PLC的中央空調(diào)控制系統(tǒng)_第1頁(yè)
PLC的中央空調(diào)控制系統(tǒng)_第2頁(yè)
PLC的中央空調(diào)控制系統(tǒng)_第3頁(yè)
PLC的中央空調(diào)控制系統(tǒng)_第4頁(yè)
PLC的中央空調(diào)控制系統(tǒng)_第5頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、PLC設(shè)計(jì)與調(diào)試課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容 課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容、格式各專(zhuān)業(yè)根據(jù)專(zhuān)業(yè)不同統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)教研室主任審核、主 管院長(zhǎng)審批備案.注:1.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)和指導(dǎo)書(shū)在課程設(shè)計(jì)前發(fā)給學(xué)生,設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)放置在設(shè)計(jì)報(bào)告封面后和正文目錄前.2.為了節(jié)省紙張,保護(hù)環(huán)境,便于保管實(shí)習(xí)報(bào)告,統(tǒng)一采用A4紙,實(shí)習(xí)報(bào)告建議雙面打印正文采用宋體五號(hào)字或手寫(xiě).12/13學(xué)年第二學(xué)期 PLC應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 指導(dǎo)教師:蔡長(zhǎng)青 張卓 班級(jí):自動(dòng)化1141、2班 地點(diǎn):PLC512B室 課程設(shè)計(jì)題目:基于PLC限制的中央空調(diào)系統(tǒng)1、 課程設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的PLC限制技術(shù)的根底知識(shí)和根本理論,加以綜合運(yùn)

2、用,進(jìn)行 PLC限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初等練習(xí),掌握用PLC進(jìn)行系統(tǒng)限制設(shè)計(jì)的原那么、設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟,為從事PLC相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)或今后的工作需要打下良好的根底.2、 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容(包括技術(shù)指標(biāo))1、限制面板介紹空調(diào)的限制面板如上圖所示,使用時(shí),按動(dòng)啟動(dòng)按鈕,根據(jù)使用者的需求從左 到右依次選擇工作模塊.(1)制冷制熱模塊的選擇是根據(jù)人的操作決定,同時(shí)可以選擇吹風(fēng),定時(shí)模式, 溫度比擬是PLC中自動(dòng)進(jìn)行的.(2)當(dāng)室內(nèi)溫度到達(dá)設(shè)定溫度值時(shí),通過(guò) PLC自動(dòng)限制,室內(nèi)風(fēng)機(jī)停止,當(dāng)室內(nèi) 溫度重新超出設(shè)定溫度值時(shí),室內(nèi)風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng).(3)啟動(dòng)定時(shí)器時(shí),當(dāng)定時(shí)時(shí)間到,室內(nèi)外風(fēng)機(jī)停止工作.(4)通過(guò)變頻器限制風(fēng)

3、機(jī)轉(zhuǎn)速,到達(dá)變頻限制目的,實(shí)現(xiàn)最優(yōu)限制.2、中央空調(diào)系統(tǒng)工作過(guò)程首先啟動(dòng)冷(熱)水泵,當(dāng)通水管道充滿(mǎn)水后,延時(shí)啟動(dòng)壓縮電機(jī),實(shí)現(xiàn)初步節(jié)能與平安.此時(shí)中央空調(diào)啟動(dòng),可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)房間的限制.翻開(kāi)房間1開(kāi)關(guān),室內(nèi)風(fēng)機(jī)先啟動(dòng),通過(guò)定時(shí)器延時(shí)限制一段時(shí)間,啟動(dòng)室外風(fēng)機(jī),自動(dòng)進(jìn)行溫度比擬,啟動(dòng)定時(shí)器,定時(shí)時(shí)間到,室內(nèi)外風(fēng)機(jī)關(guān)閉.翻開(kāi)房間2開(kāi)關(guān),室內(nèi)風(fēng)機(jī)先啟動(dòng),通過(guò)定時(shí)器延時(shí)限制一段時(shí)間,啟動(dòng)室外風(fēng)機(jī),自動(dòng)進(jìn)行溫度比擬,啟動(dòng)定時(shí)器,定時(shí)時(shí)間到,室內(nèi)外風(fēng)機(jī)關(guān)閉.翻開(kāi)房間3開(kāi)關(guān),室內(nèi)風(fēng)機(jī)先啟動(dòng),通過(guò)定時(shí)器延時(shí)限制一段時(shí)間,啟動(dòng)室外風(fēng)機(jī),自動(dòng)進(jìn)行溫度比擬,啟動(dòng)定時(shí)器,定時(shí)時(shí)間到,室內(nèi)外風(fēng)機(jī)關(guān)閉.注:不同房間單獨(dú)獨(dú)

