【基于PLC的空調控制系統(tǒng)設計5600字（論文）】

PAGE1基于PLC的空調控制系統(tǒng)設計1引言 62交流變頻智能中央空調結構系統(tǒng)及功能 63PLC基礎理論概述 74PLC控制的交流變頻空調的系統(tǒng)設計 84.1中央空調使用PLC、變頻的簡易原理 84.2系統(tǒng)總體設計方案 104.3主程序設計 104.4PLC控制的交流變頻空調的功能設置 115結論 12參考文獻 141引言隨著社會的不斷發(fā)展，人們的越來越重視生活的質量，尤其是在溫度方面的要求也越來越理想化，無論是在商品琳瑯的商場，還是工作舒適的辦公室，無論是旅行居住的賓館，還是創(chuàng)造勞動成果的工廠，理想溫度適中、四季如春的環(huán)境都越來越離不開空調對于溫度的調節(jié)，在這些現(xiàn)代化的大型建筑里更加離不開中央空調。而隨著科技的發(fā)展，中央空調的智能化越來越受到人們的重視，成為一種必然的發(fā)展趨勢。中央空調的工作原理是集中制冷后，將經過處理的冷量分別發(fā)送，調節(jié)各個空調房間的溫度、濕度、清潔度及流動速度，達到適中。傳統(tǒng)的空調采用的是閥門、風門調節(jié)水量、風量，能量消耗大，溫度調節(jié)理想度不高，這些都是傳統(tǒng)空調的弊端。而智能化交流變頻中央空調的誕生，能量消耗低，溫度調節(jié)更適宜，人們帶來極大的方便。智能化交流變頻空調通過交流變頻技術智能化控制調節(jié)中央空調的末端空調風機箱、冷凍水/冷卻水水泵、冷卻塔風機等，使空調各子系統(tǒng)按照負荷的具體情況智能化的調節(jié)風量、水流量等負荷工況參數(shù)，這樣不僅能夠改善系統(tǒng)的溫度調節(jié)品質，超越傳統(tǒng)閥門、風門節(jié)/回流調節(jié)方式的調節(jié)性能。智能化交流變頻中央空調不僅使空調的舒適性得到改善，提高了其調節(jié)品質，還降低了電能消耗，減小了噪聲影響，延長了設備壽命,因此不僅增加了經濟收益，還能節(jié)約能源消耗、保護環(huán)境，創(chuàng)造了更多的社會效益。本文主要針對闡述基于PLC控制系統(tǒng)的智能化中央空調的工作原理。2交流變頻智能中央空調結構系統(tǒng)及功能智能化交流變頻中央空調系統(tǒng)基本構成，由制冷系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、供風系統(tǒng)，組成。制冷系統(tǒng)，是中央空調的核心，冷水機組是整個系統(tǒng)的“制冷源”，通過壓縮機，在制冷劑的作用下，快速冷凍冷卻機組提供的冷卻循環(huán)水，使溫度快速減低(一般在7°C)，制冷后的循環(huán)水通過冷凍機組內部熱交換成冷凍水，輸送到各個子空調。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，由冷水機組，冷卻水泵，冷卻塔(散熱水塔)組成。冷卻水栗，為冷水機組提供“冷卻水”,是冷卻水系統(tǒng)的泵。冷卻水泵帶走冷水機組的熱量，在冷卻塔(散熱水塔)中釋放，再送回到冷水機組，這樣進入冷水機組是冷卻以后的循環(huán)水，是由冷卻水泵提供的。冷卻塔，是散熱制冷的設備，通過空氣自然散熱和冷卻風機組加速空氣散熱蒸發(fā)，使冷卻泵提供的冷卻水迅速降溫，再回輸?shù)街评錂C組。這樣就保證了制冷主機的循環(huán)水是冷卻水。冷凍水系統(tǒng)主要有冷凍水泵、風機盤管和膨脹水箱組成。冷凍水系統(tǒng)是將溫度更低的“冷凍水通過風機盤管輸送到各個子空調，調節(jié)房間的溫度、濕度等。冷凍水泵的主要作用帶走制冷主機降溫制冷后的冷凍水的冷量。中央空調末端的風機盤管與空氣換熱，盤管根據(jù)需要內部流動的熱水或冷水，風機吸入室內空氣，過濾后經盤管冷卻或加熱后送回室內，溫度升高后在回到冷水機組內帶走制冷劑冷量，這樣就保證了冷凍水的循環(huán)，達到了有效控制調節(jié)室內溫度、濕度等目的。以上是中央空調的結構系統(tǒng)，及工作的原理，空調智能化的改善離不開PLC原理的應用。