中央空调控制系统.doc

1、吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计（论文）第 1 页 共 30 页序号（学号）：20101010216吉林建筑工程学院城建学院 自 动 化 专 业 课 程 设 计中央空调控制系统姓 名 李战系 电气信息工程系专 业 自动化班 级 二班指导教师 李学军2012 年 7 月 03 日吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计（论文）第 2 页 共 30 页吉林建筑工程学院城建学院课 程 设 计 任 务 书题目名称 基于 plc 中央空调控制系统设计 院（系） 电气信息工程系 课程名称 中央空调控制系统的设计 班 级 自动化-2 学生姓名 李战 指导教师 李学军

2、起止日期 2012.6.252012.7.6 课程设计任务书吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计（论文）第 3 页 共 30 页技术参数）及要求题目名称（包括主要 题目：基于中央空调控制系统设计设计内容及工作量 设计维修方便、运行可靠、采用 PLC 控制的电梯控制系统，该控制系统具有响应内选层信号、外呼信号、自动开关门和上下行显示等功能。主要参考资料资料：1.王卫兵，高俊山. 可编程控制器原理及应用.第二版.机械工业出版社，20052.任光.可编程序控制器(PC)应用技术与实例.华南理工大学出版社，20013.汤蕴缪，史乃. 电机学.机械工业出版社，19994.康贤永，万大

3、福. 可编程控制器及其应用. 重庆大学出版社，19985.梅晓榕，柏桂珍. 自动控制元件及线路. 科学出版社，20056.刘金琨. 先进 PID 控制 Matlab 仿真( 第二版). 电子工业出版社，2004进 度 计 划 表吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计（论文）第 4 页 共 30 页阶段日期计划完成工作量指导教师检查意见备注2012.6.25-2012.6.27 查阅相关资料，初步确定设计方案2012.6.28-2012.7.2 PLC 流程图设计和草图绘制2012.7.3-2012.7.5 整理设计论文2012.7.6 提交论文吉林建筑工程学院城建学院电气信息

4、工程系自动化专业课程设计（论文）第 5 页 共 30 页设计总结：经过此次设计，学到了不少东西，更深一步掌握了供配电设计的原理，深入了解了我们专业课程。目的是通过解决实际问题，巩固和加深在供配电系统课程中所学的理论知识。训练学生综合运用学过的供配电基础知识，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。使学生初步掌握供配电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，加强了自己动手能力。考核成绩及评语指导教师签字 年 月 日教研室意见教研室主任签字 年

5、 月 日吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计（论文）第 6 页 共 30 页基于 PLC 的中央空调控制系统设计摘要中央空调现已广泛的应用在各大商场、办公大厦等场所中，传统控制系统中在控制较适宜的温度的同时，却消耗了大量的能量。如今，人们越来越重视中央空调的舒适性和节能性，本文重点研究了中央空调冷冻泵机组控制系统，为舒适的生活工作环境及有效节能提供了技术条件。本文首先介绍了中央空调的结构和工作原理，总结了传统中央空调的缺点，即冷冻泵、冷却泵不能自我调节负载，长期处于满负荷运行，造成了极大的能源浪费，随着变频技术日趋成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器等器件的有

6、机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量达到节能目的。该系统采用西门子的 S7200PLC 作为主控制单元，通过西门子 MM440 变频器控制水泵运转速度，保证系统根据实际负荷的情况调整流量，实现恒温控制，同时又可以节约大量能源。通过对中央空调的理论分析，验证了以出回水温差为根据对其进行变流量控制的可靠性。对变频控制系统进行了设计，为实现温度信号远距离传送，设计了基于 USS 协议的 RS-485 总线通讯的网络。通过西门子 TD200 文本显示器实现人机界面的设计，最后使用 MCGS 工控组态软件进行了系统的组态设计研究。关键词 中央空调；PLC；变频器；PID ；RS-48

7、5吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计（论文）第 7 页 共 30 页PLC Based Central Air Conditioning Control System DesignAbstractCentral air conditioning has been widely used in major shopping malls, office buildings and other places, the traditional control system in the control of suitable temperature at the same tim

8、e, it consumes a lot of energy.nowadays, people pay more and more attention to central air conditioning comfort and energy efficiency, this paper focuses on the research of central air conditioning refrigeration pump unit control system, for comfortable living and working environment and effective e

9、nergy-saving provide technical conditions.This paper introduces the structure and working principle of central air conditioning, summarizes the traditional central air-conditioning system shortcomings, namely refrigeration pump, cooling pump can not self regulation in long-term load, full load opera

