成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究毕业设计.docx

中北大学2014届毕业设计说明书 毕业设计任务书学 院：计算机与控制工程学院专 业：电气工程及其自动化学 生 姓 名：学 号：设计题目：成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究起 迄 日 期:设计地点:指 导 教 师:负 责 人:任务书填写要求1毕业设计任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在学科管理部的负责人审查、负责人签字后生效。此任务书应在毕业设计开始前一周内填好并发给学生；2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；3任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及学院领导审批后方可重新填写；4任务书内有关“学院”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号（如0201140102,为10位数），不能只写最后2位或1位数字；5有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。毕 业 设 计 任 务 书1毕业设计课题的任务和要求： 课题任务：(1) 掌握国金中心负5层的解制冷机房的电机启动类型、启动方式，通过计算电气设备的负荷、功率，了解相关电气设备的选用。（2）利用CAD绘图软件绘制施工平面图，系统图，及各个原理图等；（3)利用PLC软件模拟电机的启动。 课题要求：根据校外实习的实际情况，研究其中各个电机与电气控制装置之间是如何协调工作的，了解现场施工的程序等。2毕业设计课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：1、根据设计课题的任务和要求查阅相关资料，了解国金中心项目的基本情况；2、书写开题报告；3、请教校外导师学习、掌握国金中心负5层的解制冷机房的电机启动类型、启动方式、启动速率，研究其中各个电机与电气控制装置之间是如何协调工作的，系统的电气设备及其主回路工作原理，探究其中存在的节能环保效应；4、通过计算电气设备的负荷、功率，了解相关电气设备的选用；5、学习AutoCAD等绘图软件，绘制施工平面图，系统图，及各个原理图；6、利用PLC软件模拟电机的启动；7、利用实地实习，了解现场施工的程序等；8、撰写毕业设计说明书。毕 业 设 计 任 务 书3对毕业设计课题成果的要求包括毕业设计、图纸、实物样品等)： CAD工平面图，系统图，及各个原理图、PLC程序梯形图及仿真结果、毕业设计说明书。4毕业设计课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容 2014年 1月5日 2月15日 2月16日 3月5日 3月6日 5月9日 5月10日 6月14日 6月15日 6月20日根据设计课题的任务和要求查阅相关资料完成开题报告并上交在校外实习，并在校外导师指导下进行校外课程设计返回学校，修改、完善毕业设计，准备毕业答辩论文答辩学生所在学科管理部审查意见：负责人： 年 月 日中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：胡定章学 号：1005044245学 院：计算机与控制工程学院专 业：电气工程及其自动化设 计 题 目：成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究指导教师:李晓2014年3月6日开题报告填写要求1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号”要写全号（如0201140102,为10位数），不能只写最后2位或1位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6. 指导教师意见和所在专业意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业论文课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要：本课题主要研究的是成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究问题1。案为成都国际金融中心项目，成都国金中心净用土地面积82亩2。为香港九龙仓投资的西部地标性建筑整个项目设计由4座塔楼及裙楼组成，包括超五星级酒店、高端写楼、高档酒店式公寓及高品位住宅等，其中主楼双塔最高达248米3。