PLC控制系統(tǒng)的編程比較簡單，而且指令多樣，其功能性高，性比價高，其硬件設施配套齊全，運行可靠方便，安裝使用與調試維護比較簡單，無觸點免賠險，較大強度的抗干擾硬件級軟件設施使得其抗干擾能力強，最重要的是其體積小，能量消耗低,在中央空調領域日益得到廣泛的應用。3PLC基礎理論概述PLC可編程邏輯控制器，是應用于工業(yè)創(chuàng)造中的數(shù)字運算操作電子裝置。PLC實質上就是一部電腦，是一個計算機，其硬件和軟件結構和計算機是基本一致，現(xiàn)在被廣泛的應用于工業(yè)領域,其中中央空調的領域也是被廣泛應用的。PLC基本結構是CPU模塊、1/0模塊、編程器。CPU和電腦CPU功能是一致的，是整個系統(tǒng)的控制中心，采集信號，輸入輸山指令。1/0模塊是指令輸山和輸入模塊，輸入模塊采集信號，接受指令，輸山模塊輸山信號,執(zhí)行指令，完成整個編程的動作和目的。編程器包括系統(tǒng)程序和用戶程序存儲，用于存儲系統(tǒng)和用戶的程序和數(shù)據(jù)。4PLC控制的交流變頻空調的系統(tǒng)設計中央空調基于PLC及變頻技術是現(xiàn)在空調發(fā)展的趨勢，由于PLC操作簡單，耗能低，而變頻技術能大大的改善空調的的調節(jié)系數(shù)?；赑LC原理的交流變頻空調是根據(jù)外部熱交換的兩個循環(huán)系統(tǒng)回水與進水的溫度差笄來調節(jié)參數(shù)，控制循環(huán)水的流動速度，從而合理方便的控制每個子空調的參數(shù)，使室內溫度、濕度、清潔度達到適當?shù)钠胶狻?.1中央空調使用PLC、變頻的簡易原理基于PLC自動控制系統(tǒng)的交流變頻中央空調，PLC是控制的核心，PLC輸山的制冷參數(shù)指令，控制冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔的閥門調節(jié)，啟停其功能，再由其發(fā)出的聯(lián)頻信號時刻監(jiān)督控制中央空調整個系統(tǒng)的開啟和關閉。在中央空調系統(tǒng)運行之前，要進行調試工作，設置變頻器的最小工作頻率，保證末端冷凍水供給的冷凍泵變頻器的工作的最小頻率。通過冷凍水山水回水傳感器、冷卻水山水回水傳感器及末端壓力傳感器A/D轉換成數(shù)字開關調節(jié)信號，反饋到PLC,PLC反饋控制變頻器的頻率增減，來調節(jié)控制冷凍水泵的制冷、制熱模式;根據(jù)山水回水的溫度差反饋調節(jié)冷卻水泵及冷凍水泵的開關;調節(jié)控制冷卻水、冷凍水變頻器速度的加減等。冷凍水泵控制原理和冷卻水泵控制原理是一致的，冷凍水泵控制原理如下，冷凍水泵控制原理，是通過冷凍機的回水和山水溫度差反饋到溫度模塊，溫度模塊將溫度差參數(shù)通過A/D轉換器進行A/D參數(shù)轉換，將溫度差的A/D參數(shù)信號發(fā)送到PLC，PLC根據(jù)設定的參數(shù)及接受的溫度差參數(shù)信號，進行控制調節(jié)加快或者減慢變頻器的速度，從而調節(jié)冷凍水泵電機的速率，調節(jié)冷凍泵山水的流量，控制內部熱交換的速度。從冷凍水泵的工作原理上可以看山，室內的溫度越高，溫度差就越大,反饋的溫度A/D參數(shù)PLC設計的額定參數(shù)差值越大，因此PLC控制調節(jié)變頻器的速率越快，系統(tǒng)的負荷越大，冷凍水泵的循環(huán)水流速及流量會相應的加快加大，從而使熱交換的速度增快。反之，溫度差系數(shù)小，說明室內溫度低，反饋的A/D參數(shù)與PLC系統(tǒng)設定的參數(shù)差界小，PLC自動控制減小變頻器的的頻率，降低冷水泵的速率，減緩減小冷凍水泵內循環(huán)水的流速和流量，減小系統(tǒng)負荷，減緩熱交換的速度，節(jié)約電能。PLC自動控制中央空調的頻率，使中央空調供需平衡的進行工作，根據(jù)溫度差的變化不斷的調節(jié)變頻器的速率，加快或者減慢冷凍泵的循環(huán)水量，使系統(tǒng)負荷在供需平衡的狀態(tài)下發(fā)揮最大的功能，不僅能及時調節(jié)室內變化的溫度，使室內溫度更加的事宜，還能大大的減少電耗，節(jié)約能量。