10、tion, causing great waste of energy, along with the frequency conversion technology is mature with each passing day, the use of frequency converter, PLC, digital to analog conversion module, temperature sensors and other devices the organic combination of form, thermoelectric closed-loop automatic c

11、ontrol system, automatically adjust the pump output flow to achieve the purpose of energy saving. The system adopts Siemens S7-200PLC as the main control unit, by using the traditional PID control algorithm, through the MM440 Siemens inverter control pump speed, ensure the system according to the ac

12、tual load adjusting flow, to achieve constant temperature control, but also can save a lot of energy.Through the theoretical analysis on the central air conditioning, proved to a backwater temperature based on the variable flow control reliability. The frequency conversion control system was designe

13、d, in order to realize the temperature signal remote transmission based on USS protocol, the design of RS-485 bus communication network. Siemens TD200 text display is realized through the man-machine interface design, finally using the MCGS configuration software for system configuration design and

14、research.吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计（论文）第 8 页 共 30 页Keywords Central air conditioning； PLC； frequency converter； PID； RS-485吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计（论文）第 9 页 共 30 页目 录摘要 .IAbstract .II第 1 章 绪论 .11.1 课题背景 .11.2 中央空调控制的研究现状及发展 .21.2.1 中央空调控制系统的发展 .21.2.2 中央空调变流量控制的发展 .31.3 本研究课题的主要工作 .4第 2 章 中央空调

15、变流量控制的原理 .52.1 中央空调系统的结构和原理 .52.1.1 概述 .52.1.2 制冷原理 .52.1.3 中央空调系统的构成 .52.2 中央空调变流量控制的原理及特点 .52.2.1 变流量空调系统概述 .52.2.2 中央空调变流量控制的实现方式 .72.2.3 中央空调系统变流量系统的特点 .92.5 本章小结 .15第 3 章 中央空调控制系统的硬件设计 .163.1 变频器的原理 .163.2 西门子 MM440 变频器性能介绍 .163.2.1 主要特征 .173.2.2 控制性能的特点 .173.2.3 保护功能 .173.2.4 变频器运行的环境条件 .173.2

16、.5 使用变频器设计系统时需注意的问题 .183.3 PLC 选型 .183.3.1 PLC 简介 .183.3.2 PLC 控制功能的选择 .183.3.3 西门子 S7-200PLC 介绍 .203.3.4 模拟量 I/O 模块的种类 .203.3.5 EM231 技术指标 .213.3.6 EM232 技术指标 .21第 4 章 PLC 主程序图设计 .264.1 PLC 主程序流程图 .294.2 本章小结 .36结论 .37致谢 .38参考文献 .39吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计（论文）第 10 页 共 30 页附录 C.40第 1 章 绪论1.1 课题背

17、景随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，为了保证温度恒定，中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑领域，例如酒店、宾馆、办公大厦、商场、工厂厂房等场所。随着时间的推移，人们对中央空调控制系统运行效果的评价也改变了。舒适节能才是最符合人们对中央空调系统提出新的要求，希望在能耗更低的情况下保持室内合适的温度、湿度。统计数字显示，传统的中央空调控制系统耗电量极大，且存在巨大的能源浪费。中央空调系统普遍存在着 30以上的无效能耗，有些中央空调系统的无效能耗甚至可以高达 50以上。采用新技术降低系统能耗成为当务之急。因为能源是发展国民经济的重要因素，我国近年来能源短缺的现实，节能减排才是重中之重。建

18、设节能型社会，促进经济可持续发展，是实现全面建设小康社会宏伟目标，构建和谐社会的重要基础保障 1。在传统的设计中，中央空调的制冷机组、冷冻水循环系统、冷却水循环系统、冷却塔风机系统、风机盘管系统等都是按照建筑物最大负荷制定的，且留有充足余量。不管在什么时间，负荷的多少，各电机都长期处在工频状态下全速运行，虽然可满足最大的用户负荷，但不具备随用户负荷动态调节的功能，而在大多数时间里，用户负荷是较低的，这样就造成很大的能源浪费。有个例子可以很好的说明这些，中央空调系统中的冷冻水泵和冷却水泵，一年四季长期在固定的最大流量下工作，但由于季节、昼夜和用户负荷的变化，在绝大部分时间内，空调的实际热负载与决定水泵流量和压力的最大设计负载相比，一年中负载率在 50以下的小时数约占全部运行时间的 60%以上。一般冷冻水设计温差为 57，冷却水的设计温差为 45，在系统流量固定的情况下，全年绝大部分运行时间温差仅为