(diào)速，通過(guò)調(diào)速來(lái)改變耗能大小，提高了資源的利用率，到達(dá)理想的控制效果。 目錄 摘要 Abstract 一 緒論.5 選題的依據(jù)及意義：.5 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及開(kāi)展趨勢(shì). .

4、.5論文的主要內(nèi)容如下. .7 二 中央空調(diào)節(jié)能改造系統(tǒng)的介紹.8 2.1中央空調(diào)應(yīng)用變頻器的目的.8中央空調(diào)的工作原理.9中央空調(diào)的組成.9 三 調(diào)速變頻器類型選擇及其設(shè)計(jì)參數(shù).11 3.1 變頻器的分類.11 3.2 變頻器的品牌及型號(hào)選擇.11 3.3 通用變頻器.12 西門(mén)子變頻器.13 四 PLC的選擇及其控制系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā).18 可編程控制器PLC的簡(jiǎn)介.184.2 可編程控制器(PLC)的特點(diǎn). .194.3三菱的FX2N系列的PLC簡(jiǎn)介.20 4.4三菱PLC在設(shè)計(jì)中的使用.21五系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā).24 5.1中央空調(diào)節(jié)能改造的方案. . .24 5.2實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備.245.3電路

5、設(shè)計(jì).25 5.4觸摸品的顯示設(shè)置.315.5主電路與控制電路的實(shí)際接線圖.32 一 緒論、選題的依據(jù)及意義：1依據(jù)：隨著我國(guó)人民生活水平的不斷提高，購(gòu)置力增強(qiáng)。近年來(lái)修建了不少商業(yè)建筑，并且向多元化方向開(kāi)展，建筑規(guī)模越來(lái)越大。裝飾豪華、營(yíng)銷全面、多維效勞，集商貿(mào)、娛樂(lè)、居住、辦公為一體的高級(jí)商城也層出不窮。 商業(yè)建筑的一個(gè)流動(dòng)人口眾多的公共場(chǎng)所，室內(nèi)空氣的溫濕度、潔凈度和新鮮空氣量等，多顧客和商場(chǎng)職工的身體健康影響很大。因此，商業(yè)建筑的空氣環(huán)境越來(lái)越被商業(yè)部門(mén)所重視。我國(guó)衛(wèi)生防疫部門(mén)對(duì)商業(yè)建筑提出了衛(wèi)生要求，對(duì)較大的重點(diǎn)商場(chǎng)還進(jìn)行過(guò)監(jiān)測(cè)，對(duì)一些已建的大中商場(chǎng)要求進(jìn)行改造，增設(shè)通風(fēng)設(shè)施或加建空

6、氣調(diào)節(jié)裝置。新建的大中商業(yè)建筑紛紛安裝了空調(diào)系統(tǒng)，以提高商場(chǎng)的檔次，吸引更多的顧客。各大城市中頻頻展開(kāi)的“商戰(zhàn)更加速了空調(diào)系統(tǒng) 在商業(yè)建筑中的普及。商業(yè)建筑不斷的增多，以及人們對(duì)室內(nèi)空氣的溫濕度、潔凈度和空氣品質(zhì)問(wèn)題越來(lái)越重視。由于能源的緊缺，節(jié)能問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視。因此迫切需要為商業(yè)建筑物安裝配置節(jié)能、健康、舒適的中央空調(diào)系統(tǒng)來(lái)滿足人們對(duì)高生活水平的追求。2意義： 目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的逐步增長(zhǎng)，居住條件日益改善人們對(duì)生活環(huán)境的舒適性的要求越來(lái)越高，對(duì)中央空調(diào)的需求越來(lái)越大，對(duì)中央空調(diào)節(jié)能、舒適、健康更加關(guān)注。 因此，設(shè)計(jì)一項(xiàng)節(jié)能、舒適、健康的中央空調(diào)工程是很有實(shí)際意義的。、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)