變頻器的變頻調速，與冷凍水泵的工作原理一致，冷凍水的進山水溫度差越大，說明室內溫度高，冷水機組的系統(tǒng)負荷增大，需冷卻水帶走的熱量加大，冷卻泵的轉速加快，加大冷卻水的循環(huán)量，反之則降低冷卻泵的轉速，減小冷卻水的循環(huán)量，節(jié)約電耗。在冷凍水系統(tǒng)主管及冷卻系統(tǒng)的主管上安裝溫度變送器，進水溫度和出水溫度，經A/D轉換器轉換成數(shù)字信號輸送到系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)上，PLC定時采集溫度差信號，并自動計算山冷凍水及冷卻水的山回循環(huán)水的溫度差，與PLC自身設定的的參數(shù)進行比較，比較的結果經過D/A轉換成信號，調節(jié)變頻器的外部模擬量信號控制端，控制調節(jié)變頻器的輸山頻率，從而控制冷凍水泵及冷卻水泵的運轉速度，進而調節(jié)冷凍系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的出回水的溫度，達到自動控制室內溫度濕度等的目的。4.2系統(tǒng)總體設計方案系統(tǒng)總系設計中，在保留自耦變壓器降壓啟動控制方式，以高效利用變頻技術控制水泵的轉速計加減水泵的時機及數(shù)目為目的，從而增加自動控制方式。該設計將PLC作為總體控制的大腦，即中央空調循環(huán)水控制系統(tǒng)的CPU，對整個系統(tǒng)進行控制。第一，增加以PLC作為主控機的變頻控制柜，來達到利用PLC和交-直-交變頻器控制整個中央空調循環(huán)水泵系統(tǒng)的目的；第二，將溫度傳感器檢測出/回水的溫度使用A/D轉換器轉換后傳送給PLC，并與設定值進行比較，對得出的結果結果進行模糊PID運算。第三，將運算結果傳送到變頻器，變頻器按照預先設定程序根據(jù)信號調整輸入電源頻率，改變循環(huán)水泵的轉速。4.3主程序設計根據(jù)工作的不同，PLC控制程序設計包括控制按鈕模塊、報警處理模塊、變頻器給定模塊、變頻器設定模塊等四個模塊。其中控制按鈕模塊用來控制各電機和電磁閥的啟動與停止；報警處理模塊主要用來接收各部件故障的報警信息；變頻器給定模塊調用變頻器設定模塊，并處理變頻器的工作模式；交頻器設定模塊主要用來接收轉換后速度傳感器的信號。根據(jù)PLC工作原理，主程序進入運行后，進入輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段的反復循環(huán)執(zhí)行之中，每一次循環(huán)就是對主程序的語句逐條掃描執(zhí)行的過程，整個掃描主要完成程序初始化、遙信自處理、通信處理三項任務。但只有首次掃描才執(zhí)行初始化程序，然后調用遙信自處理程序，如果發(fā)現(xiàn)有通信要求，就對該要求進行處理，否則終止主程序，完成一次掃描任務。PLC主程序流程圖如圖3所示。4.4PLC控制的交流變頻空調的功能設置PLC除了能自動控制中央空調的冷凍系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及變頻系統(tǒng)外，還有數(shù)據(jù)顯示及儲存檢索的功能。（1）數(shù)據(jù)顯示功能:基于PLC自動控制系統(tǒng)的交流變頻中央空調能夠顯示各個機組的運行參數(shù)，包括冷凍水山水溫度、冷凍水回水溫度、冷卻水山水溫度，冷卻水回水溫度、蒸汽壓力、閥門開關、等詳細信息，并且能夠及時反饋中央空調控制的故障，及時報警，使其維修和護理工作更加的便捷。（2）歷史數(shù)據(jù)的存儲及檢索功能:PLC系統(tǒng)不僅能夠存儲用戶設置的信息，還能存儲系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，重要信息數(shù)據(jù)的在線存儲最長時間可達10年。因此，在檢修維護中央空調的過程中可以通過歷史報表或者歷史趨勢曲線的方式檢索歷史數(shù)據(jù)，從而能及時確定故障的原因。