基于PLC的中央空调水泵变频调速系统设计
摘要
本文针对中央空调的节能问题，对中央空调水泵变频调速系统进行分析及设计。利用可编程控制器、模拟量扩展模块、变频器、温度传感器等代替传统再热量调节系统，实现中央空调水泵的变频调速。通过对空调出口温度进行检测，变频系统实时调节中央空调水泵转速，达到节能目的。采用变频技术控制中央空调水泵，是当前空调系统节能改造的有效途径。
关键词：中央空调，变频调速技术，可编程控制器PLC，PID
目录
1 绪论 (1)
1.1 中央空调变频调速的意义 (1)
1.2 变频调速技术介绍 (1)
1.3 本文的主要工作 (3)
2 系统原理分析及方案设计 (5)
2.1 中央空调结构原理 (5)
2.2 变频调速系统工作原理 (7)
2.3空调变频控制系统的构架 (8)
2.4总体设计方案的确定 (9)
3 系统硬件设计 (11)
3.1 可编程控制器的选型 (11)
3.1.1 可编程控制器概述 (11)
3.1.2 可编程控制器的选型 (12)
3.2 模拟量I/O模块及传感器选型 (14)
3.2.1 模拟量输入模块选型（A/D） (14)
3.2.2 模拟量输出模块选型（D/A） (17)
3.2.3 温度传感器选型 (18)
3.3 变频器的选型及参数设置 (20)
3.3.1 变频器的选型 (20)
3.3.1 变频器的参数设置 (21)
3.4 总体电路图 (23)
4 系统软件设计 (25)
4.1内存变量分配 (25)
4.2 控制系统程序设计 (27)
4.2.1 主程序设计 (27)
4.2.2 PID控制的设计及实现 (31)
4.2.3 冷却水系统循环控制及PID调节程序 (33)
4.2.4 冷冻水系统循环控制及PID调节程序 (37)
4.2.5 传送冷却水和冷冻水PID参数子程序 (38)
4.2.6中断服务程序 (40)
5 系统调试 (44)
5.1 初始化程序调试 (44)
5.2 冷却水、冷冻水系统PID调节程序调试 (47)
参考文献 (54)
致谢 (55)
附录1 完整程序 (56)
附录2 系统总体电路图 (66)
1 绪论
1.1 中央空调变频调速的意义
随着空调应用的日益普及，其能耗在社会总能耗中所占的比例越来越高。减少空调系统的能耗对全社会的节能，促进国民经济的持续发展具有重大意义。
常规中央空调系统的送风量是根据空调房间的最大热、湿负荷确定，且保持不变。空调负荷减少时，通过调节送风温度（调节再热量）来维持室温。这种方法不仅浪费了热量而且浪费制冷机组相当的冷量。在变风量空调系统中，可根据房间温湿度参数的变化，通过变频调速装置调节风机的转速，改变送风量（应大于最小送风量），送风温度保持不变。显然变风量空调系统可充分利用最大送风温差，节约再热量和与之相应的冷量，减少风机的功率消耗，提高空调系统的运行经济性[1]。
在夏季室内负荷下降时，先减少送风量，当送风量减至最小送风量时可利用末端再热装置适应室内冷负荷的减少。当再热量不足以补偿室内负荷变化时，系统由夏季工况转至冬季运行工况，系统开始送热风。为节省能量，可先进行定风量变风温的调节方法，当供热负荷继续增加时，再改为变风量调节方法。
1.2 变频调速技术介绍
变频调速具有高效率、宽范围和高精度等特点，是运用最广、最有发展前途的调速方式。交流电机变频调速系统的种类很多，从50年代提出的电压源型变频器开始，相继发展了电流源型、脉宽调制型等各种变频器。
（1）变频器按变换环节分
①交-交变频器
把频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源。其主要优点是没有中间环节，故变换效率高。但其连续可调的频率范围窄，一般为额定频率的一半以下，故它主要用于容量较大的低速拖动系统中。
②交-直-交变频器
先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电。由于把直流电逆变成交流电的环节容易控制，因此，在频率的调节范围，以及改善变频后电动机的特性等方面，都具有明显的优势。目前迅速地普及
应用的主要是这一种。
（2）变频器按电压的调制方式分
①PAM （脉幅调制）变频器输出电压的大小通过改变直流电压的大小来进行调制。在中小容量变频器中，这种方式几乎己经不采用了。
②PWM （脉宽调制）变频器输出电压的大小通过改变输出脉冲的占空比来进行调制。目前普遍应用的是占空比按正弦规律安排的正弦波脉宽调制（SPWM ）方式。
（3）变频器按直流环节的储能方式分
①电流型直流环节的贮能元件是电感线圈。
②电压型直流环节的贮能元件是电容器。
变频器的功用是将频率固定（通常为工频50Hz ）的交流电（三相的或单相的）变换成频率连续可调（多数为0～400Hz ）的三相（或单相）交流电[2]。
由上式可知道：当频率连续可调时，电动机的同步转速0n 也连续可调。又因为异步电动机的转子转速0n 总是比同步转速0n 略低一些，所以，当0n 连续可调时，n 也连续可调。
由于磁极对数p 不同的异步电动机，在相同频率时的转速是不同的。所以，即使频率的调节范围相同，转速的调节范围也是各异的，因此采用变频和变极调速相结合的方法，可以大大提高变频器的工作效率。
由于转速n 与频率f 成正比，即：
N =p s f )
1(60-? （1-1）
式中：n -转速；
f -频率；
p -电机磁极对数；
s -转差率。
若将电机的运行频率由原来的50Hz 下调到40Hz 时，电机的实际转速n ，降为额定转速0n 的80%,即
018.0n n ?=，
由于电机的额定功率
3n k w ?=，
因此，电机运行在40Hz 时的实际功率为：
011512.0W n K W =?= （1-2） 则节电率为：
%8.48512.0%0
00010=-=-=?W W W W W W W （1-3） 由此可见，若风机和水泵的电机运行在40Hz 时，理论上，电机实际消耗的功率只有额定功率的一半左右，此时，理论上节电率为48.8%，交流变频调速的节电效果相当显著，经济效益十分可观。
中央空调系统采用变频调速技术，电机可在很宽的范围内平滑调速, 可将所有节流阀去掉, 使管道畅通，可免去节流损耗。通过改变电机转速而改变水的流速, 从而改变水的流量，达到制冷机正常工作要求和平衡热负荷所需冷量要求，达到节能目的。采用变频调速技术的关键是电机转速的可调和可控。这种系统可由多台水泵电机组成，其中只有一台水泵处于变频调速状态，就可以达到节能目的。这种系统最大程度地节约了设备。电机的变频调速系统是由PLC 控制器进行切换和控制。