2007年9月香港九龙仓集团在成都以8800万元/亩4。总价72.4亿元拍下了位于成都市最繁华的商业中心春熙路片区82亩土地建成后，将成为中国西部地区最高档次、最具规模和影响力的地标性建筑物，将引进数百个中西部最具代表性的商铺，其中包括世界上最出名的国际名牌、港澳名牌，再加上其九龙仓本身之马哥孛罗酒店等，有望成为中国西部今后最具影响力的国际商贸金融中心5。关键词：电气设计；配电系统；智能化系统；电气控制；电机；制冷机房；水泵1.前言建筑电气技术是以电能、电子、电器设备及电气技术为手段来创造、维持和改善人民居住或工作的生活环境的电、光、声、冷和暖环境的一门跨学科的综合性的技术科学6。它是强电和弱电与具体建筑的有机结合7。随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，人们对有关供配电、照明、消防、防雷接地、通信、网络等系统的要求越来越高，使得建筑开始走向高品质、多功能领域，并进一步向多功能的纵深方向和综合应用方向发展8。建筑电气设计是在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下，进行工业与民用建筑建筑电气的设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理9。2.设计内容 成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究问题。通过到成都国际金融中心负5层制冷机房实地实习，了解制冷机房电机启动类型，启动方式，启动速率。研究其中各个电机与电气控制装置之间是如何协调工作的10。了解系统的电气设备及其主回路工作原理11。探究其中存在的节能环保效应。计算电气设备的负荷、功率，了解相关电气设备的选用12。3.设计依据 1）中户人民共和国工程建设标准强制性条文（房屋建筑部分）（2002年版） 2）民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 CB50736-2012 3）高层民用建筑设计防火规范 CB50045-95(2005年版) 4）建筑设计防火规范 CB50016-2006 5）汽车库、修车库、停车场设计防火规范 CB50067-97 6）公共建筑节能设计标准 CB50189-2005 7）全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力（2009年版） 8）全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-暖通空调.动力（2007年版） 9）通风与空调工程施工质量验收规范 CB50243-20024.总结本次的文献综述内容主要是对成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分的一个概述，简要说明了毕业设计（论文）文献综述应该做些什么系统的设计，在查阅了大量的资料后的一个总结，也是对这段时间的工作的一个汇报13。并对一些规范和国标有了初步的了解，对以后的毕设做一个铺设14。小区的建筑电气设计主要是对变配电系统、冷却系统、电话系统、消防系统等的一个设计15。对这些系统的初步了解可以确定以后电气设计的方向，对之后的毕设起一个带头作用16。从对电气设计的迷茫到初步的认知，有老师的指导同学的帮助，更重要的还是自己的解收获的是实践知识，本次的文献综述对之后的毕设奠定了良好的基础17。参考文献1刘思亮.建筑供配电.第一版.北京.中国建筑工业出版社.1998.1641762孙建民.电气照明技术.北京：中国建筑工业出版社，1998年:56页3唐志平.供配电技术M.电子工业出版社，20084谢浩.住宅照明的处理和选择方法J.住宅科技，2009，（02）5刘宇.浅谈智能住宅小区弱电系统设计J.硅谷，2008，（05）6张言荣、高红、花铁森.智能建筑消防自动化技术M.北京：机械工业出版社，20097郑洁、伍培.智能建筑概论M.重庆:重庆大学出版社，20088唐志平.供配电技术M.北京：电子工业出版社，20089俞丽华.电气照明M.上海：同济大学出版社，200810戴瑜兴.民用建筑电气设计手册中国建筑工业出版社2010年:83页11陈一才.智能建筑电气设计手册.北京：中国建材工业出版社,2002年:43页12戴瑜兴.民用建筑电气设计数据手册.北京：中国建筑工业出版社，2003年:59页13刘思亮.建筑供配电.北京：中国建筑工业出版社，2004年:24页14杨光臣.建筑电气工程图识读与绘制.