1 引言
1.1课程设计的背景
空调的发明已经列入20世纪全球十大发明之一，它首次向世界证明了人类对环境温度、湿度、通风和空气品质的控制能力。19世紀，英国科学家及发明家麦克·法拉第(Michael Faraday)，发现压缩及液化某种气体可以將空气冷冻，当时其意念仍流于理论化。二十世纪六七十年代美国为解决干旱缺水地区的冷热源问题而率先研制出风冷式冷水机，用空气散热代替冷却塔，其英文名为Air cool chiller, 简称Chiller。之后，设备设计和制造技术在90年代被转让到中国[1]。
随着人们生活水平的逐渐提高，空调产品也将由“生活奢侈品”逐渐转变为日常生活用品。在空调健康、节能功能以及外观设计上，国内企业也经过引进、消化、吸收，技术水平及产品质量都在不断趋于完善，我国已经发展成为世界空调产业重要的研发和生产基地。随着经济的发展，空调已成为必备的家用电器，对空调的设计更加重要。随着社会需求的变化，空调朝着节能、环保及智能化方向发展。
1.2课程设计的目的
本课程设计的目的是在掌握EDA实验开发系统的初步使用基础上，了解EDA技术，对空调系统进一步了解，掌握其有限状态自动机工作原理。通过本次课程设计更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型数字系统的方法，独立完成仿真过程，增强理论联系实际的能力，提高电路分析和理解能力。为日后的学习和工作奠定基础。
1.3课程设计的任务
本课程设计任务是通过设计空调系统有限状态自动机的基本方法学习硬件设计的基本思想和基本流程，采用Max+plus2等软件为开发工具。通过对计算机硬件和软件解决方案的论证，对应用领域进行调查分析，参考各种资料和进行硬件开发实践。在指导老师的帮助下，已经基本上成功地实现了设计任务书的要求。
1.4课程设计的内容
本课程设计主要完成基于VHDL的空调系统的设计与实现。本文运用有限状态自动机的方法，设计了状态机进程与信号控制进程相互配合。在状态机进程中定义了6个
位键。程序包括三个输出：State，Heat，Cool，分别表示：当前机器状态、加热操作标志和制冷操作标志。源程序经过MAX+plus II软件仿真其在60s之内的运行情况。源程序经过MAX+plus II软件仿真其在60s之内的运行情况。
2 EDA 技术及VHDL 简述
2.1 EDA 技术简介
EDA 是电子设计自动化（Electronic Design Automation ）的缩写，在20世纪90年
代初从计算机辅助设计（CAD ）、计算机辅助制造（CAM ）、计算机辅助测试（CAT ）和
计算机辅助工程（CAE ）的概念发展而来的。它是现代电子设计技术的核心技术。EDA
技术就是以计算机为工具，设计者在EDA 软件平台上，用硬件描述语言HDL （Hardware
Description Language ）完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、
综合、优化、布局、布线和仿真，直至下载到可编程逻辑器件CPLD/FPGA 或专用集成
电路ASIC （Application Specific Integrated Circuit ）芯片中，实现既定的电子电路设计功
能。
目前EDA 主要辅助进行三个方面的设计工作：IC 设计、电子电路设计和PCB 设
计。EDA 技术使得电子电路设计者的工作仅限于利用硬件描述语言和EDA 软件平台来
完成对系统硬件功能的实现，极大地提高了设计效率，减少设计周期，节省设计成本[2]。
EDA 的设计流程图[3]如图2.1所示。
设计准备
设计输入
原理图
硬件描述语言
波形图设计处理
优化、综合
适配、分割
布局、布线
设计完成
器件编程功能仿真
时序仿真器件测试
图2.1 EDA 的设计流程图
2.2硬件描述语言VHDL
VHDL是超高速集成电路硬件描述语言（Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）。VHDL作为IEEE标准的硬件描述语言和EDA的重要组成部分，经过十几年的发展、应用和完善，以其强大的系统描述能力、规范的程序设计结构、灵活的语言表达风格和多层次的仿真测试手段，在电子设计领域受到普遍的认同和广泛的接受，成为现代EDA领域的首选硬件设计语言。专家认为，在新世纪中，VHDL 和Verilog语言将承担起几乎全部的数字系统设计任务[4]。
VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，关于用VHDL和原理图输入进行CPLD/FPGA设计的粗略比较：在设计中，采用原理图输入的设计方式比较直观。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。VHDL
的特点[5]如下：
（1）VHDL支持自上向下和基于库的设计方法，并且支持同步电路、异步电路、现场可编程门阵列器件（FPGA）以及其他随即的电路的设计。
（2）强大的系统硬件描述功能。VHDL具有多层次的设计描述功能，既可描述系统级电路，又可描述门级电路。
（3）独立于器件的设计。
（4）支持广泛、易于修改。目前大多数EDA工具都支持VHDL。
（5）强大的移植能力，易于共享和调用。
由于VHDL语言是一种描述、模拟、综合、优化和布线的标准硬件描述语言，因此它可以使设计成果在设计人员之间方便地进行交流和共享,从而减小硬件电路设计的工作量,缩短开发周期。VHDL的设计流程如下：
（1）文本编辑：VHDL文件保存为.vhd文件，Verilog文件保存为.v文件
（2）功能仿真：将文件调入HDL仿真软件进行仿真，检查逻辑功能正确性。
（3）逻辑综合：将源文件调入逻辑综合软件进行综合，逻辑综合软件会生成.edf 或.edif 的EDA工业标准文件。
（4）布局布线：把设计好的逻辑安放PLD/FPGA内。
（5）时序仿真：需要利用在布局布线中获得的精确参数，用仿真软件验证电路的时序。
3空调系统原理及有限状态机简介
3.1 空调系统原理简介
空调分为制冷和制热两类，按照其作用不同有制冷原理和制热原理。
（1）制冷原理
空调器通电后，制冷系统内制冷剂的低压蒸汽被压缩机吸入并压缩为高压蒸汽后排至冷凝器。同时轴流风扇吸入的室外空气流经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过过滤器、节流机构后喷入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围的热量。同时贯流风扇使空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换，并将放热后变冷的空气送向室内。如此室内空气不断循环流动，达到降低温度的目的。
（2）制热原理
热泵制热是利用制冷系统的压缩冷凝器来加热室内空气。空调器在制冷工作时，低压制冷剂液体在蒸发器内蒸发吸热而高温高压制冷剂在冷凝器内放热冷凝。热泵制热是通过电磁换向，将制冷系统的吸排气管位置对换。原来制冷工作蒸发器的室内盘管变成制热时的冷凝器，这样制冷系统在室外吸热向室内放热，实现制热的目的[6]。
空调系统原理图如图3.1所示。
图3.1空调系统原理图
3.2 有限状态机简介
