中央空调自控系统设计

1、 中央空调自控系统设计第一章中央空调的构成和工作原理中央空调的组成中央空调系统的组成主要由空调负荷，制冷机组，冷水泵，冷却水泵，冷却塔和水管道连接而成。从大的方面来看主要有两大系统：一个是冷水系统，一个是冷却水系统。冷水系统的动力源是冷水泵，12C的水在冷水泵的作用下进入制冷机组在制冷机里放热后变成7C的水，7C的水进入空调负荷吸热后又变成12C的水，重新进入制冷机组。这样形成一个密闭的冷水循环系统。冷却水系统的动力源是冷却水泵，冷却水泵把来自于冷却塔的32C的冷却水泵入制冷却机组，冷却水在制冷机组中吸热后变成38C的水，此水在冷却泵的作用下重新进入制冷机组，这样反复的运行形成冷却水系统。与本

2、项目控制有关的设备为：冷却泵，冷却水泵，制冷机组，冷却塔。与本项目控制有关的设备为：冷却泵，冷却水泵，制冷机组，冷却塔。系统特点在该系统中，冷冻泵、冷却泵、水塔风扇变频器采用开环控制，由维护人员根据季节不同和负荷的变化进行调节；风机采用温度闭环控制，可根据温度传感器的反馈值，调节风机的转速，从而使被控环境温度基本保持恒定。TD2000变频器还提供了RS232/RS485串行接口，以便与中央控制室的微机联网，实现集中监控，使维护人员及时了解各变频器的工作状态。冷冻机组是中央空调的“制冷源”，通往各个房间的循环水由冷冻机组进行“内部热交换”，降温为“冷冻水”，冷却水塔用于为冷冻机组提供“冷却水”“

3、外部热交换”系统由两个循环水系统组成：1）冷冻水循环系统2）冷却水循环系统。中央空调的工作原理冷（热）水机组的基本工作过程室外的制冷机组对冷（热）媒水进行制冷降温（或加热升温），然后由水泵将降温后的冷媒（热）水输送到安装在室内的风机盘管机组中，由风机盘管机组采取就地回风的方式与室内空气进行热交换实现对室内空气处理的目的。风管（道）式机组的基本工作过程供冷时，室外的制冷机组吸收来自室内机组的制冷剂蒸气经压缩、冷凝后向各室内机组输送液体制冷剂。供热时，室外的制冷机组吸收来自冷凝器的制冷剂蒸气经压缩后向各室内机组输送汽体制冷剂，室内机组通过布置在天花板上的回风口将空气吸入，进行热交换后送入安装在室内

4、各房间天花板中的风管（道）内，并通过出风口上的散流器向室内各房间输送空气。在风管（道）上设计有新风门和排风门，可以按一定比例置换空气，以保证室内空气的质量。变频器拖多机组的基本工作过程供冷时，室外的制冷机组吸收来自室内机组的制冷剂蒸气经压缩、冷凝后向各室内机组输送液体制冷剂。供热时，室外的制冷机组吸收来自冷凝器的制冷剂蒸气经压缩后向各室内机组输送汽体制冷剂。各室内机组通过暗装的方式布置在天花板上。通过其回风口将空气吸入，进行热交换后送入，再从送风口将处理后的空气采取就地回风的方式送回室内。机组在能量调节方式上由微电脑控制，室外机组的变频式压缩机根据室内冷热负荷的变化，自动调节压缩机的工作状态，

5、以满足室内冷热负荷的要求。第二章中央空调变频调节系统的基本考虑中央空调变频调速系统的控制依据中央空调系统的外部热交换两个循环系统来完成。循环水系统的回水与进（出）水温度之差，反映了需要进行热交换的热量。因此，根据回水与进水（出）水温度之差来控制循环水的流动速度，从而控制了进行热交换的速度，是比较合理的控制方法。冷冻水循环系统的控制由于冷冻水的回水温度是冷冻机组“冷冻”的结果，常常是比较稳定的。因此，单是回水温度的高低就足以反映房间内的温度。所以，冷冻泵的变频调速系统，可以简单地根据回水温度进行如下控制：回水温度高，说明房间温度高，应该提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度；反之，回水温度低，说