4、立限制不受外部干擾.3、交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)限制交流電機(jī)由變頻器來(lái)限制轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速分為四級(jí):1200r/min , 800r/min ,600r/min , 400r/min.4、傳感器溫度傳感器:用于室內(nèi)溫度的上下編碼器:用于檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速三、課程設(shè)計(jì)原那么1、盡可能地滿(mǎn)足被控對(duì)象的限制要求;2、在滿(mǎn)足限制的前提下,力求使限制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì);3、保證限制系統(tǒng)平安可靠;4、考慮到被控對(duì)象的改良,在選擇 PLC的I/O數(shù)量時(shí),應(yīng)適當(dāng)留有余量.四、課程設(shè)計(jì)步驟1、對(duì)限制系統(tǒng)任務(wù)和要求作深入的調(diào)查研究,明確限制任務(wù);2、選擇和確定用戶(hù)I/O設(shè)備根據(jù)傳統(tǒng)限制線(xiàn)路,確定出PLC改造所需的各種輸入/輸出設(shè)備,即各

5、種按鈕、 開(kāi)關(guān)、繼電器和接觸器等.3、確定系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案,選擇 PLC型號(hào)確定系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案十分重要,要在全面了解限制要求的根底上確定電氣控 制方案.根據(jù)所選用的電器或元件的類(lèi)型和數(shù)量, 計(jì)算所需PLC的輸入/輸出點(diǎn)數(shù), 選擇適宜的點(diǎn)數(shù).由于本設(shè)計(jì)中只涉及到開(kāi)關(guān)量,因此在選擇 PLC型號(hào)時(shí),只需 考慮I/O點(diǎn)數(shù),并有一定的余量10%15%選擇小型PLG4、限制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)1主電路的設(shè)計(jì);2確定出輸入、輸出信號(hào),畫(huà)出 PLC的I/O接線(xiàn)圖.5、限制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)1首先分別設(shè)計(jì)出全自動(dòng)洗衣機(jī)各局部的限制軟件梯形圖;2整體限制軟件梯形圖設(shè)計(jì).6、聯(lián)機(jī)調(diào)試;7、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).五、時(shí)間安排時(shí)間內(nèi)

6、容備注第15周周一集中講解課程設(shè)計(jì)要求,分配設(shè)計(jì)題目, 明確任務(wù)和具體安排周二調(diào)研、查閱資料、給出設(shè)計(jì)方案周三檢查設(shè)計(jì)力泵,周四調(diào)整設(shè)計(jì)力條周五上機(jī)調(diào)試第16周周一上機(jī)調(diào)試周二上機(jī)調(diào)試周三寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告周四老師對(duì)報(bào)告進(jìn)行初步檢查周五辯論六、根本要求一課程設(shè)計(jì)報(bào)告1 .限制流程圖一張A4手繪2 .限制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)圖一張;A4手繪3 .限制系統(tǒng)軟件梯形圖一張;A4手繪4 .設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份,包括以下內(nèi)容1) 寫(xiě)出設(shè)計(jì)方案和根本步驟.2寫(xiě)出限制要求并畫(huà)出設(shè)計(jì)流程圖.3畫(huà)出I/O分配表和I/O接線(xiàn)圖.4畫(huà)出具體設(shè)計(jì)的梯形圖,并加以注釋.5寫(xiě)出調(diào)試過(guò)程和結(jié)果.6寫(xiě)課程設(shè)計(jì)小結(jié).二成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面

7、考核,重點(diǎn)考核設(shè)計(jì)圖紙、說(shuō)明書(shū)質(zhì)量;獨(dú)立思考、獨(dú)立工作 水平,綜合運(yùn)用知識(shí)的水平;平時(shí)的工作態(tài)度及表現(xiàn);辯論情況.最后按平時(shí)表現(xiàn)、報(bào)告質(zhì)量、辯論成績(jī),其權(quán)重分別為 0.2、0.4、0.4綜合評(píng) 定成績(jī),分優(yōu)、良、中、及、不及格五個(gè)等級(jí).組長(zhǎng):李志萍副組長(zhǎng):祁宇哈組員:高海風(fēng)、王勇、馮元?jiǎng)佟⑿涎笕蝿?wù)分配任務(wù)一資料準(zhǔn)備任務(wù)二總體設(shè)計(jì)任務(wù)三繪圖任務(wù)四繪制梯形 圖任務(wù)五調(diào)試任務(wù)六報(bào)告排版王勇祁宇哈高海風(fēng)李志萍王勇R7t馮元?jiǎng)倨钣罟钣罟吆oL(fēng)馮兀勝邢洋李志萍李志Y平馮兀勝邢洋馮元?jiǎng)傩涎笳醒肟照{(diào)現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用在各大商場(chǎng)、辦公大廈等場(chǎng)所中,傳統(tǒng)限制系統(tǒng)中 在限制較適宜的溫度的同時(shí),卻消耗了大量的能量.