有限状态机（finite state machine）又称有限状态自动机或简称状态机，关于状态机的一个极度确切的描述是它是一个有向图形，由一组节点和一组相应的转移函数组成。状态机通过响应一系列事件而“运行”。每个事件都在属于“当前” 节点的转移函数的控制范围内，其中函数的范围是节点的一个子集。它是表示有限个状态以及这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型，它是由一组状态、一个初始状态、输入和根据输入及现有状态转换为下一个状态的转换函数组成。采用有限状态机可以使设计过程直观简单易于理解，随着硬件设计软件化趋势的加剧，在运用VHDL硬件描述语言设计数字系统时，利用有限状态机成为了可靠方便的途径。控制器作为电子系统设计的核心部分，在EDA软件平台上，借助有限状态机表示方法符合人的逻辑思维的特征，将控制功能用有限状态机来建模实现，有许多优越之处，以使FSM成为大型控制电路设计的有力工具[7]。
利用VHDL设计状态机，不必进行繁杂的状态分配，状态表绘制和化简，更不必画出设计电路和搭试硬件电路测试逻辑功能，这些工作可以全由EDA工具完成。用VHDL语言设计状态机，是通过简便地定义状态变量，将状态描述成进程，每个状态均可表达为case-when语句结构中的一条case语句，状态的转移通过if-then-else语句实现，并输出信号以控制其他进程，从而实现所需功能[7]。
用VHDL设计的状态机有多种形式，但最一般和最常用的状态机通常包含说明部分，主控时序进程，主控组合进程和辅助进程几个部分。
（1）说明部分
说明部分中使用type语句定义新的数据类型，此数据类型为枚举型，其元素通常都用状态机的状态名来定义。状态变量定义为信号，便于信息传递，并将状态变量的数据类型定义为含有既定状态元素的新定义的数据类型。说明部分一般放在结构体的architecture和begin之间。
（2）主控时序进程
主控时序进程是指负责状态机运转和在时钟驱动下负责状态转换的进程。状态机随外部时钟信号以同步时序方式工作，因此，状态机中必须包含一个对工作时钟信号敏感的进程，作为状态机的“驱动泵”，当时钟发生跳变时，状态机的状态才会发生改变。当时钟的有效跳变到来时，时序进程将代表次态的信号next_state中的内容送入现态信
往往也包括一些清零或置位的控制信号。
（3）主控组合进程
主控组合进程的任务是根据外部输入的控制信号（包括来自状态机外部的信号和来自状态机内部其他非主控的组合或时序进程的信号）和当前状态值确定下一状态next_state的取向，以及确定对外输出或对内其他进程输出控制信号的内容。
（4）辅助进程
辅助进程是用于配合状态机工作的组合或时序进程。
在一般状态机的设计过程中，为了能获得可综合的，高效的VHDL状态机描述，建议使用枚举数据类型来定义状态机的状态，并使用多进程方式来描述状态机的内部逻辑。例如可使用两个进程来描述，—个进程描述时序逻辑，包括状态寄存器的工作和寄存器状态的输出，另一个进程描述组合逻辑，包括进程间状态值的传递逻辑以及状态转换值的输出。必要时还可以引入第三个进程完成其它的逻辑功能[8]。
4空调系统有限状态自动机设计
4.1 设计思路
设计一个空调系统的有限状态自动机，它的两个输入端temp_high和temp_low分别与传感器相连，用于检测室内温度。如果室内温度正常，则temp_high和temp_low都为“0”。如果室内温度过高，则temp_high为“1”，temp_low为“0”。如果室内温度过低，则temp_high为“0”，temp_low为“1”。根据和的值来判断当前的状态（太热too_hot，太冷too_cold或适中just_right），并决定和的输出值。
4.2原理与设计
首先是以CP脉冲为时基，设置为100ms，延时时间和空调工作的上限时间都是该时基的整数倍数。
程序中涉及的变量有：temp，clk，rst，state，heat，cool，x，m，n，error。
程序设计有三个输入：temp，clk，rst。其中temp是采样环境的状态，是一个二位输入，若采样为00，temp则输出为just_right，01则输出state为too_hot，10则输出为too_cold，11为无效状态，表示又热又冷，在实际中是不可能存在的。clk是CP脉冲，rst是复位键。x，m，n是中间变量，在状态为just_right的时候，heat，cool就为00；当状态为too_hot的时候就开始制冷，cool置1；当状态为too_cold的时候就开始加热，heat置1。
为防止温度变化当值压缩机频繁切换，每次状态发生转换的时候执行相应的操作产生一定迟滞时间（约为1s）。
为了安全考虑，当too_hot或者too_cold持续了一个小时的时候，说明cool或hot 也相应的执行了一个小时的时间，此时error置1，报错，同时heat和cool置0，标志系统故障，系统停止工作。
主体系统状态转换设计示意图如图4.1所示。
图4.1空调有限状态机状态转移图
①：temp_high='0'AND temp_low='0' ②：temp_low='1'
③：temp_high='1'④：reset='0'
4.3模块设计
在设计过程中，首先进行了主体状态转换模块设计，再进行了包括避免频繁转换功能和加热或制冷时间过长停机功能的总体模块设计。
设计过程使用VHDL语言对各模块进行编程，波形仿真过长使用Max+plusII10.2，使用leonardoSpectrum进行综合。
（1）状态转换控制模块设计
状态转换控制模块示意图如图4.2所示。
图4.2状态转换控制模块图
输入输出描述描述如下：
输入：clk，接入系统时钟，作为系统时基。
temp，两位的环境采样信号，temp_high为低位，temp_low为高位。 00表示temp_low=0并且temp_high=0，01表示temp_low=0并且temp_high=1，10表示temp_low=1并且temp_high=0。
rst，复位信号，低电平有效。rst=0是，系统复位。
输出：state，两位状态机状态变量，代表当前机器的状态。State=00表示系统处于j ust_right状态，state=01表示系统处于t oo_hot状态。
state=10表示系统处于too_cold状态。
h eat，加热操作标志，heat=1制热。
cool，制冷操作标志，cool=1制冷。
（2）总体模块设计
总体模块示意图如图4.3所示。
图4.3总体模块示意图
输入输出描述如下：
输入：clk，接入系统时钟，作为系统时基。
Temp，两位的环境采样信号，temp_high为低位，temp_low为高位。
00表示temp_low=0并且temp_high=0，01表示temp_low=0并且
temp_high=1，10表示temp_low=1并且temp_high=0。
rst，复位信号，低电平有效。rst=0是，系统复位。
输出：state，两位状态机状态变量，代表当前机器的状态。State=00表示系统处于j ust_right状态，state=01表示系统处于t oo_hot状态，
state=10表示系统处于too_cold状态。
h eat，加热操作标志，heat=1制热。
cool，制冷操作标志，cool=1制冷。
error，系统故障停机标志量，当系统长时间连续工作时，认为出现系统故障，系统停机error=1，正常状态下error=0。
5调试及仿真
5.1状态转换控制模块
（1）程序编译
本控制器的程序如附录所示，在Max+Plus2中仿真时编译结果如图5.1所示：
图5.1成功编译
（2）波形仿真
波形仿真一如图5.2所示：
图5.2 波形仿真图一
波形仿真二（主复位）如图5.3所示：
图5.3波形仿真图二
（3）时序、逻辑分析
由仿真波形可以看出：
①当temp=01时，表示too_hot，Cool=1，State=01系统制冷。当temp=10时，表示too_cold，Heat=1,State=10系统制热。当temp=00时，表示Just_Right,Cool=0,Heat=0,State=00,系统既不制热也不制冷。