6、明房间温度低，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度，以节约能源。简言之，对于冷冻水循环系统，控制依据是回水温度，即通过变频调速，实现水的恒温度控制。冷却水循环系统的控制由于冷却塔的水温是随环境温度而变的其单侧水温度不能准确地反映冷冻机组内产生热量的多少。所以，对于冷却泵，以进水和回水间的温差作为控制依据，对实现进水和回水的恒温差控制是比较合理的。温差大，说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，增大冷却水的循环速度；温差小，说明冷冻机组产生的热量小，可以降低冷却泵的转速，减缓冷却水的循环速度，以节约能源。第三章PLC简介和硬件软件程序计3.1PLC简介3.1.1PLC的结构及基本配置一

7、般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块等。对模块式PLC,有CPU模块、I/O模块、内存、模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。CPU的构成PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。I/O模块PLC的对外功能，主要是通过各种I

8、/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。PLC的外部设备外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有三大类编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。存储设备：有存储卡、存储磁带

9、、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。3.1.2编程器件下面我们着重介绍三菱公司的FX2N系列产品的一些编程元件及其功能。FX2N系列产品，它内部的编程元件，按通俗叫法分别称为继电器、定时器、计数器等，但它们与真实元件有很大的差别，一般称它们为“软继电器”。这些编程用的继电器，它的工作线圈没有工作电压等级、功耗大小和电磁惯性等问题；触点没有数量限制、没有机械磨损和电蚀等问题。它在不同的指令操作下，其工作状态可以无记忆，也可以有记忆，还可以作脉冲数字元件使用。1）输入继电器（X）PLC的输入端子是从外部开关接受信号的窗口，PLC内部

10、与输入端子连接的输入继电器X是用光电隔离的电子继电器，它们的编号与接线端子编号一致（按八进制输入），线圈的吸合或释放只取决于PLC外部触点的状态。内部有常开/常闭两种触点供编程时随时使用，且使用次数不限。输入电路的时间常数一般小于10ms。各基本单元都是八进制输入的地址，输入为X000X007,X010X017。它们一般位于机器的上端。2）输出继电器（Y）PLC的输出端子是向外部负载输出信号的窗口。输出继电器的线圈由程序控制，输出继电器的外部输出主触点接到PLC的输出端子上供外部负载使用，其余常开/常闭触点供内部程序使用。输出继电器的电子常开/常闭触点使用次数不限。输出电路的时间常数是固定的。

11、各基本单元都是八进制输出，输出为Y000Y007,Y010Y017，它们一般位于机器的下端。3）辅助继电器（M）PLC内有很多的辅助继电器，其线圈与输出继电器一样，由PLC内各软元件的触点驱动。辅助继电器也称中间继电器，它没有向外的任何联系，只供内部编程使用。它的电子常开/常闭触点使用次数不受限制。但是，这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动必须通过输出继电器来实现。如图3.1中的M300,它只起到一个自锁的功能。在FX2N中普遍采用M0M499，共500点辅助继电器，其地址号按十进制编号。M300图3.1FX2N系列的基本逻辑指令1）输入输出指令（LD/LDI/OUT）LD与LDI指令

12、用于与母线相连的接点，此外还可用于分支电路的起点。OUT指令是线圈的驱动指令，可用于输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存器等，但不能用于输入继电器。输出指令用于并行输出，能连续使用多次。见图3.2，表3.1。表3.1OUT指令表Y000图3.2OUT指令图地址指令数据0000LDX0000001OUTY0002）触点串连指令（AND/ANDI）、并联指令（OR/ORI）见表3.2。表3.2触电指令表符号（名称）功能梯形图表示操作元件AND（与）常开触点串联连接斗一1X，Y，M，T，C,SANDI（与非）常闭触点串联连接斗一X，Y，M，T，C,SOR（或）常开触点并联连接斗一X，Y，

13、M，T，C，SORI（或非）常闭触点并联连接X，Y，M，T，C，SAND、ANDI指令用于一个触点的串联，但串联触点的数量不限，这两个指令可连续使用。OR、ORI是用于一个触点的并联连接指令。见图3.3，表3.3。表3.3触电并联连接指令图3.3地址指令数据0002LDX0010003ANDIX0020004ORX0030005OUTY0013）电路块的并联和串联指令（ORB、ANB）含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联连接块”，串联电路块并联连接时，支路的起点以LD或LDI指令开始，而支路的终点要用ORB指令。将分支电路（并联电路块）与前面的电路串联连接时使用ANB指令，各并联电路块的起