8、如今,人們?cè)絹?lái)越重視中央 空調(diào)的舒適性和節(jié)能性,本文重點(diǎn)研究了中央空調(diào)冷凍泵機(jī)組限制系統(tǒng),為舒適 的生活工作環(huán)境及有效節(jié)能提供了技術(shù)條件.本文首先介紹了中央空調(diào)的結(jié)構(gòu)和工作原理,總結(jié)了傳統(tǒng)中央空調(diào)的缺點(diǎn), 即冷凍泵、冷卻泵不能自我調(diào)節(jié)負(fù)載,長(zhǎng)期處于滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行,造成了極大的能源浪費(fèi),隨著變頻技術(shù)日趨成熟,利用變頻器、PLG數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器等器件的有機(jī)結(jié)合,構(gòu)成溫差閉環(huán)自動(dòng)限制系統(tǒng),自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的輸出流量到達(dá)節(jié)能目的.該系統(tǒng)采用西門(mén)子的S7-200PLC作為主限制單元,利用傳統(tǒng) PID限制算法,通過(guò)西門(mén)子MM440變頻器限制水泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度,保證系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際負(fù)荷的情 況調(diào)整流量,實(shí)現(xiàn)恒溫限制,

9、同時(shí)又可以節(jié)約大量能源.通過(guò)對(duì)中央空調(diào)的理論分析,驗(yàn)證了以出回水溫差為根據(jù)對(duì)其進(jìn)行變流量限制 的可靠性.對(duì)變頻限制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),為實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)遠(yuǎn)距離傳送,設(shè)計(jì)了基于USS協(xié)議的RS-485總線(xiàn)通訊的網(wǎng)絡(luò).通過(guò)西門(mén)子 TD200文本顯示器實(shí)現(xiàn)人機(jī) 界面的設(shè)計(jì),最后使用MCGS工控組態(tài)軟件進(jìn)行了系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)研究.關(guān)鍵詞中央空調(diào);PLC ;變頻器;PID ;AbstractCentral air conditioning has been widely used in major shopping malls, office buildings and other places, the tra

10、ditional control system in the control of suitable temperature at the same time, 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 pumpunit c

11、ontrol system, for comfortable living and working environment and effective energy-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

12、pump, cooling pump can not self regulation in long-term load, full load operation, 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 de

13、vices the organic combination of form, thermoelectric closed-loop automatic control system, automatically adjust the pumpoutput 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 MM44

14、0 Siemens inverter control pumpspeed, ensure the system according to the actual 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 fl

15、ow control reliability. The frequency conversion control system was designed, 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

16、 using the MCGS configuration software for system configuration design and research.KeywordsCentral air conditioning ; PLC ; frequency converter ; PID ;目錄1 緒論11.1 中央空調(diào)的制冷原理11.2 中央空調(diào)的制熱原理 21.3 中央空調(diào)的不同系統(tǒng)21.4 中央空調(diào)限制系統(tǒng)的開(kāi)展 32 設(shè)計(jì)方案52.1 限制系統(tǒng)的比擬52.2 中央空調(diào)的主要指標(biāo)52.3 檢測(cè)電路52.4 電機(jī)調(diào)速方式選擇 53系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)63.1 限制系統(tǒng)組成PLC 63.

17、2 傳感器63.3 變頻器介紹73.4 變頻器的原理73.5 中央空調(diào)應(yīng)用變頻節(jié)能特點(diǎn) 83.6 電動(dòng)機(jī)介紹83.8 可編程限制器的選擇 93.9 可編程限制器的外圍接線(xiàn)圖 93.10 硬件實(shí)際連接示意圖 94系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 91.1 PLC主程序流程圖 91.2 工作方式介紹95 調(diào)試105.1 現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)106 .總結(jié)10致謝10參考文獻(xiàn)11附錄1中央空調(diào)限制系統(tǒng)電路圖 11附錄2梯形圖11附錄元件清單111 緒論中央空調(diào)系統(tǒng)由冷熱源系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成.采用液體汽化制冷的原理為空氣調(diào) 節(jié)系統(tǒng)提供所需冷量,用以抵消室內(nèi)環(huán)境的冷負(fù)荷;制熱系統(tǒng)為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供用以抵消 室內(nèi)環(huán)境熱負(fù)荷的熱量.制

18、冷系統(tǒng)是中央空調(diào)系統(tǒng)至關(guān)重要的局部,其采用種類(lèi)、運(yùn)行方式、 結(jié)構(gòu)形式等直接影響了中央空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)性、高效性、合理性.中央空調(diào)軟化水 設(shè)備應(yīng)用范圍:全自動(dòng)軟水器:可廣泛應(yīng)用于蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、交換器、蒸發(fā)冷凝器、 空調(diào)、直燃機(jī)等系統(tǒng)的補(bǔ)給水的軟化.還可用于賓館、飯店、寫(xiě)字樓、公寓等生活用水的處理及食品、飲料、釀酒、洗衣、印染、化工、醫(yī)藥等行業(yè)的軟化水處理.中央空調(diào)系統(tǒng)由冷熱源系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成,制冷系統(tǒng)為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供所需冷量,用以抵消室內(nèi)環(huán)境 的冷負(fù)荷;制熱系統(tǒng)為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供用以抵消室內(nèi)環(huán)境熱負(fù)荷的熱量.制冷系統(tǒng)是 中央空調(diào)系統(tǒng)至關(guān)重要的局部,其采用種類(lèi)、運(yùn)行方式、結(jié)構(gòu)形