7、狀及開(kāi)展趨勢(shì)：1研究現(xiàn)狀：中央空調(diào)在世界上已有百年的開(kāi)展歷史，在中國(guó)也有20多年的應(yīng)用時(shí)間，然而真正引起國(guó)內(nèi)企業(yè)關(guān)注還是近幾年。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中央空調(diào)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)進(jìn)入白熱化階段，隨著價(jià)格戰(zhàn)連綿不斷，在家用空調(diào)領(lǐng)域幾乎已經(jīng)無(wú)利可圖的企業(yè)紛紛開(kāi)始在中央空調(diào)領(lǐng)域?qū)ふ倚碌拈_(kāi)展空間和利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。2003年中央空調(diào)市場(chǎng)容量將到達(dá)85億元，2005年到達(dá)200億元以上。市場(chǎng)空間迅速巨大，而利潤(rùn)至少是40%以上。這對(duì)于眾多在市場(chǎng)上艱難逐利的企業(yè)，尤其是仍在價(jià)格戰(zhàn)中掙扎的家電企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是極其誘人的。與家用空調(diào)行業(yè)相比，中央空調(diào)仍保持較高利潤(rùn)空調(diào)，這使得由原來(lái)約克、大金、開(kāi)利等國(guó)外品牌所占領(lǐng)的國(guó)內(nèi)中央空調(diào)市場(chǎng)開(kāi)

8、始發(fā)生變化，國(guó)內(nèi)一些品牌也紛紛進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。2中央空調(diào)領(lǐng)域存在劇烈的競(jìng)爭(zhēng)：a. 品牌競(jìng)爭(zhēng)前幾年還是約克、大金、開(kāi)利等國(guó)外品牌占領(lǐng)國(guó)內(nèi)商用空調(diào)市場(chǎng)，近幾年已風(fēng)生水起，海爾、美的、格力、松下、LG等企業(yè)紛紛進(jìn)入這一領(lǐng)域，以爭(zhēng)取更多主動(dòng)權(quán)。 我國(guó)中央空調(diào)仍處于起步階段，目前其銷售對(duì)象主要集中在城市高收入消費(fèi)群體和房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商，由于其生產(chǎn)及安裝本錢較高，大范圍普及尚需時(shí)日，這對(duì)爭(zhēng)先上馬該工程的企業(yè)不能不說(shuō)是個(gè)考驗(yàn)。此外，與普通家用空調(diào)相比，中央空調(diào)對(duì)核心技術(shù)、資金要求更高，所以欲真正立足于該領(lǐng)域并非易事。 b. 技術(shù)競(jìng)爭(zhēng) 中央空調(diào)品種多，開(kāi)展迅速。 在中央空調(diào)開(kāi)展趨勢(shì)中，健康、環(huán)保、節(jié)能也將是永遠(yuǎn)的主

9、題。中國(guó)中央空調(diào)市場(chǎng)雖然還處于開(kāi)展初期，但是不少企業(yè)已經(jīng)在上述方面做了諸多嘗試，以下是在市場(chǎng)上應(yīng)用的幾種不同類型中央空調(diào)。 1、 燃?xì)饪照{(diào)從1992年由遠(yuǎn)大開(kāi)發(fā)出中國(guó)第一臺(tái)“溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)到現(xiàn)在，燃?xì)饪照{(diào)在我國(guó)已得到一定范圍應(yīng)用，在廣東、福建的各工程工程和“西氣東輸?shù)却笮凸夤こ掏瓿芍?，我?guó)燃?xì)饪照{(diào)將可能迎來(lái)爆炸式增長(zhǎng)。這是因?yàn)槿細(xì)饪照{(diào)相對(duì)于電空調(diào)有4大優(yōu)點(diǎn)：一是環(huán)保、舒適、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定耐用，可有效平衡城市能源結(jié)構(gòu)，緩解城市夏季供電緊張、燃?xì)馐褂昧窟^(guò)低的矛盾。 目前全國(guó)中央空調(diào)年銷售額大約50多億元，其中生產(chǎn)燃?xì)饪照{(diào)的內(nèi)外資企業(yè)有30多家，去年銷售額約10億元，其中三四家大型企業(yè)占85%