②当rst=0时，复位信号有效，系统复位。
（4）寄存器传输级电路原理图如图5.4所示：
图5.4寄存器传输级电路原理图一
5.2总体模块
（1）波形仿真
波形仿真一（迟滞1）如图5.5所示：
图5.5波形仿真图三波形仿真二（迟滞2）如图5.6所示：
图5.6波形仿真图四波形仿真三（一小时停机且报错）如图5.7所示：
图5.7波形仿真图五
波形仿真四（复位功能）如图5.8所示：
图5.8 波形仿真图六
（2）时序、逻辑分析
①由仿真波形一可以看出：在temp由0变为1时，状态并未立刻改变，而是经过一定的迟滞量后状态才改变，迟滞量为16个clk的时间。
②由仿真波形二可以看出：当采用信号的值频繁变换时，状态并未随其频繁转换。当采样信号维持一个值超过16个clk时间时，状态才改变。
③由仿真波形三可以看出：当Heat持续为1的时间达到1小时（8C9F个clk）时，error=1提示出错，同时使Heat=0、Cool=0，系统停机。
④由仿真波形四可以看出：当rst=0时，复位信号有效，系统复位。
（3）寄存器传输级电路原理图如图5.9所示：
图5.9寄存器传输级电路原理图二
（3）综合后的整体电路图如图5.10所示：
图5.10整体电路图
6结论
本次课程设计实现了设计课题提出的设计任务，并达到了相应的设计指标。
（1）通过两个分别与传感器相连输入端temp_high和temp_low分别检测室内温度。如果室内温度正常，则temp_high和temp_low均为“0”。如果室内温度过高，则temp_high 为“1”，temp_low为“0”。如果室内温度过低，则temp_high为“0”，temp_low为“1”。根据temp_high和temp_low的值来判断当前的状态太热too_hot时，heat=0,cool=1;太冷too_cold时，heat=1,cool=0；适中just_right时，heat=0,cool=0。
（2）为防止温度变化导致压缩机频繁切换，设置了1.6s的迟滞量。一个可以造成状态转换的采样信号有效时间必须大于1.6s状态才可以转换。
（3）考虑到安全问题，当heat或cool持续输出1超过1小时，就使系统故障标志位error置1，提示系统出错，同时使heat=0 cool=0，系统停机。
缺点是：仅完成课题要求系统具备的功能，未对系统功能进行扩展。希望以后可以进一步对空调状态机的功能进行扩展优化。
致谢
在本次课程设计中，我从指导老师吴志敏老师身上学到了很多东西。吴志敏老师认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。老师无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢老师细心而又耐心的辅导。另外，还要感谢其他同学，耐心解答我的问题，让我学习到了很多有用的知识。
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一、全新风空调机组的设计定义： 将室外的新鲜空气经处理后送入封闭区域、房间的机组，其蒸发器进风方式为全部新风（或者新风量占总送风量50％以上的也可以参考本规范），特点是工况恶劣、工况变化大。此类机组包括制冷、制热、加湿、除湿、通风、洁净等功能。 其目的是为了配合回风机组，对房间工况进行调节，一般精度要求不高。在空气调节系统中，其主要作用是： 1、向室内提供新鲜空气，满足室内人员生理所需。 2、对新风进行热湿处理，避免对室内工况造成冲击，一般而言，新风的热湿负荷占 整个空调系统相当大的比例。 3、在有精度要求的环境中，保证室内对外界保持正压，避免未经处理的空气通过门、 窗缝渗入。 4、在卫生医疗场所中，通过控制新/排风比，控制室内正压/负压，确保室内空气不 受外界干扰（正压），或者室内空气经过处理后才排到外界（负压）。 二、全新风空调机组的设计类型： 1、直冷式：单冷型、单冷加热型（有电加热、蒸气加热、热水加热）、恒温恒湿型、 热泵型、除湿型（包括普通除湿、降温除湿、调温除湿）。 2、冷冻水式：各种风柜，ZK及YJS等。 三、全新风空调机组的设计额定工况： 1、处理焓差：制冷约35~40kJ/kg，制热约20~25kJ/kg。 2、进风工况及系统设计工况按下表，需注意：本规范目前仅规定制冷时的设计要求， 制热时的设计要求有待进一步研究后再予以修改、补充。 3、出风工况：以尽量不对房间工况造成冲击为目的。制冷时，干球18-22℃（DB）， 相对湿度80-90%RH。 4、调温除湿机：出口温升10℃。 四、全新风空调机组的设计一般设计原则： 1、带压缩机的全新风空调机组：由于工况变化范围大，为了保证压缩机的可靠性， 应对系统采取相应的措施，防止高温时压缩机过载，低温时蒸发器结霜或蒸发器回液，以及保证低负荷时制冷系统的回油。 制冷系统的进风工况及设计方案见表1示。对非标和常规作如下规定： 1）全新风空调常规机：风量为回风型40~50%，额定工况出风温度18~22℃，单压缩机系统24~43℃运行制冷，并联压缩机或螺杆机系统，20~43℃运行制冷，按表1方案。 2)全新风空调非标机：风量为回风型的40~50%，额定工况出风温度18~22℃，制 冷系统15~43℃范围允许运行制冷，按表1方案；风量为回风型30~40%或焓 差>40kJ/kg的非标机，需考虑系统分级方案（见表4）。
1.绪论 随着生活水平的提高，人们对物质生活的要求也逐渐提高，空调系统在建筑家具中的应用也越来越广泛。本着节能降耗的要求，对空调监控系统的需求也越来越大。北京亚控科技产品组态王软件和PLC（Programmable Logic Controller）作为工业控制领域的优秀控制软件和控制器，在非工业领域如空调监控系统等中也起着重要作用。本次空调监控系统就是采用组态王作为上位机监控软件和人机交互界面，PLC作为下位机和空调系统控制器，实现对空调系统的实时监控。 2.系统设计原理 空调监控系统主要利用PLC的控制功能，通过执行装载在PLC内部的预先设定的控制程序并执行上位机实时的命令语句，调节空调系统中的阀门开度、控制水泵启停、监控并采集空调系统中温度传感器、湿度传感器、压力传感器、水流开关等现场仪器仪表的数据，转换为组态王可用的数据格式传送给组态王软件。组态王接收PLC采集的现场数据并实时的在组态画面中动态实时显示，此外，组态王可接收组态画面中的有操作人员输入的命令并下传给下位机PLC，实现对空调系统的调节控制。 2.1.空调系统原理 空调系统主要就是调节室内空气的冷、热、干、湿，并起净化空气的作用，使人们工作、生活在比较舒适的环境中。空调系统主要由三部分组成：空气调节系统、制冷系统、供热系统。 2.1.1空气调节系统监控原理 A.新风机组监控原理 新风机组主要靠包括进口挡板、加热器、表冷器、过滤器、加湿器、送风机及各种传感器和执行机构等。使得在夏季通过表冷器湿新风降温、除湿，冬季通过加热器、加湿器使空气加热、加湿。新风机组监控的主要内容如下： （1）监控送风温度。由送风通道的温度传感器实测送风温度，信号送入控制器，与送风温度设定值进行比较，采取控制算法生成控制指令调节冷、热水供水阀门开度，用以调节热水（或冷水）流量，是送风温度控制在设定值范围内，保持室内温度恒定。 （2）送风湿度控制。由送风通道的湿度传感器检测湿度信息送入处理器经运算后控制冷水阀或蒸汽阀开度，使被调环境的湿度保持恒定。 （3）过滤器堵塞监控与报警。有过滤网两侧的空气压差开关监视过滤网的清洁度，当