1.3 本文的主要工作
中央空调系统通常分为冷冻水和冷却水两个系统。现在水泵系统节能改造的方案大都采用变频器来实现。
（1）冷冻水泵系统的闭环控制
该方案在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为下限频率并锁定，变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度，再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减，控制方式是：冷冻回水温度大于设定温度时频率无极上调。
（2）冷却水系统的闭环控制
该方案在保证冷却塔有一定的冷却水流出的情况下，通过控制变频器的输出频率来调节冷却水流量。当中中央空调冷却水出水温度低时，减少冷却水流
流量监控系统的研究与设计 【摘要】网络监控系统作为网络管理的一部分起着极为重要的作用。本文所设计的基于流量分析的网络监控系统实现了对本地网络流量的实时监控、统计分析以及异常流量的查询功能，并能对网络中存在的拒绝服务攻击进行检测。 【关键词】流量分析；数据监控；数据包捕获；网络编程 ０引言 目前，业界相关的研究基本都是通过对数据流量进行分析，找出可以真实反映网络的数学模型，例如自相似模型，但仍然不能全面客观地反映网络的真实状态。事实上，要达到对网络性能的有效监测，获得真实的流量数据，并对这些数据进行详细的定性定量分析，才是真正有效的方法。流量测量还可以实现监测拥塞链路，拒绝服务攻击，满足服务等级的QoS 策略等功能。因此，研究并实现相应的监控系统是至关紧要的。 网络流量监控系统对网络内到达本地服务器的所有数据包进行分析，掌握当前网络总流量，同时可以根据不同的需要对特定端口或特定外部地址进行监视，防止非法入侵，以保障本地网络系统的安全和稳定。[1]网络监控能使系统及时地发现网络流量异常的现象，使服务器在发现非法入侵后能立即做出反应，来保护自己的服务器不被破坏，以求获得安全性的同时，提高网络性能。 １Winpcap网络编程介绍 数据包的捕获需要能够做到以下几点功能： （1）捕获原始数据包，包括在共享网络上各主机的交换数据包； （2）在数据包发往应用程序之前，过滤掉某些特殊的数据包； （3）发送原始的数据包； （4）收集网络通信过程中的统计信息。 Winpcap用于windows系统下的直接的网络编程。大多数网络应用程序访问网络是通过广泛使用的套接字。这种方法很容易实现网络数据传输，因为操作系统负责底层的细节（比如协议栈，数据流组装等）以及提供了类似于文件读写的函数接口。Winpcap 的主要功能在于独立于主机协议（如TCP-IP)而发送和接收原始数据报。Winpcap 的组成主要由三个模块组成。第一个模块NPF(Netgroup Packet Filter)，是一个虚拟设备驱动程序。它的功能是过滤数据包，并把这些数据包原封不动地传给用户态模块，这个过程中包括了一些操作系统特有的代码。第二个模块packet.dll 为win32 平台提供了一个公共的接口。不同版本的
1.空调负荷估算 a)空调冷负荷估算（1）冷负荷估算面军 A．空调冷负荷法估算冷指标。 2
B：按建筑面积冷指标进行估算 建筑面积冷指标 时，取上限；大于l0000平米，取下限值。 2、按上述指标确定的冷负荷，即是制冷机的容量，不必再加系数。 3、由于地区差异较大，上述指标以北京地区为准。南方地区可按上限采取。 热负荷估算 （l）按建筑面积热指标进行估算 注：总建筑面积、大外围结构热工性能好、窗户面积小，采用较小的指标；反之采用较大的指标。 (2）窗墙比公式法： q=(7a+1.7)W/F(tn-tw)W/m2; 说明：q—建筑物的供热指标，W/m22。
a —外窗面积与外墙面积（包括窗之比）； W一外墙总面积（包括窗），m22 F一总建筑面积，m2 tn一室内供暖设计温度，℃ tw一室外供暖设计温度，℃ （3）冷热负荷说明 A．以上估算的冷热负荷指标，是按2000年10月1日以前执行的《民用建筑节能设计标准》进行估算的。 B．新的《民用建筑节能设计标准》，自2000年10月1实施执行，其冷热负荷指标，应参照有关的标准。 2.机组选型 机组选型步骤： A．估算或计算冷负荷 通过3.2.2节的估算法进行估算总冷负荷，或通过有关的负荷计算法进行计算。 B．估算或计算热负荷 通过3.2.2节的估算法进行估算总热负荷，或通过有关的负荷计算法进行计算。 C．初定机组型号 根据总冷负荷，初次选定机组型号及台数 D、确定机组型号 根据总热负荷，校核初定的机组型号及台数。并确定机组型号。 3.机组选型案例 例：建筑情况：北京市某办公楼建筑面积为11000 m22，空调面积为10000 m2
基于PLC的中央空调水泵变频调速系统设计 摘要 本文针对中央空调的节能问题，对中央空调水泵变频调速系统进行分析及设计。利用可编程控制器、模拟量扩展模块、变频器、温度传感器等代替传统再热量调节系统，实现中央空调水泵的变频调速。通过对空调出口温度进行检测，变频系统实时调节中央空调水泵转速，达到节能目的。采用变频技术控制中央空调水泵，是当前空调系统节能改造的有效途径。 关键词：中央空调，变频调速技术，可编程控制器PLC，PID
目录 1 绪论 (1) 1.1 中央空调变频调速的意义 (1) 1.2 变频调速技术介绍 (1) 1.3 本文的主要工作 (3) 2 系统原理分析及方案设计 (5) 2.1 中央空调结构原理 (5) 2.2 变频调速系统工作原理 (7) 2.3空调变频控制系统的构架 (8) 2.4总体设计方案的确定 (9) 3 系统硬件设计 (11) 3.1 可编程控制器的选型 (11) 3.1.1 可编程控制器概述 (11) 3.1.2 可编程控制器的选型 (12) 3.2 模拟量I/O模块及传感器选型 (14) 3.2.1 模拟量输入模块选型（A/D） (14) 3.2.2 模拟量输出模块选型（D/A） (17) 3.2.3 温度传感器选型 (18) 3.3 变频器的选型及参数设置 (20) 3.3.1 变频器的选型 (20) 3.3.1 变频器的参数设置 (21) 3.4 总体电路图 (23) 4 系统软件设计 (25) 4.1内存变量分配 (25) 4.2 控制系统程序设计 (27) 4.2.1 主程序设计 (27) 4.2.2 PID控制的设计及实现 (31) 4.2.3 冷却水系统循环控制及PID调节程序 (33) 4.2.4 冷冻水系统循环控制及PID调节程序 (37)