10、左右的市場(chǎng)份額。隨著天然氣普及和和環(huán)保意識(shí)提高，燃?xì)饪照{(diào)有望成為中國(guó)最主要的制冷產(chǎn)品。未來(lái)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，將為燃?xì)饪照{(diào)的開(kāi)展帶來(lái)更好的開(kāi)展空間。 2、地溫中央空調(diào)地溫中央空調(diào)是一種新型節(jié)能空調(diào)設(shè)備，它根據(jù)可逆卡諾循環(huán)原理，利用地溫能源，冬天采用熱泵技術(shù)原理，通過(guò)熱交換將地下水或土壤中的熱量提出用于室內(nèi)采暖，而夏天那么利用地下土壤或地下水帶走熱量，到達(dá)制冷效果。并可提供生活用水，是當(dāng)代最經(jīng)濟(jì)的中央空調(diào)主機(jī)。地溫中央空調(diào)的另一特點(diǎn)是其環(huán)保價(jià)值。傳統(tǒng)的供暖、制冷方式是以煤、石油、天然氣等礦物質(zhì)為主要能源，這些資源在消耗和轉(zhuǎn)換的過(guò)程中不但會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且熱效率還比擬低。而地溫中央空調(diào)不僅實(shí)

11、現(xiàn)零排放，還有熱效率高、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)。 3、冰蓄冷中央空調(diào)冰蓄冷中央空調(diào)是由冰提供冷源的中央空調(diào)系統(tǒng)，相對(duì)于常規(guī)中央空調(diào)增加一個(gè)蓄冰裝置。冰蓄冷中央空調(diào)可以減緩用電頂峰緊張，而且比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)每年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用1030。目前世界興旺國(guó)家都已經(jīng)或正在使用冰蓄冷空調(diào)，我國(guó)目前實(shí)施推廣的省、市有北京、湖北、河南、湖南、江蘇、浙江、廣東等，尤其是在以廣東為中心的華南地區(qū)，每年使用中央空調(diào)的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)910個(gè)月，使用冰蓄冷空調(diào)無(wú)論在經(jīng)濟(jì)效益上，還是社會(huì)效益上，意義更為重大。、論文的主要內(nèi)容如下： 首先對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)及可編程控制器(PLC)、變頻器作了比擬全面的總結(jié)和介紹。確定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)

12、信號(hào)控制，變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，完成了變頻器和可編程控制器(PLC)的選擇。再次是完成變頻器的參數(shù)設(shè)置及PLC的選型、I/0口分配以及和PLC的連接。最后，在分析了中央空調(diào)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法根底上，設(shè)計(jì)出了梯形圖與狀態(tài)圖程序，并設(shè)計(jì)出了總線路圖的連接，對(duì)實(shí)際的改造工作具有指導(dǎo)意義。最后實(shí)際連接設(shè)備，布好線后，通過(guò)調(diào)試實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行。二 中央空調(diào)節(jié)能改造系統(tǒng)的介紹 中央空調(diào)是樓宇里最大的耗電設(shè)備，每年的電費(fèi)中空調(diào)耗電占60%左右。故對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造具有重要意義。由于設(shè)計(jì)時(shí)，中央空調(diào)系統(tǒng)必須按天氣最熱、符合最大的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且要留10%至20%設(shè)計(jì)裕量，然而實(shí)際上絕大局部時(shí)間空調(diào)是不會(huì)運(yùn)行在滿負(fù)

13、荷狀態(tài)下，故存在較大的富裕，所以節(jié)能的潛力就較大。其中，冷凍主機(jī)可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載變化作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，故存在很大的浪費(fèi)。水泵系統(tǒng)的流量與差壓是靠閥門(mén)和旁通調(diào)節(jié)來(lái)完成，因此，不可防止的存在較大節(jié)流損失和大流量、高壓力、低溫差的現(xiàn)象，不僅浪費(fèi)大量電能，而且還造成中央空調(diào)末端達(dá)不到合理效果的情況。為了解決這些問(wèn)題，需使水泵隨著負(fù)載的變化調(diào)節(jié)水流量開(kāi)關(guān)閉旁通。 對(duì)水泵系統(tǒng)進(jìn)行變頻調(diào)速改造，根據(jù)冷凍泵和冷卻水泵負(fù)載的變化隨之調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以到達(dá)節(jié)能的目的，節(jié)能效果分析如下。 經(jīng)變頻調(diào)速后，水泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸收的電能就會(huì)大大減小。其減小的損耗為