空调自动化控制原理说明 自动化系统是智能建筑的一个重要组成部分。楼宇自动化系统的功能就是对大厦内的各种机电设施，包括中央空调、给排水、变配电、照明、电梯、消防、安全防范等进行全面的计算机监控管理。其中,中央空调的能耗占整个建筑能耗的50%以上，是楼宇自动化系统节能的重点[1]。由于中央空调系统十分庞大，反应速度较慢、滞后现象较为严重，现阶段中央空调监控系统几乎都采用传统的控制技术，对于工况及环境变化的适应性差，控制惯性较大，节能效果不理想。传统控制技术存在的问题主要是难以解决各种不确定性因素对空调系统温湿度影响及控制品质不够理想。而智能控制特别适用于对那些具有复杂性、不完全性、模糊性、不确定性、不存在已知算法和变动性大的系统的控制。“绿色建筑”主要强调的是:环保、节能、资源和材料的有效利用，特别是对空气的温度、湿度、通风以及洁净度的要求，因此，空调系统的应用越来越广泛。空调控制系统涉及面广，而要实现的任务比较复杂，需要有冷、热源的支持。空调机组内有大功率的风机，但它的能耗很大。在满足用户对空气环境要求的前提下，只有采用先进的控制策略对空调系统进行控制，才能达到节约能源和降低运行费用的目的。以下将从控制策略角度对与监控系统相关的问题作简要讨论。 2 空调系统的基本结构及工作原理 空调系统结构组成一般包括以下几部分[2] [3]:
(1) 新风部分 空调系统在运行过程中必须采集部分室外的新鲜空气(即新风)，这部分新风必须满足室内工作人员所需要的最小新鲜空气量，因此空调系统的新风取入量决定于空调系统的服务用途和卫生要求。新风的导入口一般设在周围不受污染影响的地方。这些新风的导入口和空调系统的新风管道以及新风的滤尘装置(新风空气过滤器)、新风预热器(又称为空调系统的一次加热器)共同组成了空调系统的新风系统。 (2) 空气的净化部分 空调系统根据其用途不同，对空气的净化处理方式也不同。因此，在空调净化系统中有设置一级初效空气过滤器的简单净化系统，也有设置一级初效空气过滤器和一级中效空气过滤器的一般净化系统，另外还有设置一级初效空气过滤器，一级中效空气过滤器和一级高效空气过滤器的三级过滤装置的高净化系统。 (3) 空气的热、湿处理部分 对空气进行加热、加湿和降温、去湿，将有关的处理过程组合在一起，称为空调系统的热、湿处理部分。在对空气进行热、湿处理过程中，采用表面式空气换热器(在表面式换热器内通过热水或水蒸气的称为表面式空气加热器，简称为空气的汽水加热器)。设置在系统的新风入口，一次回风之前的空气加热器称为空气的一次加热器;设置在降温去湿之后的空气加热器，称为空气的二次加热器;设置
小议暖通空调控制系统设计及探讨 摘要：由于能源十分紧张, 同时暖通空调的能耗在国民经济总能耗中所占比重越来越大, 生活水平的提高, 空调系统的应用越来越普及, 所以开发中央空调系统的优化控制技术, 使中央空调系统在不同负荷下、不同工况条件下, 都能以最佳效率运行, 并且达到最好的控制效果, 是非常迫切的并且具有非常广阔的应用前景。 关键词：暖通空调；低效运行；控制系统 中图分类号：TM925.12 文献标识码：A 文章编号： 引言 随着生活水平的提高，空调系统的应用越来越普及，中央空调系统的能最消耗一般占整个建筑耗能的50％以上。但目前实际情况是，空调系统是按满足用户最大需求而设计，所有的空调系统长时间处在低负荷下运行。由于能源十分紧张，同时暖通空调的能耗在国民经济总能耗中所占比重越来越大，所以开发中央空调系统的优化控制技术，使中央空调系统在不同负荷下、不同工况条件下，都能以最佳效率运行，并且达到最好的控制效果，是非常迫切的并且具有非常广阔的应用前景。
暖通空调系统 1. 整体工艺。暖通空调工作原理就是制冷剂在制冷机组的蒸发器中与冷冻水进行热量的交换而汽化, 从而使冷冻水的温度降低, 然后, 被汽化的制冷剂在压缩机作用下, 变成高温高压气体, 流经制冷机组的冷凝器时被来自冷却塔的冷却水冷却, 又从气体变成了低温低压的液体, 同时被降温的冷冻水经冷冻水水泵送到空气处理单元的热交换器中, 与混风进行冷热交换形成冷风源, 通过送风管道送入被调房间。如此循环, 在夏季, 房间的热量就被冷却水所带走, 在流经冷却塔时释放到空气中。 2. 供水系统。常用的冷冻水( 水为载冷剂) 系统的冷冻水管道均为循环式系统。变流量系统根据其组成装置不同, 又可分为“相对的变流量系统”, 即冷量制备环路是定流量, 而冷量输送环路是变流量的; 和“真正的变流量系统”, 即冷水机组蒸发器变流量系统, 流过蒸发器的水量由负荷端的需求来确定, 后者能够充分发挥变流量系统的节能潜力。 3. 空气处理单元。在暖通空调空气处理单元中,首先是新风与部分回风混合, 形成混风, 混风经过热交换器与冷冻水进行热交换形成送风, 在冬天, 混风吸收能量温度提高, 在夏天, 混风温度降低, 送风在风机的作用下经过送风管道进入房间, 与房间内的空气进行热量的传递, 最
内容： 1 水冷冷水机空调系统 ☆主要设备 （1）制冷主机（2）冷冻水泵（3）冷却水泵（4）冷却塔 （5）电子水处理仪（6）水过滤器（7）膨胀水箱 （8）末端装置（组合式空调机组、柜式空调机组、风机盘管等） 2 冷、热源的选择 1. 冷、热源系统设计选型注意的几个方面 1.1 各种冷、热源系统的能效特性 1.2 冷、热源系统的部分负荷性能 1.3 冷、热源系统的投资费用 1.4 冷、热源系统的运行费用 1.5 冷、热源系统的环境行为 2. 冷源设备选择 2.1 冷水机组的总装机容量 冷水机组的总装机容量应以正确的空调负荷计算为准，可不作任何附加，避免所选冷水机组的总装机容量偏大，造成大马拉小车或机组闲置的情况。 2.2 冷水机组台数选择 制冷机组一般以选用2～4台为宜，中小型规模宜选用2台，较大型可选用3台，特大型可选用4台。机组之间要考虑其互为备用和切换使用的可能性。 同一机房内可采用不同 类型、不同容量的机组搭配的组合式方案，以节约能耗。并联运行的机组中至少应选择一台自动化程度较高、调节性能较好、能保证部分负荷下能高效运行的机组。 为保证运转的安全可靠性，当小型工程仅设1台时，应选用调节性能优良、运行可靠的机型，如选择多台压缩机分路联控的机组，即多机头联控型机组。 2.3 冷水机组机型选择 2.3.1水冷电动压缩式冷水机组的机型宜按制冷量范围，并经过性能价格比 进行选择。 2.3.2冷水机组机型选择
电机驱动压缩机的蒸气压缩循环冷水机组，在额定制冷工况和规定条件下，性能系数（COP）不应低于以下规 定。 2.3.3冷水机组的制冷量和耗功率 冷水机组铭牌上的制冷量和耗功率，或样本技术性能表中的制冷量和耗功率是机组名义工况下的制冷量和耗功率，只能作冷水机组初选时参考。冷水机组在设计工况或使用工况下的制冷量和耗功率应根据设计工况或使用工况（主要指冷水出水温度、冷却水进水温度）按机组变工况性能表、变工况性能曲线或变工况性能修正系数来确定。 2.4热源设备 2.4.1热源设备类型 提供空调热水的锅炉按其使用能源的不同，主要分为两大类：（1）电热水锅炉（2）燃气、燃油热水锅炉 电热水锅炉 电热水锅炉的优点是使用方便，清洁卫生，无排放物，安全，无燃烧爆炸危险，自动控制水温，可无人值守。 《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）规定：除了符合下列情况之一外，不得采用电热锅炉、电热水器作为直接采暖和空气调节系统的热源：电力充足、供电政策支持和电价优惠地区的建筑； 以供冷为主，采暖负荷较小且无法利用热泵提供热源的建筑； 无集中供热与燃气源，用煤、油等燃料受到环保或消防严格限制的建筑； 夜间可利用低谷电进行蓄热、且蓄热电锅炉不在日间用电高峰和平段时间启用的建筑； 利用可再生能源发电地区的建筑； 内、外区合一的变风量系统中需要对局部外区进行加热的建筑.