中央空调循环水泵选择方法介绍 一问题的提出 在中央空调系统中，循环水泵夏季输送冷冻水，冬季输送热水至空调末端装置。工程设计应按照空调系统水流量和系统阻力选择性能良好的水泵。有关暖通空调设计手册都有详细设计计算方法。问题在于实际工程设计时，某些工程师未按照计算方法进行设计计算，而是凭经验想当然，对系统以及某些空调设备、配件等新产品缺乏认真研究，结果导致所选择的水泵不能满足要求，或者造成运行费用增加，甚至水泵不能正常工作，这不得不引起空调设计者的高度重视。 二理论分析 空调系统水流量的大小由负荷及供回水温差确定，系统阻力通过水力计算求得。按流量和阻力选择的水泵，运行时应处于高效区，其工作点为水泵性能曲线和管路特性曲线的交点，如图1中A点。而工程中选择的水泵常常出现两种不正常情况。 1)设计时比较保守，水系统实际流速取值较低，估算系统阻力较大，导致选水泵时扬程加 大，使所选择的循环水泵扬程比设计流量下的系统阻力大得多。如图2： 流量QA是系统设计流量，在此流量下水泵扬程为HB即可。实际选择的水泵扬程为HS。为了保证QA，则要改变管路特性，即通过关小水泵进出口的阀门，使管路特性曲线由Ⅰ变为Ⅱ。显然，ΔP=HB-HA完全通过阀门节流，这是非常不经济的，也是工程中需避免出现的情况，如果冬季运行采用同一套泵工作，由于流量变小，节流更严重，就更不经济，甚至造成水泵工作点不稳定。
2)设计过于自信，对空调系统阻力估算偏小，所选泵扬程小于设计流量下系统阻 力。如图3所示： 设计工作点为A，水泵流量为QA，扬程为HA。水泵实际运行时管路特性曲线不是Ⅰ，而是Ⅱ，运行工作点为B，流量QBA，且B点不在水泵高效区。显然这比第一种情况更为不利。解决的唯一办法只能更换水泵。 三工程实例 例1 甲工程为一单体高层建筑，建筑高度29m，泵房设在主楼地下室。设计选用进口开利离心式冷冻机一台，制冷量为1163 kW，配用2台循环水泵，1用1备，水泵参数见表1。 刚开始调试运动时，发现水泵电机电流过大，水泵出水管振动厉害，且有异常声音。水泵扬程仅为0.28MPa，电机电流I=115A。分析原因，为分集水器压差仅为0.13MPa，所选水泵扬程偏大。此时水泵工作点为低扬程大流量，电机严重超载；水泵气蚀严重，管路抖动厉害，声音异常；关小水泵和冷冻机蒸发器进、出口阀门，保证蒸发器进出口要求的压差Δp=(92±5)kPa，使水泵恢复正常工作。此时测试数据如表2（原泵）。 设计工作点为A，水泵流量为QA，扬程为HA。水泵实际运行时管路特性曲线不是Ⅰ，而是Ⅱ，运行工作点为B，流量QBA，且B点不在水泵高效区。显然这比第一种情况更为不利。解决的唯一办法只能更换水泵。三工程实例 例1 甲工程为一单体高层建筑，建筑高度29m，泵房设在主楼地下室。设计选用进口开利离心式冷冻机一台，制冷量为1163 kW，配用2台循环水泵，1用1备，水泵参数见表1。 刚开始调试运动时，发现水泵电机电流过大，水泵出水管振动厉害，且有异常声音。水泵扬程仅为0.28MPa，电机电流I=115A。分析原因，为分集水器压差仅为0.13MPa，所选水泵扬程偏大。此时水泵工作点为低扬程大流量，电机严重超载；水泵气蚀严重，管路抖动厉害，声音异常；关小水泵和冷冻机蒸发器进、出口阀门，保证蒸发器进出口要求的压差Δp=(92±5)kPa，使水泵恢复正常工作。此时测试数据如表2（原泵）。
毕业设计论文基于PLC的流量监控系统设计 xxxx大学 xxx.xx xxx
目录 1 选题背景 2方案论证 3 开发设计过程 4 结果分析 5 总结 参考文献 致谢 附录A:MAIN主程序： 附录B:CPU技术规范 附录C :EM 235模拟量输入，输出和组合模块的技术规范
基于PLC的流量监控系统设计 1 选题背景 本毕业设计课题来自实验室建设。目的是利用PLC来实现过程控制。目前，PLC使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。PLC通过模拟量I/O模块，实现模拟量与数字量之间的A/D、D/A转换，并对模拟量进行闭环PID控制。用MCGS组态软件组态配置工业控制监控系统，对数据进行实时监控。
2方案论证 本毕业设计原理是利用扩展模块EM235（AI4/AQ1*12位）进行数据采集，然后把采集到的数据利用程序进行工程量转换，给定量与输入量相减得出偏换，送到执行器，从而构成的是单闭环控制。 采用增量式PID，具有以下优点：（1）增量算法控制误动作影响小。（2）增量算法控制易于实现手动/自动无扰动切换。（3）不产生积分失控，易获得较好的调节品质。在实际应用中，在以步进电机或多圈电位器作执行器件的系统中，则采用增量式PID算法。 MCGS即"监视与控制通用系统"，英文全称为Monitor and Control Generated System。MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。MCGS 工控组态软件是一套32位工控组态软件，集流程控制、数据采集、设备控制与输出数据与曲线等诸多强大功能于一身，广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械等多种工程领域。所以用MCGS作为本次毕业设计的开发软件是很有必要的。
目录 第一章过程控制仪表课程设计的目的意义 (2) 1.1 设计目的?2 1.2课程在教学计划中的地位和作用?2 第二章流量控制系统（实验部分）?３ 2.１控制系统工艺流程.........................................３ 2.2 控制系统的控制要求?４ ２．3 系统的实验调试 (5) 第三章流量控制系统工艺流程及控制要求......................... ６３．1 控制系统工艺流程.............................................. ６ 3.２设计内容及要求?7 第四章总体设计方案?8 4.1 设计思想 (8) 4．2 总体设计流程图........................................... ８第五章硬件设计..................................................... ９5．1 硬件设计概要?9 5.2 硬件选型 ......................................................... ９ ５.3 硬件电路设计系统原理图及其说明 (13) 第六章软件设计..................................................... 1４６．1 软件设计流程图及其说明 (14) ６．2 源程序及其说明............................................... 1６第七章系统调试及使用说明?１７ 第八章收获、体会?２0 参考文献 (21)