19、式等直接影響 了中央空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)性、高效性、合理性.1.1 中央空調(diào)的制冷原理氣態(tài)制冷工質(zhì)如 氟利昂經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓氣體后進(jìn)入冷凝器,與水空氣風(fēng)冷式制冷系統(tǒng)圖進(jìn)行等壓熱交換,變成低溫高壓液態(tài).液態(tài)工質(zhì)經(jīng)枯燥過(guò)濾器去除水份、雜質(zhì),進(jìn)入膨脹閥節(jié)流減壓,成為低溫低壓液態(tài)工質(zhì),在蒸發(fā)器內(nèi)汽化.液體汽化過(guò)程要吸收汽化潛熱,而且液體壓力不同,其飽和溫度 沸點(diǎn)也不同,壓力越低,飽和溫度越低.例如, 1kg的水, 在絕對(duì)壓力為0.00087MPa,飽和溫度為5C,汽化時(shí)需要吸收 2488.7KJ熱量;1kg的氨,在 1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力0.10133MPa下,汽化時(shí)需要吸收 1369.59KJ熱量

20、,溫度可抵達(dá)-33.33 C. 因此,只要?jiǎng)?chuàng)造一定的低壓條件,就可以利用液體的汽化獲取所要求的低溫.依此原理,汽化過(guò)程吸取冷凍水的熱量,使冷凍水溫度降低一般降為7C.制冷工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)吸取熱量,溫度升高變成過(guò)熱蒸氣,進(jìn)入壓縮機(jī)重復(fù)循環(huán)過(guò)程.蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)主要分為水冷 式和風(fēng)冷式,如圖 2-1和圖-2所示.壓縮機(jī)水冷式制冷系統(tǒng)圖制冷壓縮機(jī)是蒸氣壓縮式制冷裝置的一個(gè)重要設(shè)備.制冷壓縮機(jī)的形式很多,根據(jù)工 作原理的不同,可分為兩大類(lèi):容積式制冷壓縮機(jī)和離心式制冷壓縮機(jī).常用的壓縮機(jī)主要 有活塞式壓縮機(jī)、渦旋式、螺桿式以及離心式壓縮機(jī),如圖 2-3所示.容積式制冷壓縮機(jī)是靠改變工作腔的容積,將周期

21、性吸入的定量氣體壓縮.常用的容積式制冷壓縮機(jī)有往復(fù)活塞式制冷壓縮機(jī)和回轉(zhuǎn)式制冷壓縮機(jī).離心式制冷壓縮機(jī)是靠離心力的作用,連續(xù)地將所吸入的氣體壓縮.這種壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)高,制冷水平大.國(guó)外空調(diào)用氟利昂離心式制冷壓縮機(jī)的單機(jī)制冷量高達(dá)30000kwo1.2 中央空調(diào)的制熱原理壓縮機(jī)吸入低壓氣體經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮變成高溫高壓氣體,高溫氣體通過(guò)換熱器把水溫提升,同時(shí)高溫氣體會(huì)冷凝變成液體.液體再進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā),蒸發(fā)器蒸發(fā)的同時(shí)也要有換熱媒體,根據(jù)換熱的媒體不同機(jī)器的型號(hào)結(jié)構(gòu)也不同.常用的有風(fēng)冷和地源.液體經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器后變成低壓低溫氣體,低溫氣體再次被壓縮機(jī)吸入進(jìn)行壓縮.就這樣循環(huán)下去,空調(diào)側(cè)循環(huán) 水就變成4

22、5-55度左右的熱水了.熱水經(jīng)過(guò)管道送到需要采暖的房間,房間安裝有風(fēng)機(jī)盤(pán)管 把熱水和空氣進(jìn)行熱交換實(shí)現(xiàn)制熱目的.1.3 中央空調(diào)的不同系統(tǒng)1水系統(tǒng)工作原理水冷中央空調(diào)包含四大部件,壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器,制冷劑依 次在上述四大部件循環(huán),壓縮機(jī)出來(lái)的冷媒制冷劑高溫高壓的氣體,流經(jīng)冷 凝器,降溫降壓,冷凝器通過(guò)冷卻水系統(tǒng)將熱量帶到冷卻塔排出,冷媒繼續(xù)流動(dòng) 經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置,成低溫低壓液體,流經(jīng)蒸發(fā)器,吸熱,再經(jīng)壓縮.在蒸發(fā)器的兩 端接有冷凍水循環(huán)系統(tǒng),制冷劑在此次吸的熱量將冷凍水溫度降低,使低溫的水 流到用戶(hù)端,再經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)盤(pán)管進(jìn)行熱交換,將冷風(fēng)吹出.2風(fēng)系統(tǒng)工作原理新風(fēng)的傳輸方式采用置換式,