沈阳利源轨道交通设备有限公司暖通空调自控系统项目 HVAC暖通空调自控系统 技术方案设计书
一. 总体设计方案 根据用户对项目要求，并结合沈阳建筑智能化建筑现状，沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调自控系统项目是屹今为止整个沈阳所有建筑物厂区当中智能化程度要求较高的。沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调自控系统项目里面分布着大量的暖通空调机电设备。 ？如何将这些暖通空调机电设备有机的结合起来，达到集中监测和控制，提高设备的无故障时间，给投资者带来明显的经济效益； ？如何能够使这些暖通空调机电设备经济的运行，既能够节能，又能满足工作要求，并在运行中尽快的将效益体现出来； ？如何提高综合物业管理综合水平，将现代化的的计算机技术应用到管理上提高效率。 这是目前业主关心的也是我们设计所侧重的。 沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调楼宇自动化控制系统的监测和控制主要包括下列子系统： 冷站系统 空调机组系统 本暖通空调楼宇自动化控制系统之设计是依据沈阳利源轨道交通设备有限公司暖通空调自控系统项目的设计要求配置的，主体的设计思想是结合招标文件及设计图纸为准。 1.1冷站系统 （1）控制设备内容 根据项目标书要求，暖通自控系统将会对以下冷站系统设备进行监控：监控设备监控内容 冷却水塔（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态。 冷却水泵（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手
自动状态、水流开关状态； 冷却水供回水管路供水温度、回水温度， 冷水机组（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态； 冷冻水泵（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态、水流开关状态； 冷冻水供回水管路供水温度、回水温度、回水流量； 分集水器分水器压力、集水器压力、压差旁通 阀调节； 膨胀水箱高、低液位检测； 有关系统的详细点位情况可参照所附的系统监控点表。 （2）控制说明 本自控系统针对冷站主要监控功能如下： 监控内容控制方法 冷负荷需求计算根据冷冻水供、回水温度和回水流量测量值，自动计算建筑空 调实际所需冷负荷量。 机组台数控制根据建筑所需冷负荷自动调整冷水机组运行台数，达到最佳节 能目的。 独立空调区域负荷计算根据Q=C*M*(T1-T2) T1＝分回水管温度，T2＝分供水总管温度， M＝分回水管回水流量 当负荷大于一台机组的15%，则第二台机组运行。 机组联锁控制启动：冷却塔蝶阀开启，冷却水蝶阀开启，开冷却水泵，冷冻 水蝶阀开启，开冷冻水泵，开冷水机组。停止：停冷水机组， 关冷冻泵，关冷冻水蝶阀，关冷却水泵，关冷却水蝶阀，关冷 却塔风机、蝶阀。 冷却水温度控制根据冷却水温度，自动控制冷却塔风机的启停台数，并且自
开题报告 电气工程与自动化 基于组态软件环境下的中央空调控制系统设计 一、选题的背景与意义 随着计算机技术、信息技术、控制理论的快速发展并向建筑行业的渗透与融合，人们对生活质量和工作环境的要求也不断增长，智能建筑应运而生。中央空调是智能建筑的重要组成部分，中央空调的能耗占整个建筑能耗的50%～70％，因此中央空调系统的监控是楼宇自动化系统研究的重点。中央空调自动控制的实现可大大减轻劳动强度，提高能源利用率，较少能源的浪费，是建筑智能化的标志。近年来，中央空调自动控制系统的设计和研究已经成为节能的重点和热点。但是，国内现有的中央空调控制系统大部分为开环控制系统，自动化程度不高，不能根据温湿度的变化实施精确控制，难以真正实现节能的目的。而另外一部分虽然能够达到较高的自动控制水平，但是系统设计较为复杂，系统成本较高。如果有一种基于组态软件的中央空调自动控制系统，该系统利用组态软件进行系统设计，不仅能够实现精确的自动控制，而且构造简单，建设成本低廉，具有较好的应用前景。 二、研究的基本内容与拟解决的主要问题： 基本内容： 1、查找文献数据，了解中央空调的结构、组成，以及控制的方案； 2、在组态环境下建立水系统及风机系统的模型； 3、提出相应的控制方案；采用系统集成技术各控制系统之间的信息综合、资源共享，在一个计算机平台上进行集中控制和统一管理； 4、对本设计进行总结。 拟解决的主要问题： 能够大大减轻劳动强度，提高能源利用率，较少能源的浪费，实现精确的自动控制，构造简单，建设成本低廉，具有较好的应用前景。 三、研究的方法与技术路线： 1 系统概况 1. 1 控制系统的功能与要求 中央空调整个系统包括冷冻机、冷冻水控制系统、冷却水控制系统、热水控制系统、补水控制系统、新风机控制系统等。中央空调的自动监控系统可以从以下几个方面进行考虑：
基于PLC的中央空调控制系统设计 摘要 中央空调现已广泛的应用在各大商场、办公大厦等场所中，传统控制系统中在控制较适宜的温度的同时，却消耗了大量的能量。如今，人们越来越重视中央空调的舒适性和节能性，本文重点研究了中央空调冷冻泵机组控制系统，为舒适的生活工作环境及有效节能提供了技术条件。 本文首先介绍了中央空调的结构和工作原理，总结了传统中央空调的缺点，即冷冻泵、冷却泵不能自我调节负载，长期处于满负荷运行，造成了极大的能源浪费，随着变频技术日趋成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量达到节能目的。该系统采用西门子的S7—200PLC作为主控制单元，利用传统PID 控制算法，通过西门子MM440 变频器控制水泵运转速度，保证系统根据实际负荷的情况调整流量，实现恒温控制，同时又可以节约大量能源。 通过对中央空调的理论分析，验证了以出回水温差为根据对其进行变流量控制的可靠性。对变频控制系统进行了设计，为实现温度信号远距离传送，设计了基于USS 协议的RS-485总线通讯的网络。通过西门子TD200 文本显示器实现人机界面的设计，最后使用MCGS 工控组态软件进行了系统的组态设计研究。 关键词中央空调；PLC；变频器；PID；RS-485 - I -
基于PLC的中央空调控制系统设计目录 摘要................................................................................................................................. I 第1章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 中央空调控制的研究现状及发展 (2) 1.2.1 中央空调控制系统的发展 (2) 1.2.2 中央空调变流量控制的发展 (3) 1.3 本研究课题的主要工作 (4) 第2章中央空调变流量控制的原理 (5) 2.1 中央空调系统的结构和原理 (5) 2.1.1 概述 (5) 2.1.2 制冷原理 (5) 2.1.3 中央空调系统的构成 (5) 2.2 中央空调变流量控制的原理及特点 (5) 2.2.1 变流量空调系统概述 (5) 2.2.2 中央空调变流量控制的实现方式 (7) 2.2.3 中央空调系统变流量系统的特点 (9) 2.3 电机的软启动原理及应用 (10) 2.3.1 软启动设备介绍 (10) 2.3.2 软启动器的应用场合 (10) 2.3.3 软启动器与变频器之间的区别对比 (10) 2.4 PID控制的设计 (11) 2.4.1 PID控制原理 (11) 2.4.2 PID控制器的参数整定 (12) 2.4.3 PID的反馈逻辑 (12) 2.4.4 P、I、D参数调整原则 (13) 2.4.5 对空调系统的PID变频控制 (13) 2.4.6实现设定值的自动调节 (13) 2.4.7 PID控制器设计及实现 (13) 2.5 本章小结 (14) 第3章中央空调控制系统的硬件设计 (15) 3.1 变频器的原理 (15) 3.2 西门子MM440变频器性能介绍 (15) 3.2.1 主要特征 (16) 3.2.2 控制性能的特点 (16) 3.2.3 保护功能 (16) 3.2.4 变频器运行的环境条件 (16) 3.2.5 使用变频器设计系统时需注意的问题 (17) - II -
