課程設(shè)計(jì)（論文）-基于PLC的中央空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

基于PLC的中央空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)班級：智能0801姓名：指導(dǎo)老師：摘要此次空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要基于北京亞控科技產(chǎn)品組態(tài)王6.53和工業(yè)控制機(jī)PLC。組態(tài)王作為上位機(jī)人機(jī)界面實(shí)時(shí)顯示被監(jiān)控空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行情況并通過對下位機(jī)PLC的操作實(shí)現(xiàn)對被監(jiān)控空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，PLC作為下位機(jī)，是空調(diào)系統(tǒng)的控制器，實(shí)現(xiàn)對上位機(jī)命令的理解執(zhí)行并對空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況轉(zhuǎn)換后反饋給組態(tài)王?？照{(diào)系統(tǒng)主要包括風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)?？照{(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)是監(jiān)控空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)、進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)溫度和濕度，通過與設(shè)定室內(nèi)溫度和濕度對比，進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂扑惴ǎ{(diào)節(jié)冷熱水閥門、風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度等改變冷熱水流量、新回風(fēng)比例，達(dá)到使室內(nèi)溫度、濕度與預(yù)設(shè)值一致的空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)目的并降低能耗。此次空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，只要包括水系統(tǒng)設(shè)備組設(shè)備啟動、停止控制，在組態(tài)王上實(shí)時(shí)顯示空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)、進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)溫濕度。關(guān)鍵詞組態(tài)王，PLC，空調(diào)系統(tǒng)第頁共20頁1目錄1.緒論.22.系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理.22.1.空調(diào)系統(tǒng)原理.22.1.1空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)監(jiān)控原理.22.1.2制冷系統(tǒng)監(jiān)控原理.32.1.3供熱系統(tǒng)原理.42.2PLC工作原理.42.2.1系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)確定.42.2.2PLC程序.52.3組態(tài)王工作原理.102.3.1組態(tài)王與PLC連接.112.3.2變量定義.122.3.3構(gòu)建組態(tài)畫面.142.3.4用戶權(quán)限設(shè)置.153.設(shè)計(jì)成果.153.1冷水機(jī)組啟停.163.1.1啟動時(shí).163.1.2停止時(shí).163.2風(fēng)系統(tǒng)啟停.163.2.1啟動時(shí).163.2.2停止時(shí).163.3組態(tài)畫面監(jiān)控顯示.164總結(jié).185參考文獻(xiàn).19第頁共20頁21.緒論隨著生活水平的提高，人們對物質(zhì)生活的要求也逐漸提高，空調(diào)系統(tǒng)在建筑家具中的應(yīng)用也越來越廣泛。本著節(jié)能降耗的要求，對空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的需求也越來越大。北京亞控科技產(chǎn)品組態(tài)王軟件和PLC（ProgrammableLogicController）作為工業(yè)控制領(lǐng)域的優(yōu)秀控制軟件和控制器，在非工業(yè)領(lǐng)域如空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)等中也起著重要作用。本次空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)就是采用組態(tài)王作為上位機(jī)監(jiān)控軟件和人機(jī)交互界面，PLC作為下位機(jī)和空調(diào)系統(tǒng)控制器，實(shí)現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)主要利用PLC的控制功能，通過執(zhí)行裝載在PLC內(nèi)部的預(yù)先設(shè)定的控制程序并執(zhí)行上位機(jī)實(shí)時(shí)的命令語句，調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)中的閥門開度、控制水泵啟停、監(jiān)控并采集空調(diào)系統(tǒng)中溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、水流開關(guān)等現(xiàn)場儀器儀表的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為組態(tài)王可用的數(shù)據(jù)格式傳送給組態(tài)王軟件。組態(tài)王接收PLC采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)的在組態(tài)畫面中動態(tài)實(shí)時(shí)顯示，此外，組態(tài)王可接收組態(tài)畫面中的有操作人員輸入的命令并下傳給下位機(jī)PLC，實(shí)現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制。