14、： P=Po【1n1/no3】減少的流量為：Q=Qo【1n1/no】式中n1改變后的轉(zhuǎn)速no電動(dòng)機(jī)原來(lái)的轉(zhuǎn)速Po電動(dòng)機(jī)原轉(zhuǎn)速下的電動(dòng)機(jī)消耗功率Qo電動(dòng)機(jī)原轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的水泵流量。一般水泵采用的是Y啟動(dòng)方式，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流均為其額定電流的34倍，一臺(tái)110kw的電動(dòng)機(jī)其啟動(dòng)電流將到達(dá)600A，在如此大的電流沖擊下，接觸器、電動(dòng)機(jī)的使用壽命大大降低。同時(shí)，啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊和停泵時(shí)的水錘現(xiàn)象，容易對(duì)機(jī)械零件、軸承、閥門(mén)、管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備用、備件費(fèi)用。中央空調(diào)的工作原理 中央空調(diào)主要由冷凍主機(jī)、冷卻水塔、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，冷卻風(fēng)機(jī)等局部組成。中央空調(diào)的組成(1冷凍

15、主機(jī)冷凍主機(jī)也成為制冷裝置，是中央空調(diào)的制冷源，通往各個(gè)房間的循環(huán)水由冷凍主機(jī)進(jìn)行“內(nèi)部熱交換，降溫為“冷凍水。2冷卻水塔冷凍主機(jī)在制冷過(guò)程中必然會(huì)釋放熱量，使機(jī)組發(fā)熱。冷卻塔用于對(duì)冷凍主機(jī)提供“冷卻水。冷卻水在盤(pán)旋流過(guò)的冷凍主機(jī)后，將帶走冷凍主機(jī)產(chǎn)生的熱量，使冷凍主機(jī)降溫。3冷凍水循環(huán)系統(tǒng)有冷凍泵及冷凍水管道組成。從冷凍主機(jī)流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，通過(guò)各房間的盤(pán)管，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度下降。同時(shí)，房間內(nèi)的熱量被冷凍水吸收，是冷凍水的溫度升高。溫度升高了的冷凍水經(jīng)冷凍主機(jī)后又變成冷凍水，如此循環(huán)往復(fù)。這里，冷凍主機(jī)是冷凍水的“源；從冷凍主機(jī)流出的水成為“出水；經(jīng)各樓

16、層房間后流回冷凍主機(jī)的水成為“回水。4冷卻水循環(huán)系統(tǒng)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由冷卻泵，冷卻水管道及冷卻塔組成。冷卻水在吸收冷凍主機(jī)釋放的熱量后，必將使自身的溫度升高。冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再將降了溫的冷卻水送回到冷凍機(jī)組。如此循環(huán)，帶走了冷凍主機(jī)釋放的熱量。這里，冷卻主機(jī)是冷卻水的冷卻對(duì)象，是“負(fù)載，故流進(jìn)冷凍主機(jī)的冷卻水稱為“進(jìn)水；從冷凍主機(jī)流回冷卻塔的冷卻水稱為“回水。回水的溫度高于進(jìn)水的溫度，以形成溫差。5有兩種不同用途的冷卻風(fēng)機(jī)。盤(pán)管風(fēng)機(jī)安裝于所有需要降溫的房間內(nèi)，用于將由冷卻水盤(pán)管冷卻了的冷空氣吹入房間，加速房間內(nèi)的熱交換。冷卻塔風(fēng)機(jī)用于降低冷卻

17、塔中的水溫，加速將“回水帶回的熱量散發(fā)到大氣中去?？梢钥闯?，中央空調(diào)系統(tǒng)的工作是一個(gè)不斷的進(jìn)行熱交換的能量轉(zhuǎn)過(guò)程。在這里，冷卻水和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)是能量的主要傳遞者。因此，對(duì)冷卻水和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制便是中央空調(diào)控制系統(tǒng)的重要組成局部。兩個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)的控制方法根本相同。三 調(diào)速變頻器類型選擇及其設(shè)計(jì)參數(shù)變頻器(Transducer)也就是電壓頻率變換器，是一種將固定頻率的交流電轉(zhuǎn)換成頻率電壓連續(xù)可調(diào)的交流電，以供應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電源裝置。 3.1 變頻器的分類 變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同的分類方法對(duì)變頻器分類： (1)按變換頻率的方法分 交直交變頻器 交交變頻器 (2)按主電路工作方式分 電