北京：中国建筑工业出版社，2002年:48页15Frantz,J.m.Jdy.Intracanopylightingreduceselectricalenergycitilizationbyclosedcowpeastands.LifeSupportBiosphere,2001，7：283-29016N.Shdbolt,Ambientintelligence.IEEEIntell.Syst,2003，18（4）：2-317NTayfunAmur.Cost,guestimpactdriveterrorism-securityplansJ.HotelandMotelManagement.Vol.220.No.20.Jun.2005.毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1.研究的问题本课题主要研究的是成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究问题。通过到成都国际金融中心负5层制冷机房实地实习，了解制冷机房电机启动类型，启动方式，启动速率。研究其中各个电机与电气控制装置之间是如何协调工作的。了解系统的电气设备及其主回路工作原理。探究其中存在的节能环保效应。计算电气设备的负荷、功率，了解相关电气设备的选用。最终了解现场施工的程序等。2研究的途径1）收集相关资料，查阅中外文献。学习相关知识，了解国金中心项目的基本情况。做好前期准备。2）请教校外导师学习、掌握国金中心负5层的解制冷机房的电机启动类型、启动方式、启动速率，系统的电气设备及其主回路工作原理，探究其中存在的节能环保效应。3）通过计算电气设备的负荷、功率，了解相关电气设备的选用。4）利用AutoCAD等绘图软件，绘制施工平面图，系统图，及各个原理图等。5）利用PLC软件模拟电机的启动；6）实地实习，了解现场施工的程序等。 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：该生对“成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究”课题进行了仔细研究，在书写开题报告的过程中，查阅了大量相关的文献资料，对课题所涉及的相关知识有了深入的了解，明确了论文的研究意义、研究内容和具体工作。开题报告内容充实，工作安排合理，有望按时完成。该课题难易程度适中，工作量满足毕业设计的要求，开题报告格式规范，参考文献充分，同意开题。 指导教师： 年 月 日所在学院审查意见： 负责人： 年 月 日成都国际经融中心地下负5层制冷机房的电气部分研究摘要目前，随着我国经济的逐步增长，居住条件日益改善人们对生活环境的舒适性的要求越来越高，对中央空调的需求越来越大，对中央空调节能、舒适、健康更加关注。我国首部公共建筑节能设计标准已经强制实施。该标准标志着我国建筑节能工作在民用建筑领域全面铺开,同时,国务院也大力倡导建立节约型社会。本次毕业设计题目是成都国际经融中心地下负5层制冷机房的电气部分研究。设计要求：现场电机控制流程、各种启动原理、实现的作用；以PLC控制电机启动和运转为例，用M218电机做实验模拟电机正反转；模拟室内温度采集系统；阐述节能环保空调的作用及原理。运用软件：Somachine编程软件、Vijeo-Designer触摸屏开发软件、CAD等。关键词：制冷机房，电气部分，空调Some studieselectricalChengdu International Financial Centre, by coolingthe engine roomof thefive layernegativeAbstractCurrently, with the gradualgrowth of Chinas economy,improvepeoples livingconditions areincreasinglycom fortableliving environm entdemandsincreasingly highdemand forcentral air conditioningis increasing,the centralair-conditioningenergy efficiency, comfort, health,moreattention. Department ofChinas firstpublic buildingenergy efficiency design standards has beenenforced.The standardindicates that Chinas building energy efficiencyin thefield of civil constructionwork in fullswing, while theState Departmentalso stronglyadvocated the establishment ofa conservation-orientedsociety. The graduation