山东建筑大学 课程设计说明书 题目：监控视频中道路车流量检测系统设计课程：数字图像处理课程设计 院（部）：信息与电气工程学院 专业：电子信息工程 班级：电信 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：2013年6月
目录 摘要································································································II 1 设计目的 (1) 2 设计要求 (1) 3 设计内容 (2) 3.1运动车辆检测算法比较 (2) 3.2形态学滤波 (5) 3.3车辆检测 (6) 3.4车辆计数 (9) 3.5软件设计 (9) 总结与致谢 (10) 参考文献 (11) 附录 (12)
摘要 获得实时的交通信息是当前各种检测方式的前提，但是现有的信息采集方式并不能满足交通管理与控制的需求。随着计算机技术的快速发展，基于视频的检测技术在交通中得到了广泛的应用，同其它检测方式相比，它具有检测范围大、设置灵活、安装维护方便、检测参数多等优点。基于图像处理的视频检测方式近年来发展很快，已成为当今智能交通系统的一个研究热点。本论文对视频交通流运动车辆检测的内容进行了深入地研究。结合视频图像详细的介绍了视频检测中的背景更新、阴影去除、车辆分割等关键技术和算法，介绍了视频检测的方法。最后在MATLAB的平台上进行了系统实现设计。实验结果表明，该算法具有一定的可行性，能够快速的将目标参数检测出来关键词：MATLAB；帧间差法；车辆检测
随着经济的发展,人民生活水平的提高,汽车保有量大幅增加,怎样安全高效地对交通进行管理,就显得非常重要.解决这一问题的关键是建立智能交通系统(ITS),其中车辆检测系统是智能交通系统的基础.它为智能控制提供重要的数据来源 作为ITS的基础部分,车辆检测系统在ITS中占有很重要的地位,目前基于视频的检测法是最有前途的一种方法,它是通过图像数字的方法获得交通流量信息,主要有以下优点:(1)能够提供高质量的图像信息,能高效、准确、安全可靠地完成道路交通的监视和控制工作.(2)安装视频摄像机破坏性低、方便、经济.现在我国许多城市已经安装了视频摄像机,用于交通监视和控制.(3)由计算机视觉得到的交通信息便于联网工作,有利于实现道路交通网的监视和控制.(4)随着计算机技术和图像处理技术的发展,满足了系统实时性、安全性和可靠性的要求 2 设计要求 通过对视频流中的车辆进行检测和跟踪，准确地统计每个车道流量、平均车速、平均车道占有率、车队长度、平均车间距等信息为交通规划，交通疏导和车辆动态导航领域提供一系列指导。 设计车辆检测与识别方法和车流量统计方法，实现监控视频中道路车流量检测。通过实验验证检测精度。
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 摘要 本工程为苏州市一酒店大楼，拟为之设计合理的中央空调系统，为室内工作人员提供舒适的工作环境。 设计内容包括：空调冷热负荷的计算；空调系统的划分与系统方案的确定；冷源的选择；空调末端处理设备的选型；风系统的设计与计算；室内送风方式与气流组织形式的选定；水系统的设计、布置与水力计算；风管系统与水管系统保温层的设计；消声防振设计等内容。 本设计依据有关规范考虑节能和舒适性要求，设计的空调系统采用风机盘管——新风系统。 关键词：酒店；中央空调；风机盘管——新风系统。
ABSTRACT This project designs on air-conditioning system for a hotel Building in Beijing.By comparing the advantages and disadvantages of the air-conditioning program and the suitable situation, combined with the actual situation and the data in this paper,selecting the appropriate type of air conditioning systems to meet the indoor staff comfortable working environment, and determining the design system. According to the relevent norms and the requirements of energy conservation and comfortableness, all-air primary return air system and the fan-coil unit plus fresh air system are applied to the central air conditioning system, respectively, based on the using function of the building. And both systems are designed, analysed, and calculated,separately. Based on this, the air conditioning wind, water systems and chiller plant are designed. The design contents include: the