18、壓型變頻器 電流型變頻器 (3)按變頻器調(diào)壓方法的不同分 脈幅調(diào)制(PAM)變頻器 脈寬調(diào)制(PWM)變頻器 (4)按控制方式分類 V/f控制變頻器 轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器 矢量控制方式變頻器 (5)按濾波元件分類 電壓源型變頻器(大電容濾波) 電流源性變頻器(大電感濾波) (6)按照用途分類 通用變頻器 高性能專用變頻器 高頻變頻器 3.2 變頻器的品牌及型號(hào)選擇 確定變頻器的品牌和型號(hào)，以及確定變頻器的規(guī)格，就完成了變頻器的選擇。要分別討論品牌和型號(hào)、規(guī)格。 1變頻器品牌、型號(hào)的選擇變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的質(zhì)量品質(zhì)對(duì)于系統(tǒng)的可靠性影響很大，選擇品牌時(shí)，質(zhì)量品質(zhì)，尤其是與可靠性相關(guān)的

19、質(zhì)量品質(zhì)，顯然是選擇時(shí)的重要考慮方面。同時(shí)，設(shè)備的平均壽命的長(zhǎng)短是一個(gè)重要的參數(shù)，所以根據(jù)預(yù)期使用壽命來(lái)選擇品牌，經(jīng)驗(yàn)和口碑仍然是主要依據(jù)。在同一品牌中選擇具體型號(hào)時(shí)，那么主要依據(jù)己經(jīng)確定的變頻調(diào)速方案、負(fù)載類型以及應(yīng)用所需要的一些附加功能來(lái)決定。 (2) 變頻器的規(guī)格選擇 變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)上的都是標(biāo)稱功率數(shù)據(jù)，但實(shí)際上限制變頻器使用功率的是定子電流參數(shù)。因此，直接按照變頻器標(biāo)稱功率進(jìn)行選擇，在實(shí)際中常?？赡軙?huì)行不通。根據(jù)具體工程的情況，可以有以下幾種不同的變頻器規(guī)格選擇方式： 按照標(biāo)稱功率選擇：一般作初步投資估算依據(jù)。 按照電動(dòng)機(jī)額定電流選擇：用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的新設(shè)計(jì)工程。 按照電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行

20、電流選擇：多用于改造工程。 按照轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力選擇 綜上所述，根據(jù)實(shí)際工程情況，以適當(dāng)?shù)姆椒ㄟx擇變頻器規(guī)格很重要。選擇結(jié)果多數(shù)情況下變頻器標(biāo)稱功率與電動(dòng)機(jī)匹配，少數(shù)情況需要放大。所以，籠統(tǒng)地認(rèn)為放大一級(jí)功率選擇變頻器的想法雖然是沒(méi)有錯(cuò)，但會(huì)造成浪費(fèi)。 (3) 選擇的變頻器應(yīng)滿足的條件 根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選擇通用變頻器的類型。 所選擇通用變頻器的類型與被控制異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)匹配。 為降低電梯本錢，首選通用變頻器。 電梯的啟動(dòng)和停車都要平穩(wěn)。 變頻器帶有防止失速功能。 變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。 3.3 通用變頻器 1為了滿足以上的條件，本設(shè)計(jì)選擇通用變頻器。采用通用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的

21、主要目的是： (1)為了滿足提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動(dòng)化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求。 (2)為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)本錢。 2. 簡(jiǎn)述通用變頻器上個(gè)世紀(jì)80年代初，通用變頻實(shí)現(xiàn)了商品化。在近20年的時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用BJT到采用IGBT兩個(gè)大開(kāi)展過(guò)程。 (1)容量不斷擴(kuò)大 80年代初采用的BJT的PWM變頻器實(shí)現(xiàn)了通用化。到了90年代初，BJT通用變頻器的容量到達(dá)了600KVA，400KVA以下的已經(jīng)系列化，前幾年主開(kāi)關(guān)器件開(kāi)始采用IGBT，僅三、四年的時(shí)間，IGBT變頻器的單機(jī)容量已達(dá)1800KVA，隨著IGBT容量的擴(kuò)大，通用變頻器的容量也