风机和电机的设计选型 一、风机的一些基本知识及分类 风机的定义：风机是一个装有两个或多个叶片的旋转轴推动气流的机械。主要有三个部分组成：叶轮（亦称涡轮或转子）、壳体以及驱动设备。 一般没有直联电机的风机主要组成部分：风轮、机壳、框架、轴承、轴、出风法兰（部分有），其中风轮、轴承、轴是关键的部件，需要特别注意。 风机性能参数：风量、静压、动压、功率、效率、静压效率等，性能曲线：Q（风量）-η（效率）、P（压力，包括动压、静压）-Q（风量）等，其中Pst（静压）-Q（风量）曲线是风机最重要的性能曲线，也是风机选型中最重要的依据。 风机的类型：离心式，轴流式，贯流式。 离心式：空气从轴向进入，径向吹出，风量较大，压力大； 轴流式：空气从轴向进入，轴向吹出，风量大，压力较小； 贯流式：空气在风机是两进两出，径向进径向出，再径向进径向出，风量小、压力小、噪声低。 二、离心式风机的分类和特点 离心式风机是末端机组常用到的风机类型，另外也用到风管机，天顶机等按叶片旋转方向分类： （1）前向离心叶轮的旋转方向与叶片的弯曲方向一致，叶片宽度较小，其叶片形式有： a 、前弯型薄叶片，b、机翼型叶片； （2）后向离心叶轮的旋转方向与叶片的弯曲方向相反，叶片宽度大。其叶片形式有：a、后倾后弯叶片，b、后弯斜扭叶片。 特点：风量较大，压力大。前向离心适用于风量大，而压力相对较小的场合，比如末端产品的空调箱、风机盘管、阻力较小的组合空调、桂式空调、移动空调等；后向离心适合与风量大，压力大，比如，高阻力的组合空调，还有需要四面出风的场合，比如天顶机等。 三、轴流风机的分类和特点 轴流风机的特点：风量大，压力低，运行转速比较低，噪声大。主要用在一些通风设备中，对风量要求大，而压力要求较低的场合。比如家用空调的室外机、
XXXX有限公司 空调系统设计方案 一、工程概况 XXXXX有限公司是一座现代化的生产制造工厂，根据工艺的要求，对厂房的温度、湿度、新风量都有严格的要求。为了满足室内空气质量及节能要求，我们为贵公司提供Siemens公司可编程逻辑控制PLC S7-200系统。该控制系统是将3台冷水机组、8个水泵系统、4个冷却塔系统，23台恒温恒湿空调机组集成在一个RS485 OPC协议网络上并与上位机HMI-Microsoft Visual Studio 2008 控制平台进行网络组态操作。 方案HMI监控范围及系统目标包括以下几部分： ·空调冷水机组 ·冷却水系统 ·冷冻水系统 ·组合式恒温恒湿空调机组 ·组合式新风机组 根据甲方的要求和相关图纸，以最高性价比为原则通过优化的设备控制方案和智能管理方式，从而给贵公司提供精确温湿度控制、高效节能可进行系统管理的生产环境。 二、系统设计规范与依据 -建筑智能化系统工程设计管理暂行规定(建设部1997-290) -建筑电气设计规范(JCJ/T16-92) -智能建筑设计标准(DBJ-08-47-95) -采暖通风与空气调节设计规范(GBJ19-87) -建筑设计防火规范(GB50045-95) -电气装置工程施工及验收规范(GBJ232-82) -招标文件要求的相关条例及规范 -业主提供的招标文件和设计图纸
三、系统方案描述 我们通过对甲方提出需求的了解，结合楼宇控制系统的设计规范，对集控冷水 机组，水系统，冷却塔空调设备的自动化系统提出以下方案。 自控系统组成： 机组系统控制 监控系统控制 1.机组系统控制 冷水机组系统采用3台1000RT离心式冷水机组。自控系统采用PLC控制器直接采集冷热源系统中的机组的各种参数。同时程序控制机组的启停，完成各种联动控制，备用设备的转换。 本方案的冷热源系统用Siemens系列控制器配合点扩展模块来解决。 PLC是现场管理和控制系统的组成部份，是一个高性能的控制器。PLC在不依靠较高层处理机的情形下，可以独立工作和联网以完成复杂的控制、监视和能源管理功能，而不需依赖更高层的处理器。PLC可以连接楼层级网络（FLN）设备并提供中央监控功能。 PLC可带扩展模块的和不带扩展模块的。本方案采用可带扩展模块的PLC,这对业主以后的维护和系统扩展时极为有利的。 特点 ●可与其它层级的处理机互相搭配，以符合应用的需求 ●通过扩展模拟量/数字量模块设备，可增加监控点数 ●结合软件与硬设备配合控制应用 ●以先进的PID 算法，精准的将HVAC 控制在最小的变动范围内 ●具有管理多种报警、历史及趋势记录的收集、操作控制和监控功能 ●可选配手动／停止／自动(HOA) 切换开关 本方案可实现空调冷热源的如下监控内容： 机组台数控制 根据供水管的流量及集水器、分水器的温差，计算负荷，然后通过冷水机组提供的通讯接口对风冷热泵机组的进行联网监控。通过网关的模式可实现数据的双向传输，并监控机组的运行状态、系统负荷、房间温湿度、系统启停指令信号等。
自控系统介绍 一、概述 随着科技的不断发展和进步，现代化的建筑物迅速崛起及发展，已成为国民经济迅速增长的必然条件。而现代化建筑物的大型化、智能化和多功能化，必然导致建筑物内机电设备种类繁多，技术性能复杂，维修服务保养项目的不断增加，管理工作已非人工所能应付。因此，采用自动化监控系统技术及计算机管理已成为现代建筑最重要的管理手段。它可以大量的节省人力、能源、降低设备故障率、提高设备运行效率、延长设备使用寿命、减少维护及营运成本，提高建筑物总体运作管理水平。 建筑自动化监控系统（Building Automation System，简称BAS），实质上是一套中央监控系统（Central Control Monitoring System, 简称CCMS）,有时称为综合中央管理系统。现阶段已广泛应用于各类建筑领域，以提供对各类建筑物内设备进行高效率管理与控制的有效途径。 BA系统的主要功能是： 对机电设备实现以最优控制为中心的过程控制自动化； 以运行状态监视和计算为中心的设备管理自动化； 以安全状态监视和灾害控制为中心的安全管理自动化； 以节能运行为中心的能量管理自动化。 机房集中监控系统是智能建筑系统中最重要的子系统之一，这可以从以下几方面看出： 智能建筑设备控制中机房设备相对比例较大，控制流程和技术较复杂，涉及自动控制、通信、计算机、图形及显示技术等。 机房集中监控系统，它不仅涉及对大厦的电、风、水等设备进行控制，而且与大厦的IT（信息技术）应用了有紧密的联系。 机房集中监控系统技术发展十分迅速，控制网络技术的突破性进展给楼宇控制领域带来巨大的影响。 机房集中监控系统是智能化工程中投资较大的部分。 1、系统的必要性 随着计算机技术的发展和普及，计算机系统数量与日俱增，其配套的环境设备也日益增多，计算机房已成为各大单位的重要组成部分。机房的环境设备（供配电、 UPS、暖通设备、等）必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。一旦机房设备出现故障，就会影响到计算机系统的运行，对数据传输、存储及系统运行的可靠性构成威胁，如事故严重又不能及时处理，就可能损坏硬件设备，造成严重后果。所以机房的集中管理更为重要，一旦系统发生故障，造成的经济损失更是不可估量。尤其目前国内普遍缺乏机房环境设备的专业管理人员，在许多地方的机房不得不安排软件人员或者不太懂机房设备管理甚至根本不懂机房设备维护的人员值班，这对机房的安全运行无疑又是一个不利因素。正是为了解决上述问题，本自控方案实现了机房设备的统一监控，减轻了机房维护人员负担，提高了系统的可靠性，实现了机房的科学管理。