（3）控制功能:基于PLC自動控制系統(tǒng)的交流變頻中央空調，能夠根據(jù)PLC設定的參數(shù)，根據(jù)溫度模塊反饋的溫度差參數(shù)來進行P1D的調節(jié)，從而調節(jié)中央空調的變頻器，使變頻器的速率加快或者減慢，以保證運行參數(shù)滿足中央空調對于室內溫度和濕度等需求?；赑LC自動控制的變頻中央空調的系統(tǒng)控制方式有就地手動、軟手動及自動三種模式。就地手動即就地手動操作設備來控制調節(jié)制冷機組，軟手動是通過PLC對機組進行手動控制，自動則是根據(jù)設定好的控制調節(jié)編程根據(jù)溫度供需平衡，自動控制開啟和關閉中央空調的制冷系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)及變頻系統(tǒng)。采用自動程序控制方式，能最大程度的實現(xiàn)冷凍水、冷卻水的變頻控制。即節(jié)能環(huán)保，提高中央空調系統(tǒng)的安全性和經濟性，更能為用戶更加適宜的溫度環(huán)境。（4）連鎖與保護功能:基于PLC自動控制的變頻中央空調系統(tǒng)的制冷機組相關設備的啟、停具有一定的連鎖關系和時間順序，該功能可以由PLC的已設定的連鎖編程來完成。同時，為保證中央空調制冷機組的可靠安全運行，PLC系統(tǒng)對相關參數(shù)采取了一定的保護措施和存儲措施，如冷卻水系統(tǒng)與冷卻塔的連鎖控制、冷凍水、冷卻水與機組的連鎖控制等。5結論基于PLC自動控制系統(tǒng)下的變頻中央空調，越來越廣泛的應用到現(xiàn)代的大型建筑當中。智能化變頻中央空調采用PLC自動控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)系統(tǒng)反饋的溫度差參數(shù)與設定的參數(shù)比較運算，根據(jù)運算結果能夠自動精準的調整系統(tǒng)的頻率，冷卻水和冷凍水的循環(huán)水流速度和流量。PLC使中央空調的運行更加的可靠、安全、穩(wěn)定，并且性價比高，不僅實現(xiàn)了提高用戶的經濟效益，還提高了用戶對于溫度的滿意度。經過調試測驗驗證，在異常情況下，如過壓、過溫、開路、短路等情況下，能有效的對自身進行保護。并且，該設計針對關鍵的器件進行了可靠性設計，從而有效延長LED燈的使用壽命。此外，該產品具有較高的效率和功率因數(shù)。因此，在空調日益成為人們不可或缺的一部分時，PLC系統(tǒng)控制下的變頻中央空調是發(fā)展的必然趨勢。參考文獻[1]高毓馳,張博.中央空調自動化系統(tǒng)節(jié)能技術研究和應用管窺[J].智能城市.2016(03)[2]?；莘?淺析中央空調未來的發(fā)展趨勢[J].企業(yè)技術開發(fā).2016(12)[3]盧虹.裝中央空調6個小點別疏忽[J].建材與裝修情報.2016(03)[4]盧虹.配中央空調老房新房各不同[J].建材與裝修情報.2016(04)[5]盧虹.裝中央空調當心被這些小細節(jié)給“坑”了[J].建材與裝修情報.2016(12)[6]盧虹.不再單調的中央空調[J].建材與裝修情報.2016(01)[7]我國研制成功節(jié)能型中央空調[J].節(jié)能.2016(05)[8]盧虹.用得起的中央空調[J].建材與裝修情報.2007(09)[9]張鼎盛.中央空調，要買“升級”版[J].建材與裝修情報.2016(10)[10]家用/商用中央空調技術研討會在西安舉行[J].制冷.2016(01)[11]鈴木千昭,內弟重信,來港.微機在空調控制系統(tǒng)中的應用[J].制冷技術.1986(03)[12]何躍智,賀延兵,彭仟能,鄭駿玲,王堅.阻容吸收裝置在中央空調控制系統(tǒng)的應用解析[J].可編程控制器與工廠自動化.2013(02)[13]海光美,謝路.現(xiàn)代別墅空調控制系統(tǒng)應用與分析[J].智能建筑與城市信息.2011(05)[14]嚴輝,趙彥強,丁剛.基于無線網絡的空調控制系統(tǒng)設計[J].自動化與儀器儀表.2007(04)[15]卡根法.電腦在空調控制系統(tǒng)方面的應用[J].福建電腦.1995(04)[16]楊曉.“五菱之光”空調控制系統(tǒng)的研究[J].裝備制造技術.2003(03)[17]李幫貴.制藥廠的物聯(lián)網