projecttopic ispart of the studyby the Electric Chengdu International Financial Centre,5th Floor negativerefriger ationequipment room.Design requirements: sitemotor controlprocesses, various startupprinciplesto achievethe role; with PLC controlmotorstarting and running, for example, experim entswithsimul atedmotor M218 motorreversing; simulatedindoor temperatureacquisition system;describesthe role ofenergy savingair conditioning and principles.Application software: Somachineprogramming software, Vijeo-Designertouchscreensoftware development, CAD and so on.Keywords:refrigeration room,electricalparts,air conditioning目 录1 引言31.1 课题背景31.2 研究对象31.3 主要任务31.4 本章小结32. 现场采用的电机启动方式32.1 现场电机的控制流程32.2现场电机分布32.3 现场各电机启动方式32.3.2 星-三角型启动32.3.3 软启动32.3.4 变频器启动32.3.5 PLC控制启动32.4 本章小结33. PLC控制电机的运转33.1 电机正反转33.2 基于M218PLC和触摸屏控制电机正反转33.3 本章小结34. 室内温度采集系统34.1 室内环境系统原理34.2 模拟室内温度采集系统34.3 本章小结35. 节能环保空调35.1 简介35.2 核心技术历史演变35.3 工作原理35.4 安装选择3第 I 页 共 II 页5.5 选购35.6 选择理由35.7 本章小结3结论3参考文献3致谢3附录A-G第 I 页 共 II 页1 引言1.1 课题背景建筑电气技术是以电能、电子、电器设备及电气技术为手段来创造、维持和改善人民居住或工作的生活环境的电、光、声、冷和暖环境的一门跨学科的综合性的技术科学。它是强电和弱电与具体建筑的有机结合1。随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，人们对有关供配电、照明、消防、防雷接地、通信、网络等系统的要求越来越高，使得建筑开始走向高品质、多功能领域，并进一步向多功能的纵深方向和综合应用方向发展。建筑电气设计是在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下，进行工业与民用建筑建筑电气的设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理。业态多样化与消费享受化，引导了商业地产的升级与变革，形成了休闲商业聚集的全新创造商业综合体，如万达的综合体、上海新天地的时尚聚集、成都锦里、北京798艺术区等等，都成为了代表城市品牌与生活方式的标志区。商业综合体代表着各种休闲需求的实现2。无论是商业办公、文化娱乐、教育运动、商务招待、健体美容、选货购物，都可以通过“消费功能+模式+商业空间”创新完成。1.2 研究对象本课题主要研究的是成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究问题。案为成都国际金融中心项目，成都国金中心净用土地面积82亩。为香港九龙仓投资的西部地标性建筑整个项目设计由4座塔楼及裙楼组成，包括超五星级酒店、高端写楼、高档酒店式公寓及高品位住宅等，其中主楼双塔最高达248米3。2007年9月香港九龙仓集团在成都以8800万元/亩，总价72.4亿元拍下了位于成都市最繁华的商业中心春熙路片区82亩土地建成后，将成为中国西部地区最高档次、最具规模和影响力的地标性建筑物，将引进数百个中西部最具代表性的商铺，其中包括世界上最出名的国际名牌、港澳名牌，再加上其九龙仓本身之马哥孛罗酒店等，有望成为中国西部今后最具影响力的国际商贸金融中心。本设计中国金中心地下负5层制冷机房，为负5层到负3层制冷系统提供了动力。1.3 主要任务（1）收集相关资料，查阅中外文献。学习相关知识，了解国金中心项目的基本情况，做好前期准备。（2）请教校外导师学习、掌握国金中心负5层的解制冷机房的电机启动类型、启动方式、启动速率，研究其中各个电机与电气控制装置之间是如何协调工作的，系统的电气设备及其主回路工作原理，探究其中存在的节能环保效应。