22、將隨之?dāng)U大。 (2)結(jié)構(gòu)的小型化 變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規(guī)模集成電路(LSI)和全數(shù)字控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用“平面安裝技術(shù)等一系列措施，促進(jìn)了變頻電源裝置的小型化。另外，一種混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技術(shù)，把功率電橋、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路、保護(hù)電路等封裝在一起，構(gòu)成了一種“智能電力模塊(Intelligent Module，IPM)這種器件屬于絕緣金屬基底結(jié)構(gòu)，所以防電磁干擾能力強(qiáng)，保護(hù)電路和檢測(cè)電路與功率開(kāi)關(guān)間的距離盡可能的小，因而保護(hù)迅速且可靠，傳感信號(hào)也十分迅速。 (3)多功能和智能化 電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，使變頻器向多功能化和高性能化方向

23、開(kāi)展。特別是微機(jī)的應(yīng)用，為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。 (4)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)?；旌峡刂疲钡饺珨?shù)字控制的演變，逐步地實(shí)現(xiàn)了多功能化和高性能化，進(jìn)而使之對(duì)各類生產(chǎn)機(jī)械、各類生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。最初通用變頻器僅用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的節(jié)能調(diào)速和化纖工業(yè)中高速纏繞的多機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行等，到目前為止，其應(yīng)用領(lǐng)域得到了相當(dāng)?shù)臄U(kuò)展。如搬運(yùn)機(jī)械，從對(duì)抗性負(fù)載的搬運(yùn)車輛、帶式運(yùn)輸機(jī)到位能負(fù)載的起重機(jī)、提升機(jī)、立體倉(cāng)庫(kù)、立體停車廠等都已采用了通用變頻器；金屬加工機(jī)械，從各類切削機(jī)床直到高速磨床乃至數(shù)控機(jī)床，加工中心超高速伺機(jī)的精確位置控制都已應(yīng)用通用變頻器；在

24、其它方面，如農(nóng)用機(jī)械、食品機(jī)械、木工機(jī)械、印刷機(jī)械、各類空調(diào)、各類家用電器甚至街心公園噴水池，可以說(shuō)其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊，并且還將繼續(xù)擴(kuò)大。 3.4西門(mén)子變頻器 1西門(mén)子變頻器的示意圖為了把變頻器的所有參數(shù)復(fù)位為出廠時(shí)的缺省設(shè)置值，應(yīng)按下面的參數(shù)設(shè)置：P0010=30 ； P0970=1.3.西門(mén)子變頻器的兩種主要變頻方法：1直接選擇+on命令 P0701P0706=16選擇固定頻率時(shí)，既有選定的固定頻率，又帶有ON命令，把它們組合在一起。在這種操作方式下，一個(gè)數(shù)字輸入選擇一個(gè)固定頻率，如果有幾個(gè)固定頻率輸入同時(shí)被激活，選定的頻率是他們的總和。2二進(jìn)制編碼選擇+on命令 P0701P0706=1

25、7使用這種方法可以選擇15個(gè)固定頻率。個(gè)個(gè)固定頻率的數(shù)值根據(jù)下表選擇： 四、 PLC的選擇及其控制系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā)可編程控制器PLC的簡(jiǎn)介可編程控制器是60年代末在美國(guó)首先出現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器PLCProgrammable Logic Controller，目的是用來(lái)取代繼電器。以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。提出PLC概念的是美國(guó)通用汽車公司。PLC的根本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，將控制內(nèi)容編成軟件寫(xiě)入控制器的用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi),使控制器和被控對(duì)象連

26、接方便。 70年代中期以后，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時(shí)的PLC已不再是僅有邏輯(Logic)判斷功能，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)公布的可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)可編程控制器作了如下的定義：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)。它采用了可編程序的存儲(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，易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)

27、成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的設(shè)計(jì)。 可編程控制器對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，是一種無(wú)觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝。目前，可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的普及推廣應(yīng)用?？删幊炭刂破魇敲嫦蛴脩舻膶Ｓ霉I(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有許多明顯的特點(diǎn)。 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)； 編程直觀、簡(jiǎn)單； 適應(yīng)性好； 功能完善，接口功能強(qiáng)。 可編程邏輯控制器 PLC 的計(jì)算模塊是由理查德.e.莫雷在1968年創(chuàng)造的，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于工業(yè)中的制造系統(tǒng)，運(yùn)輸系統(tǒng)，化工過(guò)程控制，以及許多其他領(lǐng)域。PLC使用軟連線邏輯或所謂的梯形圖取代硬接線邏輯，采用編程語(yǔ)言和可視化的模擬硬接線邏輯設(shè)計(jì)，這樣使的系統(tǒng)的配置時(shí)間從以前的6