consultation of the relevant material; the understanding of the design principles of the air conditioning system in high-rise complex building; the determination of the indoor and outdoor design parameters; the calculation of the air-conditioning cooling load; the demonstration and selection of cold and heat source; the calculation of the air-conditioning cooling load; the lectotype of the air terminal processing equipment; the selection of the indoor air supply pattern and air distribution form; the selection of the indoor air form of organization ; the design and accommodate of the vault ventilation system; the design, layout and calculation of the water system; the determination of the type of insulation material; the depiction of the clear engineering drawings. Key words: hotel Building All-air system Fan-coil unit plus fresh air
东北大学秦皇岛分校控制工程学院《过程控制系统》课程设计 设计题目：智能化流量控制系统设计 学生： 专业： 班级学号： 指导教师： 设计时间：2013.7. 1-2013.7.6
目录 一. 设计任务 (3) 二．前言 (3) 四．系统硬件设计 (5) 4.1 设备的选型 (5) 4.1.1 控制器的选型 (5) 4.1.2变频器的选型 (6) 4.1.3流量传感器变送器的选型 (6) 4.2 硬件电路 (7) 五．软件设计 (8) 5.1 控制规律的选择 (8) 5.2 MATLAB 仿真 (8) 5.2.1 传递函数的确定 (8) 5.2.2 采用数字PID控制的系统框图 (9) 5.2.3 基于临界比例度法的PID参数整定 (9) 5.3程序编写 (12) 六．结束语 (16) 七．参考文献 (17) 附页.Matlab 仿真程序及原始图表 (17)
一.设计任务 1、系统构成：系统主要由流量传感器，PLC控制系统、对象、执行器（查找资料自己选择） 等组成。传感器、对象、控制器、执行器可查找资料自行选择，控制器选择PLC为控制器。PLC类型自选。 2、写出流量测量与控制过程，绘制流量控制系统组成框图。 3、系统硬件电路设计自选。 4、编制流量测量控制程序：软件采用模块化程序结构设计，由流量采集程序、流量校准程序、流量控制程序等部分组成 二．前言 本课程设计来源于工业工程中对于流量的监测和控制过程，其目的是利用PLC来实现过程自动控制。目前，PLC使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制，应用领域极为广泛，涉及到所有与自动检测、自动化控制有关的工业及民用领域。PLC 通过模拟量I/O模块和A/D、D/A模块实现模拟量与数字量之间的转换，并对模拟量进行闭环控制。 三．系统控制方案设计 图3.1 控制系统工艺流程图
网络流量监控软件的设计与实现设计
长沙理工大学 《网络协议编程》课程设计报告 网络流量监控软件的设计与实现 xxx 学 院 计算机与通信工程 专 业 网络工程 班 级 网络12-1 学 号 20125808** 学生姓名 xxxxxx 指导教师 xxxxx 课程成绩 完成日期 2015年9月25日
课程设计成绩评定 院系计算机与通信工程专业网络工程 班级网络1201 学号xxxxxx 学生姓名xxxxxx指导教师xxxxxx 指导教师对学生在课程设计中的评价 指导教师成绩指导教师签字年月日课程设计答辩组对学生在课程设计中的评价 答辩组成绩答辩组长签字年月日
课程设计综合成绩 注：课程设计综合成绩＝指导教师成绩×60%＋答辩组成绩×40% 课程设计任务书 计算机与通信工程学院网络工程专业
网络流量监控软件的设计与实现 学生姓名：xxxxxx 指导老师：xxxxxx 摘要互联网迅速发展的同时，网络安全问题日益成为人们关注的焦点，病毒、恶意攻击、非法访问等都容易影响网络的正常运行，多种网络防御技术被综合应用到网络安全管理体系中，流量监控系统便是其中一种分析网络状况的有效方法，它从数据包流量分析角度，通过实时地收集和监视网络数据包信息，来检查是否有违反安全策略的行为和网络工作异常的迹象。在研究网络数据包捕获、 TCP/IP原理的基础上，采用面向对象的方法进行了需求分析与功能设计。该系统在VisualC++6.0环境下进行开发，综合采用了Socket-Raw、注册表编程和IP助手API等VC编程技术，在系统需求分析的基础上，对主要功能的实现方案和技术细节进行了详细分析与设计，并通过测试，最终实现了数据包捕获、流量监视与统计主要功能，达到了预定要求，为网络管理员了解网络运行状态提供了参考。 关键词网络管理；数据采集；流量统计；Winsock2