（3）利用Somachine编程软件Vijeo-Designer触摸屏开发软件实现电机的转动。（4）利用AutoCAD等绘图软件，绘制施工平面图，系统图，及各个原理图等。（5）实地实习，了解现场施工的程序等。1.4 本章小结现代建筑趋于多元化的风格，高度大、面积大、功能复杂，电气设计内容也日趋复杂，项目繁多。建筑电气设计从狭义上仅指民用建筑中的电气设计，从广义上讲应该包括工业建筑、构筑物和道路、广场等户外工程。2. 现场采用的电机启动方式2.1 现场电机的控制流程不同的电机对应自己的控制柜，有不同的启动方式，实现不同的功能。在总控柜的控制下相互协调运作。成都国际金融中心地下负5层各电机的控制，系统图如下制冰机溶液泵160KW/380V双工况冷水机组1357KW/10KV冷却机377KW/380V一次冷却水泵30KW/380KV一次冷冻水泵90KW/380KV一次冷却水泵160KW/380KV冷水机组1314KW/10KV冷却水泵160KW/380V冷却水泵55KW/380V冷却水泵160KW/380V星三角型启动柜直接启动柜PLC控制启动柜变频器启动柜软启动柜总控柜图2.1 现场电机控制系统图2.2现场电机分布成都国际经融中心地下负5层的电机位置分布见附件1，其电机作用及其型号如下：（1）制冰机溶液泵5台（四用一备）三相异步电动机编号GWP-P-B5-01GWP-P-B5-05160KW/380V转数1480r/minH=100mm，自重=2607kg长=2500mm，宽=1200mm控制柜：三相五线制，上进下出，2X(4X120+1X70)作用：将水通过蒸发器由制冷系统制冷剂冷却后生成冰。（2）双工况冷水机组4台编号WCC-P-B5-01WCC-P-B5-04 1357KW/10KVH=100mm，自重=36338kg长=6700mm，宽=3800mm控制柜：三相五线制，上进下出作用：通过压缩或热吸收方式制除去液体蒸气达到制冷循环。（3）冷却机4台编号WCC-P-B5-07WCC-P-B5-10 377KW/380VH=100mm，自重=12285kg长=4300mm，宽=2700mm控制柜：三相五线制，上进下出作用：通过蒸汽压缩或吸收式循环达到制冷效果。（4）冷却水泵5台（四用一备）编号CWP-P-B5-01CWP-P-B5-05 160KW/380VH=100mm，自重=2134kg长=2300mm，宽=1100mm控制柜：三相五线制，上进下出，2X(4X120+1X70)作用：适用于高压运行系统中输送清水或物理化学性质的液体，如高层建筑给水、锅炉给水、暖通制冷循环、浴室等冷暖水循环增压及设备配套，消防系统等输送或管道增压之用。（5）冷却水泵5台（四用一备）编号CWP-P-B5-09CWP-P-B5-13 55KW/380VH=100mm，自重=942kg长=1800mm，宽=800mm控制柜：三相五线制，上进下出，4X95+1X50作用：适用于高压运行系统中输送清水或物理化学性质的液体，如高层建筑给水、锅炉给水、暖通制冷循环、浴室等冷暖水循环增压及设备配套，消防系统等输送或管道增压之用。（6）冷却水泵3台（二用一备）编号CWP-P-B5-06CWP-P-B5-08 160KW/380VH=100mm，自重=2134kg长=2300mm，宽=1100mm控制柜：三相五线制，上进下出，2X(4X120+1X70)作用：适用于高压运行系统中输送清水或物理化学性质的液体，如高层建筑给水、锅炉给水、暖通制冷循环、浴室等冷暖水循环增压及设备配套，消防系统等输送或管道增压之用。（7）冷水机组2台编号WCC-P-B5-05WCC-P-B5-061314KW/10KVH=100mm，自重=28950kg控制柜：三相五线制，上进下出作用：通过压缩或热吸收方式制除去液体蒸气达到制冷循环。（8）一次冷却水泵5台（四用一备）编号PCHWP-P-B5-13PCHWP-P-B5-0930KW/380KVH=100mm，自重=583kg控制柜：三相五线制，上进下出，4X35+1X16作用：适用于高压运行系统中输送清水或物理化学性质的液体，如高层建筑给水、锅炉给水、暖通制冷循环、浴室等冷暖水循环增压及设备配套，消防系统等输送或管道增压之用。（9）一次冷却水泵3台（二用一备）编号PCHWP-P-B5-08PCHWP-P-B5-0690KW/380KVH=100mm，自重=1500kg控制柜：三相五线制，上进下出，4X120+1x70作用：适用于高压运行系统中输送清水或物理化学性质的液体，如高层建筑给水、锅炉给水、暖通制冷循环、浴室等冷暖水循环增压及设备配套，消防系统等输送或管道增压之用。