28、個(gè)月減少到了6天。 雖然現(xiàn)在基于PC的控制系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域，但是基于PLC的控制系統(tǒng)憑借其高性能，低廉的價(jià)格，優(yōu)越的可靠性以及適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，仍占領(lǐng)工業(yè)控制系統(tǒng)的大片領(lǐng)域。此外，一項(xiàng)關(guān)于PLC市場(chǎng)的研究報(bào)告中指出，當(dāng)時(shí)的PLC硬件市場(chǎng)價(jià)值已超過(guò)8億美元，并且億年銷售增長(zhǎng)量15萬(wàn)美元的速度快速開(kāi)展。PLC的創(chuàng)造者理查德.e.莫雷當(dāng)時(shí)已經(jīng)預(yù)言，盡管硬件價(jià)格在不斷地下降，但是客觀地估計(jì)PLC產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)價(jià)值將到達(dá)50億美元。4.2 可編程控制器(PLC)的特點(diǎn) PLC是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。PLC與普通微機(jī)一樣。以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處理器，實(shí)

29、現(xiàn)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，另外還有位處理器(布爾處理器)，進(jìn)行點(diǎn)(位)運(yùn)算與控制。PLC控制一般具有可靠性高，易操作、維修，編程簡(jiǎn)單，靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。 1可靠性：對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。 1)PLC不需要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。 2)PLC采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，冗余設(shè)計(jì)，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了MTTR，使可靠性提高。 3)PLC有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。 4)PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專門(mén)設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有

30、比通用計(jì)算機(jī)更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程錯(cuò)誤率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。5)在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造；對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對(duì)電源的斷電保護(hù)；對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。 6)PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言等。 2易操作性：PLC的易操作性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1)操作方便。PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行輸入更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯

31、示，對(duì)大中型的PLC，編程器采用了CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ遥缓筮M(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。 2)編程方便。PLC有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語(yǔ)言，十分有助于編程人員的編程。 3)維修方便。PLC具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求減低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。 3靈活性：PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1)編程的靈活性。PLC采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功

32、能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)一言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。 2)擴(kuò)展的靈活性。PLC的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展用。3)操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。4.3三菱的FX2N系列的PLC簡(jiǎn)介1PLC的根本概念 PLC周而復(fù)始地執(zhí)行程序中的控制邏輯和讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。FX2N將程序和物理輸入輸出點(diǎn)聯(lián)系起來(lái) 2FX2N的根本操作FX2N的根本操作非常簡(jiǎn)單： 1CPU讀輸入狀態(tài) 2CPU中存儲(chǔ)的程序利用輸入執(zhí)行控制邏輯。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，CPU刷新有關(guān)數(shù)據(jù)。 3CPU將數(shù)據(jù)寫(xiě)到輸出。 FX2N在掃描循環(huán)中完成它的

33、任務(wù) FX2N周而復(fù)始地執(zhí)行一系列任務(wù)。任務(wù)循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個(gè)掃描周期。在一個(gè)掃描周期中，F(xiàn)X2N將執(zhí)行局部或全部以下操作： (1)讀輸入：FX2N將物理輸入點(diǎn)上的狀態(tài)復(fù)制到輸入過(guò)程映像存放器中。 (2)執(zhí)行邏輯控制程序：FX2N執(zhí)行程序指令并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在各種存儲(chǔ)區(qū)中。 (3)處理通訊請(qǐng)求：FX2N執(zhí)行通訊任務(wù)。 (4)執(zhí)行CPU自診斷：FX2N檢查固件、程序存儲(chǔ)器和擴(kuò)展模塊是否工作正常。 (5)寫(xiě)輸出：在輸出過(guò)程映像存放器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被復(fù)制到物理輸出點(diǎn)。3. PLC執(zhí)行程序用戶程序的執(zhí)行取決于FX2N是處于停止模式還是運(yùn)行模式。當(dāng)FX2N處于運(yùn)行模式時(shí)CPU執(zhí)行程序；當(dāng)FX2N處于停止模式