14、点，使用LD或LDI指令；与ORB指令一样，ANB指令也不带操作元件，如需要将多个电路块串联连接，应在每个串联电路块之后使用一个ANB指令。3.1.4梯形图的编程方法梯形图的编程规则a）每个继电器的线圈和它的触点均用同一编号，每个元件的触点使用时没有数量限制。b）梯形图每一行都是从左边开始，线圈接在最右边（线圈右边不允许再有接触点），见图4.4（a错误，b正确）。a)b)c）线圈不能直接接在左边母线上。d）在一个程序中，同一编号的线圈如果使用两次，称为双线圈输出，它很容易引起误操作，应尽量避免。PLC控制输入输出信号列表3.2.1PLC控制输入信号列表序号名称输入编号1#1冷水泵起动信号X00

15、2#1冷水泵停止信号X013#1冷水泵故障信号X024#2冷水泵起动信号X035#2冷水泵停止信号X046#2冷水泵故障信号X057#3冷水泵起动信号X068#3冷水泵停止信号X079#3冷水泵故障信号X1010#1冷却水泵起动信号X2211#1冷却水泵停止信号X2312#1冷却水泵故障信号X2413#2冷却水泵起动信号X2514#2冷却水泵停止信号X2615#2冷却水泵故障信号X2716#3冷却水泵起动信号X3017#3冷却水泵停止信号X3118#3冷却水泵故障信号X3219#1冷却塔起动信号X3320#1冷却塔停止信号X3421#1冷却塔故障信号X3522#2冷却塔起动信号X3623#2冷

16、却塔停止信号X3724#2冷却塔故障信号X4025#3冷却塔起动信号X4126#3冷却塔停止信号X4227#3冷却塔故障信号X4328就地/远方控制选择信号X4429报警消除信号X4530就地自动启动X4631就地自动停止X473.2.2PLC控制输出信号列表序号名称输出信号1#1冷水泵起动Y002#2冷水泵起动Y013#3冷水泵起动Y024#1制冷机起动Y035#2制冷机起动Y046#3制冷机起动Y057#1冷却水泵起动Y068#2冷却水泵起动Y079#3冷却水泵起动Y1010#1冷却塔起动Y1111#2冷却塔起动Y1212#3冷却塔起动Y1313报警信号Y143.3PLC控制程序编制0LD

17、IX0441CJP04LDX0445MPS6LDX0007ORY0008ANB9ANIX00110ANIX00211OUTY00012MRD13LDX00314ORY00115ANB16ANIX00417ANIX00518OUTY00019MRD20LDX00621ORY00222ANB23ANIX00724ANIX01025OUTY00226MRD27LDX00128ORY00329ANB30ANIX01231ANIX01332OUTY00333MRD34LDX01435ORY00436ANB37ANIX01538ANIX01639OUTY00440MRD41LDX01742ORY00543

18、ANB44ANIX02045ANIX02146OUTY00547MRD48LDX02249ORY00650ANB51ANIX02352ANIX02453OUTY00654MRD55LDX02556ORY00757ANB58ANIX02659ANIX02760OUTY00761MRD62LDX03063ORY02064ANB65ANIX03166ANIX03267OUTY01068MRD69LDX03370ORY01171ANB72ANIX03473ANI74OUT75MRD76LD77OR78ANB79ANI80ANI81OUT82MPP83LD84OR85ANB86ANI87ANI88OUT

19、89LD90CJ93LDI94AND95LD96AND97ORB98SET99RST100LD101AND102LDI103AND104ORB105SET106RST107RST108RST109LD110CALL113LD114ANI115OUT118LD119OUT122LD123OR124OUT125LDP127RST129RST130RST131LD132CALL135LDX035Y011X036Y012X037X040Y012X041Y013X042X043Y013X044P50X044M0X004X046M1M11X044X047X044M12M11M1M2M3M11P12M1T0

20、T0K18000T0C0K16C0M2M2M2C0M1M3M2P2M2136ANIT1137OUTT1K18000140LDT1141OUTT1K16144LDC1145ORM3146OUTM3147LDPM3149RSTC1151RSTM1152RSTM2153LDM3154CALLP31157LDM3158ANIT2159OUTT2K18000162LDT2163OUTC2K16166LDC2167ORM1168OUTM1169LDPM1171RSTC2173RSTM2174RSTM3175LDX044176CJP50179LDX002180ORX005181ORX010182ORX013