（10）一次冷冻水泵5台（四用一备）编号PCHWP-P-B5-01PCHWP-P-B5-05160KW/380KVH=100mm，自重=2539kg控制柜：三相五线制，上进下出，2X(4X120+1X70)作用：适用于高压运行系统中输送清水或物理化学性质的液体，如高层建筑给水、锅炉给水、暖通制冷循环、浴室等冷暖水循环增压及设备配套，消防系统等输送或管道增压之用。2.3 现场各电机启动方式 2.3.1 直接启动 直接启动的优点是所需设备少，启动方式简单，成本低4。电动机直接启动的电流是正常运行的5倍左右，经常启动的电动机，提供电源的线路或变压器容量应大于电动机容量的5倍以上；不经常启动的电动机，向电动机提供电源的线路或变压器容量应大于电动机容量的3倍以上。这一要求对于小容量的电动机容易实现，所以小容量的电动机绝大部分都是直接启动的，不需要降压启动。对于大容量的电动机来说，一方面是提供电源的线路和变压器容量很难满足电动机直接启动的条件，另一方面强大的启动电流冲击电网和电动机，影响电动机的使用寿命，对电网稳定运行不利，所以大容量的电动机和不能直接启动的电动机都要采用降压启动。 直接启动可以用胶木开关、铁壳开关、空气开关（断路器）等实现电动机的近距离操作、点动控制，速度控制、正反转控制等，也可以用限位开关、交流接触器、时间继电器等实现电动机的远距离操作、点动控制、速度控制、正反转控制、自动控制等。系统图见附件B，电源指示回路原理图见附录C，直接启动控制回路原理图见附件D。2.3.2 星-三角型启动当负载对电动机启动力矩无严格要求又要限制电动机启动电流，电机满足380V/接线条件，电机正常运行时定子绕阻接成三角形才能采用星三角启动方法；该方法是：在电机启动时将电机接成星型接线,当电机启动成功后再将电机改接成三角型接线（通过双投开关迅速切换）；因电机启动电流与电源电压成正比,此时电网提供的启动电流只有全电压启动电流的1/3，但启动力矩也只有全电压启动力矩的1/35。星三角启动，属降压启动他是以牺牲功率为代价来换取降低启动电流来实现的。所以不能一概而以电机功率的大小来确定是否需采用星三角启动，还要看是什么样的负载，一般在需要启动时负载轻运行时负载重尚可采用星三角启动，一般情况下鼠笼型电机的启动电流是运行电流的57倍，而对电网的电压要求一般是正负10%，为了不形成对电网电压过大的冲击所以要采用星三角启动，一般要求在鼠笼型电机的功率超过变压器额定功率的10%时就要采用星三角启动。在实际使用过程中,发现需星三角降压启动的电机从11KW开始就有需要的,如风机、在启动时11KW电流在7-9倍(100)A左右,按正常配置的热继电器根本启动不了,（关风门也没用）热继电器配大了又起不了保护电机的作用，所以建议用降压启动。系统图见附件B，电源指示回路原理图见附录C，星三角启动控制回路原理图见附件E。2.3.3 软启动软启动器（soft starter）是一种集电机软起动、软停车、多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路6。运用不同的方法，控制三相反并联晶闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率7。变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动器贵得多，结构也复杂得多8。电动机软起动器是运用串接于电源与被控电机之间的软启动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至启动结束，赋予电机全电压，即为软启动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。系统图见附件B，电源指示回路原理图见附录C，软启动控制回路原理图见附件F。2.3.4 变频器启动变频启动就是通过变频器调整频率让电机平稳启动，减少电机启动瞬间的大电流对电网的冲击，以及符合工业生产现场的需要9。变频器控制电机，在调速时使电机保持恒转矩，当频率向上调整时，电压也随着向上调节，当到达最高频率时，电压和供电电压相仿。 系统图见附件B，电源指示回路原理图见附录C，变频启动控制回路原理图见附件G。2.3.5 PLC控制启动可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程10。其编程最终目的是控制输出对象，输出对象的问题解决了，基本的编程任务就完成了。所以可以通过程序控制电机启动和运行。2.4 本章小结成都国际金融中心负5层制冷机房的电机启动方式有：直接启动、星三角启动、软启动、变频启动、PLC控制启动五种方式。各电机在总控柜的控制下运行实现不同的制冷任务。本章展示了现场各电机及其控制柜摆放位置，及各电机型号、功率、接线方式、功能等。同时，利用CAD软件绘制了各种启动方式的系统图、电源指示回路原理图、控制回路原理图。