摘要 中央空调系统已广泛应用于工业与民用领域，在宾馆、酒店、写字楼、商场、住院部大楼、工业厂房中的中央空调系统，其制冷压缩机组、冷冻循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制热负荷选定的，且再留有充足余量。在没有使用具备负载随动调节特性的控制系统中，无论季节、昼夜和用户负荷的怎样变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，能量的浪费是显而易见的。近年来由于电价的不断上涨，造成中央空调系统运行费用急剧上升，致使它在整个大厦营运成本费用中占据越来越大的比例，加之目前各生产、服务业竞争激烈，多数企业利润空间不够理想。因此电能费用的控制显然已经成为经营管理者所关注的问题所在。随着负荷变化而自动调节变化的变流量变频空调水系统和自适应智能负荷调节的压缩机系统应运而生，并逐渐显示其巨大的优越性，而且得到越来越多的被广泛推广与应用。随着PLC技术和变频器的发展，采用变频调速技术不仅能使空调系统发挥更加理想的工作状态，还能节省不必要的电能和水资源的浪费。 本文采用三菱PLC控制系统设计中央空调的控制系统，因为采用PLC控制系统对中央空调的操控很简单，抗干扰能力强，输入和输出接口，运行速度快，稳定可靠，维护和维修方便，此外，该中央空调控制系统具有高可靠性，低功耗，长寿命，良好的环境适应性，适用于中央空调的开发，以及中央空调利润也很高，从而使PLC的机可以得到更好的发展，因此，本次的基于PLC的中央空调控制系统的设计在某种程度上面来说具有重大的经济和社会意义。 关键词：中央空调资源 PLC 意义
Abstract With development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety.Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to reasonablepneumatiatcompressedneceengththdirectionprocedurework.The inver ted pendulum is a typical high order system, with multi variable, non-linear, st rong-coupling, fleet and absolutely instable. It is representative as an ideal mod el to prove new control theory and techniques. During the control process, pend ulum can effectively reflect many key problems such as equanimity, robust, foll ow-up and track, therefore. This paper use Plc control method of double inverted pendulum .This several test matrix value the results are not satisfactory response, then we opti mize matrix by using Genetic Algorithm. Simulation results show: The system response can meet the design requirements effectively after Genetic Algorithm optimization. Small twisted paper broken machine for ordinarhome. Keywords：sewingmachine, assembly,Plc,meaning
楼宇自动化(中央空调控制系统)课程设计 目录 摘要 (2) 第一章工程概况 (2) 第二章设计原则及依据 (2) 第一节设计原则 (2) 第二节设计依据 (2) 第三章中央空调系统 (3) 第一节中央空调系统原理与结构 (3) 第二节中央空调系统设计基本原则 (4) 第三节中央空调系统的冷负荷计算 (4) 第四章中央空调监控系统设计 (8) 第一节系统构成 (8) 第二节监控设计的注意事项 (8) 第三节机房监控系统设计 (9) 一、机房监控点位的布置 (9) 二、控制部分设计 (9) 第四节测点一览表 (11) 第五章新风系统监控设计 (11) 第一节系统功能及组成 (11) 一、系统功能 (11) 二、系统组成 (12) 第二节主要设备及选择 (12) 致谢 (13) 参考文献 (13) 附录 (13)
摘要 随着生活水平的不断提高，人们对居住环境的舒适性要求也越来越高。空调系统尤其是中央空调系统在建筑物中得到了越来越多的应用，像宾馆、办公楼等这类对舒适性要求较高的建筑，普遍采用中央空调系统。 中央空调系统的使用可以达到经济节能，环保，节约空间，个性化，简化管理，提升档次，投资方便等优点，是未来空调的发展方向之一。其统一的管理，良好的舒适度，高档的品位，广阔的利用空间一定能使用户的生活提高一个档次。而统一供冷供暖的方式，可以节约一大部分能量，环保的特质也会让用户感到特别满意。 第一章工程概况 本建筑为一商贸综合楼，共10层，建筑面积5997平方米，主要功能有餐饮、客房、办公室等。本工程设计范围包括餐饮、客房、办公室等的多联机空调设计；空调系统采用MDV智能变频控制多联式空调系统，无论从经济、使用寿命，还是从美观、清洁的角度讲，该系统都很符合建筑用途的要求。 在暖通空调负荷计算之前，按照《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005的要求，配合建筑专业对建筑围护结构热工进行了详细计算。通过计算使建筑热工设计满足节能标准的要求，为暖通空调节能设计奠定基础。 第二章设计原则及依据 第一节设计原则 1）设备保证是符合中华人民共和国最新执行标准，须为国内外知名品牌并通过国家、行业检测中心检测合格的设备。 2）产品及其所有零部件应是技术先进、设计正确、结构合理、安全可靠、节省能源、遵守机械、电器及建筑方面的通用技术要求，维护方便。制造产品的材料应具有足够的强度和合适的性能，且为原厂生产，并有该厂商标。产品必须是最新制造生产，不得有生锈、陈旧、过时的配件。 第二节设计依据 GBJ19-87《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50333-2002《医院洁净手术部建筑技术规范》 GB50019-2003《采暖通风与空气调节设计规范》 JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》
家庭专用中央空调机组 设计计算书
目录 1. 机组简介 (3) 2. 设计条件[1] (3) 3. 热力计算 (3) 4. 冷凝器设计计算 (5) 4.1 有关温度参数及冷凝热负荷确定 (5) 4.2 翅片管簇结构参数选择与计算 (6) 4.3 计算冷凝风量 (7) 4.4 计算空气侧换热系数 (7) 4.5 计算制冷剂侧换热系数 (8) 4.6 计算冷凝器总传热系数K (9) 5. 室外机风叶电机的选型 (10) 6. 蒸发器的设计计算 (10) 6.1 结构规划 (10) 6.2 翅片管各部分传热面积计算 (11) 6.3 确定冷却空气的状态变化过程 (12) 6.4 计算空气侧换热系数 (13) 6.5 计算管内表面传热系数i 和传热面积A0 (14) 7. 风侧阻力计算与内风机选型 (15) 8. 毛细管的选型 (15) 9. 配管设计 (16) 9.1 压缩机吸气管管径的计算 (16) 9.2 压缩机排气管管径的计算 (17) 9.3 冷凝器到毛细管前的液体管路管径的计算 (18) 参考文献： (18)