23、而非空調(diào)氣體的內(nèi)循環(huán)原理和新舊氣體混合的不健康做法, 戶(hù)外的新奇空氣經(jīng)過(guò)負(fù)壓方式會(huì)自動(dòng)吸入室內(nèi),經(jīng)過(guò)安裝在臥室、室廳或起居室窗戶(hù)上的新 風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)時(shí),會(huì)自動(dòng)除塵和過(guò)濾.同時(shí),再由對(duì)應(yīng)的室內(nèi)管路與數(shù)個(gè)功用房間內(nèi)的排風(fēng) 口相連,構(gòu)成的循環(huán)系統(tǒng)將帶走室內(nèi)廢氣,集中在排風(fēng)口 “呼出,而排出的廢氣不再做循 環(huán)運(yùn)用,新舊風(fēng)形良好的循環(huán).3)盤(pán)管系統(tǒng)工作原理風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)系統(tǒng)的工作原理,就是借助風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組不斷地循環(huán)室內(nèi)空氣,使之通過(guò)盤(pán)管而被冷卻或加熱,以保持房間要求的溫度和一定的相對(duì)濕度.盤(pán)管使用的冷水或熱水, 由集中冷源和熱源供給.與此同時(shí),由新風(fēng)空調(diào)機(jī)房集中處理后的新風(fēng),通過(guò)專(zhuān)門(mén)的新風(fēng)管 道分別送入各

24、空調(diào)房間,以滿(mǎn)足空調(diào)房間的衛(wèi)生要求.風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)系統(tǒng)與集中式系統(tǒng)相比, 沒(méi)有大風(fēng)道,只有水管和較小的新風(fēng)管,具有布置和安裝方便、占用建筑空間小、單獨(dú)調(diào)節(jié) 好等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于溫、濕度精度要求不高、房間數(shù)多、房間較小、需要單獨(dú)限制的舒適性 空調(diào)中.1.4 中央空調(diào)限制系統(tǒng)的開(kāi)展(1)在單室內(nèi)機(jī)的房間空調(diào)器方面變頻技術(shù)、微電腦和電子膨脹閥在空調(diào)器上的應(yīng)用為空調(diào)器的智能限制創(chuàng)造了最根本的條件.我國(guó)自90年代初開(kāi)始研究空調(diào)器的智能限制,現(xiàn)已研制出多種形式的變頻空調(diào)器或智能空調(diào)器,對(duì)推進(jìn)我國(guó)空調(diào)業(yè)的進(jìn)步作出了奉獻(xiàn).西安交大朱瑞琪于1991年開(kāi)始研究制冷空調(diào)設(shè)備的變頻能量調(diào)節(jié)技術(shù).李家朋針對(duì)我國(guó)房間空調(diào)器普

25、遍采用單相壓縮機(jī)的現(xiàn)狀,探索開(kāi)發(fā)出兩相變頻器,并應(yīng)用電子膨脹閥進(jìn)行變流量限制,利用16位微機(jī)并引進(jìn)模糊概念提升空調(diào)器的限制功能,為變頻空調(diào)器國(guó)產(chǎn)化作出了大膽的探索.李家朋在空調(diào)器舒適性和節(jié)能運(yùn)行的限制中,提出了用表征房間熱負(fù)荷大小的“熱容C'和表征房間漏熱程度的“熱阻R'進(jìn)行模糊辯識(shí)的方法.研究說(shuō)明,用此方法研制的模糊限制空調(diào)器會(huì)按季節(jié)、氣溫、漏熱情 況等條件,自動(dòng)地選擇適宜的工作模式,保證了空調(diào)環(huán)境的舒適度和制冷系統(tǒng)的節(jié)能要求.(2)在多室內(nèi)機(jī)的房間空調(diào)器 (一機(jī)多掛系統(tǒng))方面由于多室內(nèi)機(jī)空調(diào)器的節(jié)能和舒適性限制,涉及到必須對(duì)系統(tǒng)中的工質(zhì)循環(huán)量和進(jìn)入各 室內(nèi)機(jī)的工質(zhì)流量加以嚴(yán)

26、格精確地限制問(wèn)題,它不僅與系統(tǒng)的限制有關(guān),同時(shí)也與系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)有著密切的關(guān)系.在這方面,目前國(guó)內(nèi)主要是在研制一拖二和一拖三空調(diào)器,根據(jù)其結(jié)構(gòu) 形式和運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)可分為如下四種方式.1) 一臺(tái)定速壓縮機(jī)對(duì)應(yīng)一臺(tái)室內(nèi)機(jī)的多制冷系統(tǒng).這種機(jī)型在限制上難度最小,但結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、體積大、本錢(qián)高,不能表達(dá)一機(jī)多掛系統(tǒng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)和節(jié)能優(yōu)勢(shì).2單臺(tái)定速壓縮機(jī)多臺(tái)室內(nèi)機(jī)間歇供冷熱系統(tǒng).由于制冷工質(zhì)按時(shí)間交替分配給各室內(nèi)機(jī),所以根本不能滿(mǎn)足室內(nèi)環(huán)境的舒適性要求.3單臺(tái)定速壓縮機(jī)多臺(tái)室內(nèi)機(jī)同時(shí)供冷熱系統(tǒng).這種系統(tǒng)采用定速壓縮機(jī),降低了空調(diào)器本錢(qián),并能減少壓縮機(jī)的啟停次數(shù),較好地實(shí)現(xiàn)房間的舒適性限制.但并不能從本質(zhì)上解 決