3. PLC控制电机的运转3.1 电机正反转电机要实现正反转控制，将其电源的相序中任意两相对调即可（我们称为换相），通常是V相不变，将U相与W相对调节器，为了保证两个接触器动作时能够可靠调换电动机的相序，接线时应使接触器的上口接线保持一致，在接触器的下口调相11。由于将两相相序对调，故须确保二个KM线圈不能同时得电，否则会发生严重的相间短路故障，因此必须采取联锁。为安全起见，常采用按钮联锁（机械）与接触器联锁（电气）的双重联锁正反转控制线路（如下图所示）；使用了按钮联锁，即使同时按下正反转按钮，调相用的两接触器也不可能同时得电，机械上避免了相间短路。另外，由于应用的接触器联锁，所以只要其中一个接触器得电，其长闭触点就不会闭合，这样在机械、电气双重联锁的应用下，电机的供电系统不可能相间短路，有效地保护了电机，同时也避免在调相时相间短路造成事故，烧坏接触器12。图中主回路采用两个接触器，即正转接触器KM1和反转接触器KM2。当接触器KM1的三对主触头接通时，三相电源的相序按UVW接入电动机。当接触器KM1的三对主触头断开，接触器KM2的三对主触头接通时，三相电源的相序按WVU接入电动机，电动机就向相反方向转动。电路要求接触器KM1和接触器KM2不能同时接通电源，否则它们的主触头将同时闭合，造成U、W两相电源短路。为此在KM1和KM2线圈各自支路中相互串联对方的一对辅助常闭触头，以保证接触器KM1和KM2不会同时接通电源，KM1和KM2的这两对辅助常闭触头在线路中所起的作用称为联锁或互锁作用，这两正向启动过程对辅助常闭触头就叫联锁或互锁触头13。正向启动过程按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电，与SB2并联的KM1的辅助常开触点闭合，以保证KMl线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM1的主触点持续闭合，电动机连续正向运转。停止过程按下停止按钮SB1，接触器KMl线圈断电，与SB2并联的KM1的辅助触点断开，以保证KMl线圈持续失电，串联在电动机回路中的KMl的主触点持续断开，切断电动机定子电源，电动机停转。反向起动过程按下起动按钮SB3，接触器KM2线圈通电，与SB3并联的KM2的辅助常开触点闭合，以保证KM2线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM2的主触点持续闭合，电动机连续反向运转。3.2 基于M218PLC和触摸屏控制电机正反转外部接线图 图3.1 M218PLC外部接线图电机正反转程序，如图3.2所示图 3.2 电机正反转参考程序赋值图 3.3 电机正反转参考程序梯形图Vijeo-Designer触摸屏开发软件使用本实验使用的设备有M218PLC和触摸屏，其中触摸屏的型号为HMIGXO3501，图3.3为其连接方式。图3.4 PLC和触摸屏的连接方式在Somachine编程软件中变量配置 图3.5 配置步骤一图3.6 配置步骤二图3.7 配置步骤三配置触摸屏编程软件 图3.8 配置触摸屏从soMachine中导入图3.9 触摸屏编程软件中变量配置在PLC编程软件中的变量此时可被触摸屏编程调用。电机正反转控制触摸屏界面设计如下按钮及变量配置：一共设置3个按钮，正转、反转、停止。每个按钮的设置过程都是一样的，下面以正转按钮为例来说明设置过程。图3.10 变量配置步骤1 图3.11 变量配置步骤2图3.12 变量配置步骤3按“添加”按钮，然后按“确定”按钮。可根据自己的喜好选择按钮的颜色、形状等。各个按钮的设置，如图3.13所示。图3.13 按钮设置电机正反转的触摸屏界面，如图3.14所示。图 3.14 电机正反转的触摸屏界面配置驱动程序的设备地址图3.15 触摸屏驱动程序地址配置图3.16 PLC驱动程序地址配置（1）图3.17 PLC驱动程序地址配置（2）程序下载之前先添加网关扫描设备，并将设备处于活动的状态。图3.18 HMI网关配置图3.19 PLC网关配置在线的下拉菜单中选择多重下载图7.17 多重下载3.3 本章小结制冷机房常需要电机实现正反转。本章以PLC控制电机为例，利用Somachine编程软件和Vijeo-Designer触摸屏开发软件，实现三相异步电机正反转。4. 室内温度采集系统4.1 室内环境系统原理室内环境系统（indoor environmental system）起源于美国发展于欧洲，是以建筑环境工程学为基础的，以温湿度独立控制系统为理论指导的，解决室内环境的温度、湿度及空气品质的系统工程14。以往的室内设计，对于空间组成、空间形态、功能分区、人流组织等方面的强调较为充分，但是对于室内环境所涉及的绝不仅仅限于上述范围，其他诸如室内通风、室内空气质量、室内热舒适状况等都是室内环境的重要影响因素，在以往的设计中，这些作用于人的因素往往被忽视，从而造成建筑室内徒有堂皇的外表，而没有高质量的环境品质15。