1. 机组简介 该XXX机组主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、节流机构以及电控系统等组成。它通过直接向空调区域送冷却空气来达到调节室内空气环境的目的，适用于面积在约10-25㎡的办公室、酒店客房、小型营业场所或家居等场所。 2. 设计条件[1] 根据GB/T 18836-2002《风管送风式空调(热泵)机组》的要求，名义制冷工况：室内侧入口空气状态干球温度27℃，湿球温度19℃，室外侧入口空气状态干球温度35℃，湿球温度24℃。 3. 热力计算 根据名义制冷工况：室内侧入口空气状态干球温度27℃，湿球温度19℃，室外侧入口空气状态干球温度35℃，湿球温度24℃，初步确定：冷凝温度t k 为47℃，对应的冷凝压力P k为18.12bar（绝对压力，下同）；蒸发温度t0为4℃，对应的蒸发压力P0为5.66bar，并做如下假设：冷凝器过冷度为6℃，蒸发器过热度为6℃，蒸发器出口到压缩机入口的温升为2℃，冷凝器出口到膨胀阀前的温降为1℃。压缩机的指示效率ηi为0.8，忽略系统中的压力损失，循环参数及压焓图如下：
空调自动控制系统设计指南 1.空调自动控制系统及其基本类型 （1）空调系统的控制要求 空调的用户或工艺条件不同，空调系统的控制要求也往往不同，但不外乎以下几种情况： 1）空调机组的起停控制和安全保护 2）空调房间温度（或回风温度、或送风温度）的自动控制 3）独立空调系统的温湿度（室内、回风或送风）控制 4）区域内多个空调系统的集中管理与控制（集散式控制或分布式控制） 5）其它控制要求，如风量控制（变风量或定风量）、压差控制（过滤器压差、洁净室正压或负压、缺风保护等）等 在以上几种情况中，第5）类控制要求一般不会独立提出，一般伴随第2）~4）几种情况同时出现。第1）种控制要求独立提出时，严格意义上不属于空调自动控制系统的范畴，应该归于低压配电系统更为贴切。 在目前国内的空调自动控制类项目实施中，大部分按照目前的专业分工情况，对强弱电分柜制作和安装，即由独立的起动控制柜（配电箱）负责空调机组的起停控制和安全保护，弱电控制器及其相关部件则集成于另一个独立的弱电控制柜中。在雅士的标准中，我们倾向于强弱电一体的集成方案，即将空调机组的起停控制单元与弱电控制单元集成于同一个控制柜中，可有效减少外部接线，提高系统的可靠性。当然，采用强弱电一体的方案时，必须消除强电部分对弱电部分的电磁干扰。 （2）空调自动控制设备系统的基本类型 按照空调设备系统前述的不同控制要求，就有了以下几类典型的空调自动控制设备系统： 1）起动控制柜（配电箱）ASP 起动控制柜内集成了设备的供电控制回路（主回路）和保护控制回路（二次回路），其主要功能有二：手动或自动通断设备的供电电源，以控制设备的起停；提供过载、欠压、失压、缺相、短路等多种保护功能，保证受控设备及供电系统
空调自动控制系统软件设计及调试 尹海蛟 空调的硬件电路只是起到支持作用。因为作为自动化控制的大部分功能，只能采取软件程序来实现，而且软件程序的优点是显而易见的。它既经济又灵活方便，而且易于模块化和标准化。同时，软件程序所占用的空间和时间相对来说比硬件电路的开销要小得多。同时，与硬件不同，软件有不致磨损、复制容易、易于更新或改造等特点，但由于它所要处理的问题往往远较硬件复杂，因而软件的设计、开发、调试及维护往往要花费巨大的经历及时间。但相比之下，这些代价所取得的功能远优于仅依靠硬件电路所实现的功能。 1.空调自动控制系统软件程序设计思想 在硬件电路设计好以后，软件设计则是最重要的一个设计部分，由于空调自动控制的大部分智能化功能都是软件来完成，这样就使得硬件电路设计的简化和成本低可以得到实现。然而，8051单片机采用的是与其物理地址联系非常紧密地汇编语言来进行编程的。我们知道汇编语言相对于高级语言而言，它的速度是比较快的，而且它的指令代码也非常简单，但前提是编程人员要对8051单片机内部硬件电路非常熟悉。这对编程人员的要求是比较高的。 在进行软件编程时，我们仍然要采用结构化模块方式编程，从而可以把一些非常大的程序逐步分解为几个小程序，这对于编程人员非常重要的。对于本课题而言，由于它最终要设计成样机形式。因此，我们就得对整机进行监控，这个监控程序中应包括各种芯片的初始化程序、自诊断程序及许多中断子程序等事实上，在对空调器上电后，它应在单片机的控制下自动转入监控程序的执行。我们在编制时把监控程序作为本机的主程序来进行工作。任何故障都会从监控程序的执行中得到响应，而且任何故障给予的响应方式和代码不同，因此这很方便的可以查找到该故障部位。显然，这只对硬件电路的故障有效。对于软件程序的执行故障，我们目前只能通过软件程序的调试安装及仿真来判别它是否正常运行。因为单片机毕竟不是微机或上位机。它所能容纳的程序能力也是有限的。当然，我们可以采用各种技术进行优化，这样就可以最大限度的直至软件程序的出错运行。各种子程序模块都挂接在该主程序上。编制它时，我们尽可能充分利用8051单片机的软件资源及内部寄存器资源，这样可以提高其运行速度。 硬件和软件式空调温度控制的核心设计方面，本课题把研究重点特别投向软件设计，毕竟自动控制功能大部分都要靠软件程序来完成。在本课题设计过程中，软件调试要花大量时间来调试运行，而硬件电路我们只需简单调试。因此可见硬件设计和软件设计有很大区别，而且在总体调试中还要对其进行调整。这都是本课题所研究的内容。我们从总体上把握了空调自动控制系统的设计思路，初步了解到该研究项目主要的研究工作内容和其采用的优点。倘若要具体进行各个细节
、全新风空调机组的设计定义： 将室外的新鲜空气经处理后送入封闭区域、房间的机组，其蒸发器进风方式为全部新风（或者新风量占总送风量50％以上的也可以参考本规范），特点是工况恶劣、工况变化大。此类机组包括制冷、制热、加湿、除湿、通风、洁净等功能。其目的是为了配合回风机组，对房间工况进行调节，一般精度要求不高。在空气调节系统中，其主要作用是： 1、向室内提供新鲜空气，满足室内人员生理所需。 2、对新风进行热湿处理，避免对室内工况造成冲击，一般而言，新风的热湿 负荷占整个空调系统相当大的比例。 3、在有精度要求的环境中，保证室内对外界保持正压，避免未经处理的空气通 过门、窗缝渗入。 4、在卫生医疗场所中，通过控制新/ 排风比，控制室内正压/ 负压，确保室内 空气不受外界干扰（正压），或者室内空气经过处理后才排到外界（负 压）。 二、全新风空调机组的设计类型： 1、直冷式：单冷型、单冷加热型（有电加热、蒸气加热、热水加热）、恒温恒湿 型、热泵型、除湿型（包括普通除湿、降温除湿、调温除湿）。 2、冷冻水式：各种风柜，ZK及YJS等。 三、全新风空调机组的设计额定工况： 1、处理焓差：制冷约35~40kJ/kg ，制热约20~25kJ/kg 。 2、进风工况及系统设计工况按下表，需注意：本规范目前仅规定制冷时的设计 要求，制热时的设计要求有待进一步研究后再予以修改、补充。 3、出风工况：以尽量不对房间工况造成冲击为目的。制冷时，干球18- 22℃ （DB），相对湿度80-90%RH。 4、调温除湿机：出口温升10℃。 四、全新风空调机组的设计一般设计原则： 1、带压缩机的全新风空调机组：由于工况变化范围大，为了保证压缩机的可靠 性，应对系统采取相应的措施，防止高温时压缩机过载，低温时蒸发器结霜或蒸发器回液，以及保证低负荷时制冷系统的回油。 制冷系统的进风工况及设计方案见表 1 示。对非标和常规作如下规定： 1）全新风空调常规机：风量为回风型40~50%，额定工况出风温度18~22℃，单 压 缩机系统24~43℃运行制冷，并联压缩机或螺杆机系统，20~43℃运行制冷，按表 1 方案。 2）全新风空调非标机：风量为回风型的40~50%，额定工况出风温度