中央空调系统水泵设计 －－－－－水泵选型索引－－－－－ 所谓水泵的选取计算其实就是估算（很多计算公式本身就是估算的），估算分的细致些考虑的内容全面些就是精确的计算。 特别补充一句：当设计流量在设备的额定流量附近时，上面所提到的阻力可以套用，更多的是往往都大过设备的额定流量很多。同样，水管的水流速建议计算后，查表取阻力值。 关于水泵扬程过大问题。设计选取的水泵扬程过大，将使得富裕的扬程换取流量的增加，流量增加才使得水泵噪音加大。特别的，流量增加还使得水泵电机负荷加大，电流加大，发热加大，“换过无数次轴承”还是小事，有很大可能还要烧电机的。 另外“水泵出口压力只有0.22兆帕”能说明什么呢？水泵进出口压差才是问题的关键。例如将开式系统的水泵放在100米高的顶上，出口压力如果是0.22MPa，就这个系统将水泵放在地上向100米高的顶上送，出口压力就是0.32MPa了！ －－－－－水泵扬程简易估算法－－－－－ 暖通水泵的选择：通常选用比转数ns在130～150的离心式清水泵，水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1～1.2倍（单台取1.1，两台并联取1.2。按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O，水泵扬程（mH2O）： Hmax=△P1+△P2+0.05L (1+K) △P1为冷水机组蒸发器的水压降。 △P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。 L为该最不利环路的管长 K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值，当最不利环路较长时K值取0.2～0.3，最不利环路较短时K值取0.4～0.6 －－－－－冷冻水泵扬程实用估算方法－－－－－ 这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成，因为这种系统是量常用的系统。 1.冷水机组阻力：由机组制造厂提供，一般为60~100kPa。
中央空调水泵改造节能原理 一、水泵的基本知识 水泵的几个参数 1、流量Q 水泵在单位时间内所输送的液体的体积，称体各流量，常用单位米3/小时（m3/h）、米3/秒（m3/s）或开/秒（L/S） 2、扬程H 水泵对单位重量的液体所做的功，即单位重量的液体通过水泵后其能量的增值，法定单位Kpa或Pa,习惯上折算成抽送液柱高度m< 3、轴功率N 原动机传送给泵轴的功率（输入功率）称水泵轴功率。常用单位KW。 4、效率Y] 水泵输出功率与轴功率比值。 水泵的扬程特性（如下图） 扬程特性是一条不规则的下倾曲线，在任一个流量下都有一个相应的（固有的）扬程，即水泵选定了，它的扬程特性也就定了。 设计工况点： 水泵运行时，在某一流量下效率（门）是不同的。其中最局效率点即是设计工况点。选泵时应使水泵在设计工况点（最高效率点）附近工作。 水泵的选型 中央空调系统的主机和系统设备管路确定后，
流量根据主机额定流量来确定，流量确定后也就是管内水的流速确定，就可以根据水的流速计算出系统的阻力。 流速越大，阻力越大，并以此为依据确定水泵的扬程。知道了水泵的流量和扬程就可以选水泵了。 深圳国际商品交易大厦中央空调系统原设三台相同型号的主机。选用一机一泵的形式，即一台主机对应一台冷冻泵，一台冷却泵。 假设三台主机同时开启，三台冷冻泵也同时开启，这时一台主机需要流量212m3/h,三台主机就需要212X3=636 m3/h,这时系统扬程在40米水柱，也就是每台水泵约按流量212,扬程40m来运型。 当二台主机同时开启，二台冷冻泵也同时开启，二台主机需要流量212 x 2=424m3/h，那么二台冷冻泵正常工作时应提供212 X 3=424m3/h,这时系统扬程在30m水柱，也就是每台水泵应按212 m3/h、30m 扬程。 当一台主机开启，即一台冷冻泵开启，主机需要212X 1=212m3/h, 那么，冷冻泵正常工作应按212X 1=212m3/h，这时系统扬程20m, 水大厦的冷冻泵是按设计三台主机，三台冷冻水泵同时开始，即每台水型按Q=212, H=40米送型。
目录 摘要 0 双闭环流量比值控制系统设计 (1) 1、双闭环比值控制系统的原理与结构组成 (1) 2、课程设计使用的设备 (1) 3、比值系数的计算 (2) 4、设备投运步骤以及实验曲线结果 (2) 5、总结 (6) 6、参考文献 (6)
摘要 在许多生产过程中，工艺上常常要求两种或者两种以上的物料保持一定的比例关系。一旦比例失调，会影响生产的正常进行，造成产量下降，质量降低，能源浪费，环境污染，甚至造成安全事故。 这种自动保持两个或多个参数间比例关系的控制系统就是比值控制所要完成的任务。因此比值控制系统就是用于实现两个或两个以上物料保持一定比例关系的控制系统。需要保持一定比例关系的两种物料中，总有一种起主导作用的物料，称这种物料为主物料，另一种物料在控制过程中跟随主物料的变化而成比例的变化，这种无物料成为从物料。由于主，从物料均为流量参数，又分别成为主物料流量和从物料流量，通常，主物料流量用Q1表示，从物料流量用Q2表示，工艺上要求两物料的比值为K，即K=Q2/Q1.在比值控制精度要求较高而主物料Q1又允许控制的场合，很自然就想到对主物料也进行定值控制，这就形成了双闭环比值系统。在双闭环比值系统中，当主物料Q1受到干扰发生波动时，主物料回路对其进行定值控制，使从物料始终稳定在设定值附近，因此主物料回路是一个定值控制系统，而从物料回路是一个随动控制系统，主物料发生变化时，通过比值器的输出，使从物料回路控制器的设定值也发生变化，从而使从物料随着主物料的变化而成比例的变化。当从物料Q2受到干扰时，和单闭环控制系统一样，经过从物料回路的调节，使从物料稳定在比值器输出值上。双闭环比值控制系统由于实现了主物料Q1的定值控制，克服了干扰的影响，使主物料Q1变化平稳。当然与之成比例的从物料Q2变化也将比较平稳。根据双闭环比值控制系统的优点，它常用在主物料干扰比较频繁的场合，工艺上经常需要升降负荷的场合以及工艺上不允许负荷有较大波动的场合。本实验通过了解双闭环比值控制系统的原理与结构组成，进行双闭环流量比值控制系统设计（包括仪表选型）以及进行比值系数的计算，最后基于WinCC进行监控界面设计，给出不同参数下的响应曲线，根据扰动作用时，记录系统输出的响应曲线。
过程控制系统 课程设计 设计题目：基于单片机的流量控制系统设计 学生姓名： 专业：测控技术与仪器 班级学号： 指导教师 设计时间：2010.6.28-2008.7.11