34、時(shí)，CPU不執(zhí)行程序。 執(zhí)行程序 :在掃描周期的執(zhí)行程序階段，CPU從頭至尾執(zhí)行應(yīng)用程序。在程序或中斷效勞中，直接I/O指令允許您對(duì)I/O點(diǎn)直接進(jìn)行存取。 如果在程序中使用了中斷，與中斷事件相關(guān)的中斷效勞程序作為程序的一局部被存儲(chǔ)。中斷程序并不作為正常掃描周期的一局部來(lái)執(zhí)行，而是當(dāng)中斷事件發(fā)生時(shí)才執(zhí)行可能在掃描周期的任意點(diǎn)。 4設(shè)計(jì)一個(gè)微型PLC系統(tǒng)的指導(dǎo)原那么 設(shè)計(jì)一個(gè)微型PLC系統(tǒng)有許多設(shè)計(jì)方法。以下這些通用的指導(dǎo)原那么適用于許多設(shè)計(jì)工程。 1分解控制過(guò)程或者機(jī)器 2將您的控制過(guò)程或者機(jī)器分解成相互獨(dú)立的局部。分解決定了控制器之間的界限，并將影響功能描述和資源的分配。 3創(chuàng)立功能說(shuō)明 寫(xiě)出

35、過(guò)程或者機(jī)器每一局部的操作描述。它包括以下內(nèi)容：I/O點(diǎn)、操作的功能描述、每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)例如線圈、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器等在動(dòng)作之前需要滿足的狀態(tài)、操作員接口的描述以及過(guò)程或機(jī)器與其他局部的接口。5FX2N系統(tǒng)PLC具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： (l) FX2N配置靈活，除主機(jī)單元外，還可擴(kuò)展I/O模塊，A/D模塊，D/A模塊和其它特殊功能模塊。(2) FX2N指令功能豐富，有各種指令107條，且指令執(zhí)行速度快。 (3) FX2N可用內(nèi)部輔助繼電器M，狀態(tài)繼電器S，定時(shí)器T，存放器D，計(jì)數(shù)器C的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要，尤其是高速計(jì)數(shù)器(C251等)能接受脈沖編碼器脈沖。 (4) FX2N的編程可用編

36、程器，也可以在PC機(jī)上使用三菱公司的專用編程軟件包MELSE MEDOC來(lái)進(jìn)行。編程語(yǔ)言可用梯形圖或指令表。尤其是可用PC機(jī)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。4.4三菱PLC在設(shè)計(jì)中的使用1信號(hào)控制系統(tǒng) 運(yùn)行控制信號(hào) 啟動(dòng)信號(hào) 控制電動(dòng)機(jī) 停止信號(hào) 提升轉(zhuǎn)速信號(hào) 控制變頻器 降低轉(zhuǎn)速信號(hào) 2中央空調(diào)節(jié)能改造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能按下啟動(dòng)按鈕，冷卻泵、冷凍泵開(kāi)始工作，壓縮機(jī)中的1號(hào)電動(dòng)機(jī)變速運(yùn)轉(zhuǎn)，2號(hào)電動(dòng)機(jī)待運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)假設(shè)是室內(nèi)溫度高，需要加大壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，按下提升轉(zhuǎn)速的的按鈕SB3，通過(guò)變頻器，提升1號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，2號(hào)電機(jī)工頻運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)1號(hào)電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，室內(nèi)溫度降低，不需要那么高的轉(zhuǎn)速，此時(shí)可以按降低轉(zhuǎn)速的按鈕，通過(guò)變頻器，降低1號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，來(lái)節(jié)約電能。過(guò)一段時(shí)間，1號(hào)電動(dòng)機(jī)與2號(hào)電動(dòng)機(jī)切換，1號(hào)電動(dòng)機(jī)工頻，2號(hào)電動(dòng)機(jī)變頻，同理上步。3 I/0口信號(hào)的分配及機(jī)型的選擇I/O信號(hào)分配表信號(hào)地址元件功能輸入X0按鈕SB8啟動(dòng)按鈕X1按鈕SB4停止按鈕X2按鈕SB3升速溫