27、壓縮機(jī)的起停損失和對(duì)電網(wǎng)的沖擊,不能提升空調(diào)器的能效比和季節(jié)性能比.4單臺(tái)變頻壓縮機(jī)多臺(tái)室內(nèi)機(jī)同時(shí)供冷熱系統(tǒng).通過(guò)采用電子膨脹閥調(diào)節(jié)進(jìn)入各室內(nèi)機(jī)的工質(zhì)流量,使之滿(mǎn)足各室內(nèi)的冷熱負(fù)荷要求,改變壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)所需要的工質(zhì)循環(huán)量,并采用軟硬件相結(jié)合的方式調(diào)節(jié)室內(nèi)外風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、四通閥、室內(nèi)機(jī)的風(fēng)向 調(diào)節(jié)板等可控部件,實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的高舒適性和系統(tǒng)的節(jié)能限制.隨著智能建筑在中國(guó)的飛速開(kāi)展,樓宇自動(dòng)限制技術(shù)和裝置也得到快速的開(kāi)展.對(duì)于樓宇 自動(dòng)限制而言,在保證建筑內(nèi)舒適和平安的辦公環(huán)境的同時(shí),還要實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能目的.因此 誕生了綜合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代限制技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和現(xiàn)代圖形顯示技術(shù)的集散

28、型控 制系統(tǒng).集散型中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)的智能建筑中得到廣泛應(yīng)用,其自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、 限制和治理功能是相當(dāng)優(yōu)越的,自動(dòng)化程度高,節(jié)約了大量的勞動(dòng)力和運(yùn)行費(fèi)用網(wǎng).20世紀(jì)90年代未至21世紀(jì)初,我國(guó)在中央空調(diào)系統(tǒng)的限制領(lǐng)域,同時(shí)推出兩項(xiàng)節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品:中 央空調(diào)變頻調(diào)速限制節(jié)能系統(tǒng)和中央空調(diào)變流量限制節(jié)能系統(tǒng).將這兩項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合,在集 散型中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的根底上,增加PLC和變頻技術(shù),并且與智能限制方法相結(jié)合,將原有的定流量系統(tǒng)改為變流量限制系統(tǒng),從而使中央空調(diào)的各泵組和冷卻塔風(fēng)機(jī)的運(yùn)行跟隨負(fù) 荷的變化而同步變化,就能夠在保證負(fù)荷需求的前提下,實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的最大節(jié)能.國(guó)內(nèi)還有一些科研機(jī)構(gòu)

29、和企業(yè)的科研團(tuán)體,也都開(kāi)展了智能空調(diào)器的研制工作,其核心內(nèi) 容都集中在對(duì)單相壓縮機(jī)變屏調(diào)速限制器和智能型室溫限制器的研究,其研究成果還未見(jiàn)公 開(kāi)發(fā)表.智能型空調(diào)器是一個(gè)綜合技術(shù)的聚合體,開(kāi)發(fā)難度較大,現(xiàn)在的樣機(jī)或產(chǎn)品在限制 模式上、限制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性方面相比國(guó)際先進(jìn)技術(shù)還存在很大的差距,有待于進(jìn)一 步的研究和提升.目前,中央空調(diào)限制方法有雙位 OWOFF限制、PID限制、最優(yōu)限制、模糊限制等方法. 以PID算法為核心的各種 DDC限制系統(tǒng)是目前中央空調(diào)工程和設(shè)備較普遍的使用方法,這種 限制方法在工況較穩(wěn)定的情況下,可以得到較好的限制效果.2設(shè)計(jì)方案2.1 限制系統(tǒng)的比擬(1) PLC系統(tǒng)

30、的特點(diǎn)1)可靠性高,PLC作為一種通用的工業(yè)限制器,它必須能夠在各種不同的工作 環(huán)境中正常工作.對(duì)工作的環(huán)境要求較低,抗外部干擾水平強(qiáng),平均無(wú)故障時(shí)間 長(zhǎng).2)使用方便靈活,PLC采用了根本單元擴(kuò)展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式,因此, 輸入/輸出信號(hào)的數(shù)量,形式,驅(qū)動(dòng)水平等都可以根據(jù)實(shí)際限制要求進(jìn)行選擇與確 定,而且在需要時(shí)可以隨時(shí)更換,近年來(lái),PLC的特殊模塊增多這些可以滿(mǎn)足不同 的限制要求,使PLC的使用更加靈活與多變.3)編程簡(jiǎn)單,PLC的優(yōu)越性主要表達(dá)在它采用了獨(dú)特的,多種面向廣闊工程 設(shè)計(jì)人員的編程語(yǔ)言,如指令表,梯形圖,邏輯功能圖,順序功能圖等,程序簡(jiǎn) 潔,明了適合各類(lèi)技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣

31、,即使是沒(méi)有計(jì)算機(jī)知識(shí)的人員也很統(tǒng)一 掌握,特別是梯形圖與邏輯功能圖,形象直觀,動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效果逼真,且與計(jì)算機(jī) 限制容易.(2)單片機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn):1)要求環(huán)境,單片機(jī)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)水平較低,可靠性差.2)編程和PLC相比難以學(xué)習(xí),主要是單片機(jī)采用匯編語(yǔ)言或者是 C語(yǔ)言,這些高 級(jí)語(yǔ)言和PLC語(yǔ)言相比,難以學(xué)習(xí).3)功能單一知識(shí)具有使用中所需要的功能.但是,它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,處理速度快.2.2 中央空調(diào)的主要指標(biāo)(1)定時(shí)設(shè)計(jì):根據(jù)實(shí)際情況,采用定時(shí)器方便限制.(2)模式設(shè)計(jì):根據(jù)實(shí)際情況,分為制冷、吹風(fēng)和供暖,可以相互配合限制.(3)調(diào)速設(shè)計(jì):采用變頻調(diào)速.(4)手動(dòng)環(huán)節(jié):手動(dòng)停機(jī),手動(dòng)定時(shí).2.3檢測(cè)

32、電路(1)溫度檢測(cè):用于檢測(cè)當(dāng)前模式下室內(nèi)溫度上下.(2)轉(zhuǎn)速檢測(cè):用于檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速是否達(dá)標(biāo).2.4電機(jī)調(diào)速方式選擇三相交流電機(jī)的調(diào)速方式大致分為以下幾種:調(diào)壓調(diào)速、調(diào)電樞電阻調(diào)速、調(diào)磁通調(diào)速, 變頻調(diào)速.在洗衣機(jī)開(kāi)展過(guò)程中,對(duì)于速度的調(diào)整又有以下幾種常見(jiàn)的調(diào)速方法:皮帶調(diào)速、 離合器調(diào)速、變頻調(diào)速.在現(xiàn)場(chǎng),調(diào)壓調(diào)速、調(diào)磁通調(diào)速都是有一定缺陷的.而皮帶調(diào)速和離合器調(diào)速都是有級(jí)調(diào)速,能滿(mǎn)足的速度需求相對(duì)較低,而這兩種調(diào)速方 式對(duì)于機(jī)械硬件的依賴(lài)較高,在有較強(qiáng)干擾時(shí),不能滿(mǎn)足電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的要求,所以自動(dòng)化 程度是欠缺的.但是變頻調(diào)速通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率到達(dá)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的,并且 變頻調(diào)速是

33、高效調(diào)速,調(diào)速是轉(zhuǎn)差率不變,因此無(wú)轉(zhuǎn)差損耗,而其他調(diào)速方式轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào) 速范圍擴(kuò)大而增加.故,我們選擇變頻調(diào)速.3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 限制系統(tǒng)組成PLCPLC是一種專(zhuān)門(mén)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置.它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令, 并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,限制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程.PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)根據(jù)易于與工業(yè)限制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)展其功能的原那么而設(shè)計(jì).可編程邏輯限制器實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)限制的計(jì)算機(jī),其硬件結(jié)構(gòu)根本上與微型計(jì)算機(jī)相 同.根本構(gòu)成有:電源、中央處理單元CP

34、U、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊.3.2 傳感器溫度是自然界中和人類(lèi)打交道最多的物理參數(shù)之一,無(wú)論是在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所,還是在居 住休閑場(chǎng)所,溫度的采集或限制都十分頻繁和重要,而且,網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程采集溫度并報(bào)警是現(xiàn) 代科技開(kāi)展的一個(gè)必然趨勢(shì).由于溫度不管是從物理量本身還是在實(shí)際人們的生活中都有著密切的關(guān)系,所以溫度傳感器就會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生.其設(shè)計(jì)原理:PT100是鉗熱電阻,它的阻值跟溫度的變化成正比.PT100的阻值與溫度變化關(guān)系為:當(dāng)PT100溫度為0c時(shí)它的阻值為100歐姆,在100c時(shí)它的阻值約為 138.5歐姆.它 的工業(yè)原理:當(dāng) PT100在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為100歐姆,它的

35、阻值會(huì)隨著溫度上升而成勻速增長(zhǎng)的.應(yīng)用在醫(yī)療、電機(jī)、工業(yè)、溫度計(jì)算、阻值計(jì)算等高精溫度設(shè)備,應(yīng)用范圍 非常之廣泛.3.3 變頻器介紹 變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)限制交流電動(dòng)機(jī)的電力限制設(shè)備.變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成.我們使用的變頻器是歐姆龍公司生產(chǎn)的.在操作過(guò) 程中應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng):(1)預(yù)防電磁波干擾.變頻器在工作中由于整流和變頻,周?chē)a(chǎn)生了很多的干擾電磁波,這 些高頻電磁波對(duì)附近的儀表、儀器有一定的干擾.因此,柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng),應(yīng)該選用金 屬外殼,屏蔽變頻器對(duì)儀表的干擾