现代人约70%90%的是时间是在室内度过的，可见室内环境已经成为人类最密切接触的外环境，环境品质的优劣对人体的健康的影响就显得特别重要16。因此，室内环境的质量必须有利于室内人群的身心健康，使人们逗留在室内感到舒适，精神焕发，提高机体的生理功能，增强免疫力，甚至还能降低发病率，增强体质，延长寿命。内环境系统通过辐射供暖供冷系统、辐射供暖加风机盘管制冷解决温度问题；通过重力柜、固体吸附、溶液除湿解决湿度问题；通过新风设备过滤PM2.5置换新鲜空气从而改善空气品质；以使人类居住的室内环境满足健康家居标准及绿色建筑标准。（1）解决决温度问题以水为介质的高效节能型辐射供暖供冷系统，冬季用于地面辐射采暖，夏季运用风机盘管或辐射供冷模式制冷17。该系统热源采用空气源热泵、地源热泵、太阳能等设备和预制沟槽地暖模块、管径10mm间距50mm地暖管的高效末端相结合，冬季供暖水温仅需35即可，夏季采用风机盘管进行制冷；或者采用毛细管网栅可直接安装在围护结构的内表面中，如房间的墙面、天花板、地面，通过对超薄的毛细管网栅（4.3*0.8mm）供应冷热水（夏季供水温度16-20，回水温度19-23；冬季供水温度30-35，回水温度28-32）来调节室内环境温度，毛细管网本身的散热面积比传统采暖/制冷管道系统大很多，故具有更高效的节能效果18。在满足采暖功率的同时，提高了能效比（COP）值，同时系统不易结垢，从而使热泵机组的稳定性大大提高，综合COP达3.0以上，使该设备不仅能应用于长江以南地区，也适用于广大北方地区。特别是在旧房供暖改造、节能型供暖项目等方面优势更加明显。以节能50%建筑为例，所需的平均供水温度只需30低温热水，从而使空气源热泵的供热效率COP大幅提高。（2）解决湿度问题从人体的热舒适与健康出发，要求对室内温度、湿度进行全面控制。夏季人体舒适区为25，相对湿度60%，此时露点温度为16.6。空调排热排湿的任务可以看成是从25的环境中向外界排热，在16.6的露点温度的环境下向外界排湿。目前空调方式的排热排湿都是通过空气冷却器对空气进行冷却和冷凝除湿，再将冷却干燥的空气送入室内，实现排热排湿的目的。对于高湿环境，解决湿度问题的有效途径是通过重力柜除湿。对流式空气制冷器，带塑料毛细管网栅，有柜式，隔墙或框架式。为了将室内空气的温度和湿度调节到理想值并保持稳定，可选用经济实用的对流式制冷器降低室内温度。这种不受露点限制的“静态制冷”系统也能进行针对性除湿，冷凝水在壳体内汇集并排出。（3）解决空气品质问题在寒冷的天气或风沙弥漫的日子，我们常常将门窗紧闭。这时候，如果长时间室内空气不流通，不但氧气浓度会降低，而且空气也会越来越污浊人体呼出的二氧化碳增加、厨房、卫生间和人体本身散发的异味，潮湿空气滋生细菌、发霉；各种装饰材料挥发的有害气体，如甲醛、苯、氨、PM2.5等可吸入颗粒物，时刻威胁着人类健康，需要通过新风系统解决空气品质问题。新风系统是根据在密闭的室内一侧用专用设备向室内送新风，再从另一侧由专用设备向室外排出，在室内会形成“新风流动场”的原理，从而满足室内新风换气的需要。实施方案是：采用高压头、大流量小功率直流高速无刷电机带动离心风机、依靠机械强力由一侧向室内送风，由另一侧用专门设计的排风新风机向室外排出的方式强迫在系统内形成新风流动场19。在送风的同时对进入室内的空气进新风过滤、灭毒、杀菌、增氧、预热（冬天）。排风经过主机时与新风进行热回收交换，回收大部分能量通过新风送回室内。借用大范围形成洁净空间的方案，保证进入室内的空气是洁净的。以此达到室内空气净化环境的目的。良好的室内环境主要由室内空气温度、相对湿度、空气品质所决定的。（1）温度美国空调制冷学会（ASHRAE）将舒适范围定为：冬季室内空气温度为19.5-25，夏季为：23.4-28。我国为，冬季：18-22，高级建筑及停留时间较长的建筑可取高值，一般建筑及短暂停留的建筑可取低值；夏季：26-28，高级建筑及停留时间较长的建筑可取低值，一般建筑及停留时间较短的建筑可取高值。（2）湿度相对湿度下降到30%以下时，黏膜就会干燥并产生静电。当空气湿度大于60%时，人在房间内就会有烦闷的感觉，而且会助长霉菌的生长和螨虫的滋生。我国民用及公共建筑室内相对湿度推荐值为：夏季40%-60%,一般的或短时间停留的建筑可取偏高值；冬季对一般建筑不做规范，高级建筑应大于35%20。（3）空气品质空气的平均流速我国对室内空气平均流速的计算值为：夏季0.2-0.5m/s，冬季0.15-0.3m/s；空气的二氧化碳浓度低于1000ppm，无异味等有害气体。可通过空气监测器控制21。4.2 模拟室内温度采集系统利用中北大学-施耐德电气联合实验室ZSJ-A电气自动化平台及温度传感器一个。理解模拟输入模块TM2AMI2HT的作用，理解温度采集系统的设计原理。控制要求：利用M218PLC及其拓展模块