《过程控制系统》课程设计任务书 专业测控技术与仪器班级姓名 设计题目：基于单片机的流量控制系统设计 一、设计实验条件 过程控制系统实验室实验系统 二、设计任务 1、设计电磁流量计为流量传感器，单片机为核心流量控制系统。系统主要由水泵、水泵电机、流量传感器、电动阀门、阀门电机、单片机控制系统等组成。 2、写出流量控制过程，绘制控制系统组成框图 3、利用单片机对流量进行控制 （1）系统硬件电路设计 单片机采用89S52；设计键盘及显示电路，电机控制电路（可控硅，光电耦合器）。（2）编制流量控制程序 三、设计说明书的内容 1、设计题目与设计任务（设计任务书） 2、前言（绪论）(设计的目的、意义等) 3、主体设计部分 4、参考文献 5、结束语 四、设计时间与设计时间安排 1、设计时间： 2 周 2、设计时间安排： 熟悉实验设备、实验、收集资料：4天 设计计算、绘制技术图纸：4天 编写课程设计说明书：5天 答辩：1天
一，流量控制系统设计意义 工业生产中过程控制是流量测量与仪表应用的一大领域，流量与温度、压力和物位一起统称为过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。流量的检测和控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。【1】 在天然气工业蓬勃发展的现在，天然气的计量引起了人们的特别关注，因为在天然气的采集、处理、储存、运输和分配过程中，需要数以百万计的流量计，其中有些流量计涉及到的结算金额数字巨大，对测量和控制准确度和可靠性要求特别高。此外，在环境保护领域，流量测量仪表也扮演着重要角色。人们为了控制大气污染，必须对污染大气的烟气以及其他温室气体排放量进行监测；废液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人们必须对废液和污水进行处理，对排放量进行控制。于是数以百万计的烟气排放点和污水排放口都成了流量测量对象。同时在科学试验领域，需要大量的流量控制系统进行仿真与试验。流量计在现代农业、水利建设、生物工程、管道输送、航天航空、军事领域等也都有广泛的应用。 二，系统方案 1、方案整体思路 液体流量控制通常采用电动调节阀实现，近年来，电动调节阀的结构和控制方式发生了很大的变化，随着计算机进入控制领域，以及新型的电力电子功率元器件的不断出现，使采用全控制的开关功率元件进行脉宽调制（pulse width modulation ,简称PWM）控制方式得到了广泛的应用。这种控制方式很容易在单片机中实现，从而为电动调节阀的控制数字化提供了基础。将偏差的比例（proportion）、积分（integral）、微分（differential）通过线性组合构成数字控制量，构成数字PID控制器，它具有非常强的灵活性，可以根据试验和经验在线调整参数，因此可以得到更好的控制性能。 本系统采用C51系列的89S52单片机为核心，通过设置89S52单片机的定时器产生脉宽可调的PWM波【2】，对阀门电机的输入电压进行调制，实现阀门开度的变化，进而实现了对液体流量的控制。单片机通过电磁流量计采集实际流量信号，根据该信号对其内部采用数字PID算法对PWM变量的值进行修改，从而达到对流量的闭环精确控制。 2、实现流程 流量控制系统是一个过程控制系统，在设计的过程中，必须明确它的组成部分。过程控制系统的组成部分有：控制器、执行器、被控对象和测量变送单元，其框图如图1所示。 图1 流量过程控制组成框图
中央空调系统水泵选型设计 简介：所谓水泵的选取计算其实就是估算（很多计算公式本身就是估算的），估算分的细致些考虑的内容全面些就是精确的计算。包括水泵选型索引，水泵扬程简易估算法，冷冻水泵扬程实用估算方法，水泵扬程设计等。 关于水泵扬程过大问题。设计选取的水泵扬程过大，将使得富裕的扬程换取流量的增加，流量增加才使得水泵噪音加大。特别的，流量增加还使得水泵电机负荷加大，电流加大，发热加大，“换过无数次轴承”还是小事，有很大可能还要烧电机的。 另外“水泵出口压力只有0.22兆帕”能说明什么呢？水泵进出口压差才是问题的关键。例如将开式系统的水泵放在100米高的顶上，出口压力如果是0.22MPa，就这个系统将水泵放在地上向100米高的顶上送，出口压力就是0.32MPa了！ 水泵扬程简易估算法 暖通水泵的选择：通常选用比转数ns在130～150的离心式清水泵，水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1～1.2倍（单台取1.1，两台并联取1.2.按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O，水泵扬程（mH2O）： Hmax=△P1+△P2+0.05L （1+K） △P1为冷水机组蒸发器的水压降。 △P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水
压降。 L为该最不利环路的管长 K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值，当最不利环路较长时K值取0.2～0.3，最不利环路较短时K值取0.4～0.6 冷冻水泵扬程实用估算方法 这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成，因为这种系统是量常用的系统。 1.冷水机组阻力：由机组制造厂提供，一般为60~100kPa. 2.管路阻力：包括磨擦阻力、局部阻力，其中单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较。若取值大则管径小，初投资省，但水泵运行能耗大；若取值小则反之。目前设计中冷水管路的比摩组宜控150~200Pa/m 范围内，管径较大时，取值可小些。 3.空调未端装置阻力：末端装置的类型有风机盘管机组，组合式空调器等。它们的阻力是根据设计提出的空气进、出空调盘管的参数、冷量、水温差等由制造厂经过盘管配置计算后提供的，许多额定工况值在产品样本上能查到。此项阻力一般在20~50kPa范围内。 4.调节阀的阻力：空调房间总是要求控制室温的，通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀是实现室温控制的一种手段。二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。如果此允许压力降取值大，则阀门的控制性能好；若取值小，则控制性能差。阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。水系统设计时要求阀权度S>0.3，于是，二通调节阀的允许压力降一般不小于40kPa.