21、183ORX013184ORX021185ORX024186ORX027187ORX032188ORX035189ORX040190ORX043191ORM10192MPS193ANIX045194OUTM0195MPP196OUTY014197LDM10198ORM11199RSTY000200RSTY003201RSTY006202RSTY011203LDM10204ORM11205RSTY001206RSTY004207RSTY007208RSTY012209LDM10210ORM11211RSTY002212RSTY005213RSTY010214RSTY013215LDM800021

22、6CJP60219LDIX044220OUTY000221OUTY003222OUTY006223OUTY011224LDIX044225OUTY001226OUTY004227OUTY007228OUTY012229LDIX044230RSTY002231RSTY005232RSTY010233234RSTSRETY013235LDIX044236RSTY000237RSTY003238RSTY006239RSTY011240LDIX044241OUTY001242OUTY004243OUTY007244OUTY012245LDIX044246OUTY002247OUTY005248OUTY

23、010249250OUTSRETY013251LDIX044252OUTY000253OUTY003254OUTY006255OUTY011256LDIX044257RSTY001258RSTY004259RSTY007260RSTY012261LDIX044262OUTY002263OUTY005264OUTY010265266267OUTSRETENY013第四章信号模拟4.1上位机和下位机的通讯4.1.1PLC和组态王的通讯简介组态王与PLC之间通信采用的是PPI通讯协议。组态王通过串行口与PLC进行通信，访问PLC相关的寄存器地址，以获得PLC所控制设备的状态或修改相关寄存器的值。在实

24、际编程过程不需要编写读写PLC寄存器的程序，组态王提供了一种数据定义方法，在定义了IPO变量后，可直接使用变量名用于系统控制、操作显示、趋势分析、数据记录和报警显示。上位机和下位机通讯原理图如图4.1所示：一、下面介绍组态王6.0与FX2NPLC之间通讯的实现步骤。PLC采用RS-485或RS-232进行通讯，占用计算机的一个串行口。在不添加扩展卡的情况下可以使用编程口和计算机进行通二、利用PLC与计算机专用的F2-232CAB型RS232C电缆，将PLC通过编程口与上位计算机串口（COM口）连接,进行串行通讯。串行通讯方式使用“组态王计算机”的串口，I/O设备通过RS-232串行通讯电缆连接

25、到“组态王计算机”的串口。在本系统通讯中操作如下：1）在组态王工程浏览器的左侧选中“COM1”，在右侧双击“新建”，运行“设备配置向导”。2）选择“PLC”下的“三菱”中“FX2”的“编程口”项，单击“下一步”；为外部设备取一个名称，输入PLC，单击“下一步”；3）为设备选择连接串口，设为COM1,单击“下一步”；4）填写设备地址，设为0，单击“下一步”5）设置通信故障恢复参数（一般情况下使用系统默认设置即可），单击下一步”；6）检查各项设置，确认无误后，单击“完成”。三、在组态王工程浏览器的工程目录显示区,点击“设备”大纲项下PLC与上位计算机所连串口（COM1口），进行参数设置。波特率数据

26、位长度停止位长度奇偶校验位通信方式960071偶校验RS232然后在组态王浏览器目录内容显示区内双击所设COM1口对应的“新建”图标，会弹出“设备配置向导”对话框。在此对话框中完成与组态王通讯的设备的设置。生产厂家设备名称通信描述二菱FX2编程口4.2构造数据库定义变量如表4.2所示表4.2定义变量变量名变量类型寄存器连接设备功能旋转1内存实型PLCM1的旋转变量旋转2内存实型PLCM2的旋转变量增压131内存实型PLCM1的电压变量增压132内存实型PLCM2的电压变量增频率142内存实型PLCM2的频率变量开始I/O离散M100PLC电机试验开始测量I/O离散M101PLC测量系统接通低压1I/O离散M111PLCM1的低压开关高压1I/O离散M112PLCM1的咼压开关低压2I/O离散M121PLCM2的低压开关咼压2I/O离散M122PLCM2的高压开关增大调压器1I/O离散M131PLCM1调压器工作增大调压器2I/O离散M132PLCM2调压器工作减小频率I/O离散M141PLC减小电源频率增大频率I/O离散M142PLC增