2.1.空調(diào)系統(tǒng)原理空調(diào)系統(tǒng)主要就是調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣的冷、熱、干、濕，并起凈化空氣的作用，使人們工作、生活在比較舒適的環(huán)境中?？照{(diào)系統(tǒng)主要由三部分組成：空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)。2.1.1空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)監(jiān)控原理A.新風(fēng)機(jī)組監(jiān)控原理新風(fēng)機(jī)組主要靠包括進(jìn)口擋板、加熱器、表冷器、過濾器、加濕器、送風(fēng)機(jī)及各種傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。使得在夏季通過表冷器濕新風(fēng)降溫、除濕，冬季通過加熱器、加濕器使空氣加熱、加濕。新風(fēng)機(jī)組監(jiān)控的主要內(nèi)容如下：（1）監(jiān)控送風(fēng)溫度。由送風(fēng)通道的溫度傳感器實(shí)測送風(fēng)溫度，信號送入控制器，與送風(fēng)溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，采取控制算法生成控制指令調(diào)節(jié)冷、熱水供水閥門開度，用以調(diào)節(jié)熱水（或冷水）流量，是送風(fēng)溫度控制在設(shè)定值范圍內(nèi)，保持室內(nèi)溫度恒定。（2）送風(fēng)濕度控制。由送風(fēng)通道的濕度傳感器檢測濕度信息送入處理器經(jīng)運(yùn)算后控制冷水閥或蒸汽閥開度，使被調(diào)環(huán)境的濕度保持恒定。第頁共20頁3（3）過濾器堵塞監(jiān)控與報(bào)警。有過濾網(wǎng)兩側(cè)的空氣壓差開關(guān)監(jiān)視過濾網(wǎng)的清潔度，當(dāng)兩端壓差超過設(shè)定值，說明過濾網(wǎng)堵塞，需及時(shí)清理或更換，系統(tǒng)報(bào)警。（4）機(jī)組起?？刂啤０搭A(yù)設(shè)程序定時(shí)啟動、停止風(fēng)機(jī)，使風(fēng)機(jī)工作效率高，能耗最小。（5）連鎖保護(hù)控制。送風(fēng)機(jī)啟動后，新風(fēng)機(jī)電動風(fēng)門打開；送風(fēng)機(jī)停止后，新風(fēng)電動封門關(guān)閉等。B.空調(diào)機(jī)組全新風(fēng)/排風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)原理為了節(jié)約能源，凈化室內(nèi)空氣并與消防系統(tǒng)聯(lián)合排煙，空調(diào)機(jī)組全新風(fēng)/排風(fēng)系統(tǒng)增加了回風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)，其監(jiān)控功能如下：(1)回風(fēng)溫度、濕度監(jiān)控?；仫L(fēng)通道溫度傳感器和濕度傳感器檢測回風(fēng)溫濕度送入控制器執(zhí)行相應(yīng)算法后生成控制指令調(diào)節(jié)冷熱水流量，是室內(nèi)溫度保持恒定。(2)監(jiān)控新風(fēng)/回風(fēng)比例。監(jiān)控新風(fēng)溫度和濕度及回風(fēng)溫度和濕度，按預(yù)先設(shè)定新風(fēng)/回風(fēng)比控制新風(fēng)、回風(fēng)風(fēng)門開度。其余部分原理與新風(fēng)機(jī)組相同。2.1.2制冷系統(tǒng)監(jiān)控原理制冷機(jī)組由冷凝器、壓縮機(jī)、膨脹閥、蒸發(fā)器等裝置組成。壓縮機(jī)將制冷劑壓縮后送入冷凝器中，冷凝劑被冷卻水冷卻后變成液體，而釋放的熱量被冷卻水帶走，在冷卻塔中由冷卻風(fēng)機(jī)將熱量散發(fā)出去。液體制冷劑由冷凝器進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，是冷凍水降溫，供制冷源送空調(diào)使用。圖一壓縮式制冷原理圖制冷系統(tǒng)監(jiān)控的主要內(nèi)容有：（1）制冷機(jī)組的檢測與控制（2）冷卻水系統(tǒng)的檢測與控制（3）冷凍水系統(tǒng)的檢測與控制冷卻塔冷水機(jī)組壓縮機(jī)冷凝器壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷水回水冷水供水第頁共20頁4（4）冷水機(jī)組的連鎖控制。制冷設(shè)備啟停是按預(yù)先設(shè)置的程序?qū)崿F(xiàn)的。即首先冷卻水、冷凍水系統(tǒng)先工作，冷水機(jī)組才啟動。啟動順序：冷卻塔風(fēng)機(jī)、電動閥冷卻水電動閥冷卻水泵冷凍水電動閥冷凍水泵冷水機(jī)組。停止順序：冷水機(jī)組冷凍水泵冷凍水電動閥冷卻水泵冷卻電動閥冷卻塔風(fēng)機(jī)、電動閥。2.1.3供熱系統(tǒng)原理供熱系統(tǒng)主要包括熱水鍋爐房、換熱站及供熱網(wǎng)。供熱鍋爐房的監(jiān)控對象可分為燃燒系統(tǒng)和水系統(tǒng)兩部分。由中央監(jiān)控站根據(jù)實(shí)際供熱狀況控制鍋爐及循環(huán)泵的開啟臺數(shù)。2.2PLC工作原理此次空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)采用西門子s7-200PLC。2.2.1系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)確定此次空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)只涉及風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)，故I/O點(diǎn)只考慮風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)的制冷系統(tǒng)，不考慮供熱系統(tǒng)。具體數(shù)據(jù)如下表。表一風(fēng)系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表名稱I/O類型數(shù)量（個(gè)）溫度傳感器AI4濕度傳感器AI4風(fēng)機(jī)啟停控制位DO6風(fēng)機(jī)狀態(tài)反饋位DI6閥