《单闭环管道流量比值控制系统》 过程控制系统课程设计说明书 专业班级： 11级自动化1班 姓名：孙勇李自强周程鲍凯 学号：080311009 080311022 080311035 080311047 指导教师：陈世军 设计时间: 2014年6月11日 物理与电气工程学院 2014年 6 月 11 日
摘要 在现代工业生产过程中，工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之为流 量比值控制系统，这次课程设计的内容就是流量比值过程控制系统。 流量测量是比值控制的基础。各种流量计都有一定的适用范围（一般正常流量选在满量程的70%左右），必须正确选择使用。在工程上，具体实施比值控制时，通常有比值器、乘法器或除法器等单元仪表可供选择，相当方便。若采用计算机控制来实现，只要进行乘法或除法运算即可，我们这次就主要使用计算机及组态王软件进行设计。 关键词：组态王；流量；比值控制系统
目录 1、引言 (1) 1.1主要内容 (1) 1.2任务要求 (1) 2、设计方案 (2) 2.1设计原理 (2) 2.2系统原理图 (2) 2.3 MATLAB仿真调试 (3) 3、硬件设计 (4) 3.1使用仪器 (4) 4、软件设计 (7) 4.1 PLC程序 (7) 4.2 MCGS系统组态设计 (11) 4.2.1组态图 (11) 4.2.2静态画面 (12) 4.2.3数字字典 (14) 4.2.4系统应用程序 (16) 4.2.5动画连接 (17) 5、课程设计总结 (17) 6、参考文献 (18)
水泵的分类与适用特性 基础知识概念 1.水泵的特性曲线：单台泵、多台同型号泵并联
2.管路特性曲线 3.水泵工作点 1）三台泵并联时的工作点 2）并联工作时每台泵的工作点 3）一台泵单独工作时的工作点 知识点：水泵的特性曲线与管路的特性曲线的相交点，就是水泵的工作点。因为水泵是与管路相联的，所以它必然要受管路的制约。如：泵每小时可供水二百立方米，但当它连接到一小口径的管路时，该泵的供水量就受此水口径管的制约，供水量就要改变。 流量G 1.冷冻泵 1.1一次泵系统 式中：Q：冷水机组冷量（kw） C：水比热，取为1.163（kw*h/T℃） △t：蒸发器进出水温差℃，一般舒适性空调△t＝5℃
（7℃/12℃）；大温差△t＝7、8、10℃；热水△t＝60℃/50℃； 若用公制单位则上式为 式中Q：Kcal/h C：1kcal/kg℃△t：℃ 台数：与冷水机组对应一对一设置，一般设一台备用泵 1.2二次泵系统 1.2.1第一次泵：按上式 1.2.2第二次泵：按所负责空调区域冷负荷综合最大值，计算出的流量 台数：应按系统分区一般不少于2台，设置备用泵。 2.2冷却系统流量：或按冷水机组冷凝器循环水量。 扬程H 1冷冻泵 1.1一次泵系统H＝1.1～1.2[蒸发器水阻+最不利回路末端空调设备水阻+∑（RL+Z）]（注：RL－沿程阻力；Z-局部阻力） 式中：R－单位长度摩阻，L－管长， 估算：∑RL一般取R为3～8m/100m 按此选管径 管路总阻力＝1.6～1.8[(5/100)×回路管长] （注：100为沿程阻力平均值）1.2二次泵系统 1.2.1第一次泵扬程负责机房回路，扬程为一次管路管件阻力+蒸发器水阻力。一般约18～20m，实际运行23～25m。
摘要 随着科学技术的迅猛发展，自动化技术在工业，农业，科技及人们日常生活中发挥着重要的作用。过程控制通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术最重要的组成部分之一。其应用范围覆盖石油、化工、制药、生物、医疗、水利、电力、冶金、轻工、纺织、建材、核能、环境等许多领域，在国民经济中占有极其重要事务地位。过程控制的主要任务是对生产过程的有关的参数进行控制。使其保持恒定或按一定规律变化，在保证总质量和生产的前提下，使连续型生产过程自动地进行下去。连续生产过程中，流量是一个很重要的参数。 在连续生产过程中，有各种物料在工艺设备间传送。为了有效地进行生产操作和工艺控制，经常需要测量介质（液体、气体和蒸汽等）的流量。同时，为了进行经济核算，也需要知道在一段时间内流过的介质总量。所以，流量监测是控制生产和进行经济核算所必需的一个重要手段。按照控制任务要求，流量控制系统一般是定值的，根据较快较准较稳得性能要求，采用单闭环控制系统，控制规律是PID控制规律。闭环相比开环可以减小误差，满足需要。流量控制系统一般有四部分组成，控制器、执行器、被控对象以及流量检测传感变送器。控制器的输入由给定与反馈的偏差决定，控制器的输出控制调节阀，从而控制被控对象。传感变送器将被控变量检测并变送到输入端与给定进行比较，得到的偏差作为控制器的输入，闭环控制系统是按偏差控制的，因而性能比较优越。 关键词：过程控制流量控制闭环控制系统
水泵流量控制系统的设计 1 设计目的与要求 1.1 设计目的 水泵流量控制系统系统原理图如图1-1所示。 PID智能调节器 图1-1 水泵流量控制系统原理图 如图1所示，这是一个流量控制系统原理图，按照生产的要求，一般设计成定值控制系统，要求流量稳定在某个值，根据较快较稳较准和抗干扰的性能要求下，采用单闭环控制结构和PID控制规律，闭环控制系统相比开环系统，性能更加优越。对自来水厂用泵将水打入水槽（泵1和泵2同时用），以备下一道工艺生产需要，进行设计将流量控制在500±3立方米/小时，以满足生产要求。