36、.所有的元器件均應(yīng)可靠接地,除此之外,各電氣元件、 儀器及儀表之間的連線(xiàn)應(yīng)選用屏蔽限制電纜,且屏蔽層應(yīng)接地.如果處理不好電磁干擾,往 往會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法工作,導(dǎo)致限制單元失靈或損壞.(2)預(yù)防輸入端過(guò)電壓.變頻器電源輸入端往往有過(guò)電壓保護(hù),但是,如果輸入端高電壓作 用時(shí)間長(zhǎng),會(huì)使變頻器輸入端損壞.因此,在實(shí)際運(yùn)用中,要核實(shí)變頻器的輸入電壓、單相 還是三相和變頻器使用額定電壓.特別是電源電壓極不穩(wěn)定時(shí)要有穩(wěn)壓設(shè)備,否那么會(huì)造成嚴(yán) 重后果.(3)接地.變頻器正確接地是提升限制系統(tǒng)靈敏度、抑制噪聲水平的重要手段,變頻器接地端子E(G)接地電阻越小越好,接地導(dǎo)線(xiàn)截面積應(yīng)不小于2mm2長(zhǎng)度應(yīng)限制在 20

37、m以?xún)?nèi).變頻器的接地必須與動(dòng)力設(shè)備接地點(diǎn)分開(kāi),不能共地.信號(hào)輸入線(xiàn)的屏蔽層,應(yīng)接至E(G)上,其另一端絕不能接于地端,否那么會(huì)引起信號(hào)變化波動(dòng),使系統(tǒng)振蕩不止.變頻器與限制柜之間 應(yīng)電氣連通,如果實(shí)際安裝有困難,可利用銅芯導(dǎo)線(xiàn)跨接.在連接過(guò)程中,一定要將變頻器 的接地端與電機(jī)的接地端相連.3.4 變頻器的原理主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換局部,變頻器的主電路大體上可分 為兩類(lèi):電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的濾波是電容.電流型是 將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波是電感.它由三局部構(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)

38、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.整流器: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).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.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3.5 中央空調(diào)應(yīng)用變頻

39、節(jié)能特點(diǎn)1 、變頻器界面為L(zhǎng)ED顯示,監(jiān)控參數(shù)豐富;鍵盤(pán)布局簡(jiǎn)潔、操作方便;2 、變頻器有過(guò)流、過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)熱等多種電子保護(hù)裝置,并具有豐富的故報(bào)警輸出功能,可有效保護(hù)供水系統(tǒng)的正常運(yùn)作;3 、加裝變頻器后,電機(jī)具有軟啟動(dòng)及無(wú)極調(diào)速功能,可使水泵和電機(jī)的機(jī)械磨損大為降低,延長(zhǎng)管組壽命;4 、變頻器內(nèi)部裝有大容量濾波電容,可有效提升用電設(shè)備的功率因數(shù);5 、該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的 PID閉環(huán)調(diào)節(jié),室內(nèi)溫度變化平穩(wěn),人體感覺(jué)舒適.3.6 電動(dòng)機(jī)介紹電動(dòng)機(jī)采用三相異步交流電動(dòng)機(jī).與單相異步電動(dòng)機(jī)相比,三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好,并可節(jié)省各種材料.按 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同,三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線(xiàn)式兩種

40、.籠式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格廉價(jià),得到了廣泛的應(yīng)用,其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難.繞線(xiàn)式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過(guò)滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接.電動(dòng)機(jī)工作原理為:當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組各相差120度電角度,通入三相對(duì)稱(chēng)交流電后,將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組,從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路,載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力,從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn),并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同.7主電路設(shè)計(jì)3.8 可編程限制器的選擇根據(jù)輸入信號(hào)及輸出信號(hào)的數(shù)量,經(jīng)過(guò)初略計(jì)算,輸入點(diǎn)數(shù)為12點(diǎn),輸出點(diǎn)數(shù)

41、為 5點(diǎn),輸入、輸出信號(hào)都是數(shù)字量.增加20謠用量,以便隨時(shí)增加限制功能:輸入點(diǎn)數(shù)為:12 X (1+20%)=14.4輸出點(diǎn)數(shù)為: 5 X (1+20%)=6.0根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù),可選歐姆龍 CPM2型可編程限制器.3.9 可編程限制器的外圍接線(xiàn)圖3.10 硬件實(shí)際連接示意圖4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 PLC主程序流程圖4.2 工作方式介紹輸入地址分配輸入地址對(duì)應(yīng)限制電器電器兀件代號(hào)1.00總啟動(dòng)SA01.01總停止SA11.02冷水電機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB01.03熱水電機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB11.04房間1開(kāi)關(guān)SC01.05房間2開(kāi)關(guān)SC11.06房間3開(kāi)關(guān)SC21.07房間1定時(shí)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SQ01.08房間2定時(shí)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SQ11.09房間3定時(shí)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SQ2輸出地址分配輸出地址對(duì)應(yīng)外圍電器電器兀件代號(hào)10.00冷水電機(jī)YV110.01壓縮電機(jī)YV210.02熱水電機(jī)YV311.00房間1室內(nèi)風(fēng)機(jī)NV111.01房間1室外風(fēng)機(jī)NV211.02房間2室內(nèi)風(fēng)機(jī)NV311.03房間2室外風(fēng)機(jī)NV411.04房間3室內(nèi)風(fēng)機(jī)NV511.05房間3室外風(fēng)機(jī)NV

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