基于PLC系统的中央空调水泵变频调速系统设计论文
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毕业设计论文目录前言 (1)一、PLC控制的变频恒压供水的概况 (2)(一)PLC技术 (2)(二)变频器技术 (3)二、变频驱动方式和调节方式以及压力传感变送器的使用 (4)(一)恒压供水系统的驱动方式 (4)(二)恒压供水调节方式 (4)(三)关于压力传感变送器的使用 (4)三、常见的供水方式及变频恒压调节的基本原理 (5)四、水泵的转速与其扬程H、流量Q及功率的关系 (7)五、PID控制及调节 (8)六、PLC、变频器控制的恒压供水系统方案 (11)(一)方案特点 (11)(二)变频-工频双回路恒压供水方案优点 (12)(三)设备选型 (12)七、系统设计 (13)(一)电动机调速方案的比较 (13)(二)模拟供水系统的拟定 (14)(三)主电路设计 (15)(四)电气控制系统接线原理图及说明 (16)(五)控制流程图 (18)(七)输入输出元件与PLC地址对照表 (19)(八)PLC程序设计 (20)八、结束语 (24)(一)变频调速常用的闭环调节方法 (24)(二)投资回报 (24)致谢 (25)参考文献 (26)前言随社会经济的迅速发展,人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高,再加上目前能源紧缺,利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。
本设计是针对居民生活用水/消防用水而设计的。
由变频器、PLC及PID调节器组成控制系统,调节水泵的输出流量。
电动机泵组由三台水泵并联而成,由变频器或工频电网供电,根据供水系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组之间的切换及速度,使系统运行在最合理的状态,保证按需供水。
本文介绍了采用PLC控制的变频调速供水系统,由PLC进行逻辑控制,由变频器进行压力调节。
在经过PID运算,通过PLC控制变频与工频切换,实现闭环自动调节恒压供水。
运行结果表明,该系统具有压力稳定,结构简单,工作可靠操作方便等优点。
摘要中央空调已经广泛应用于商用与民用建筑中,用于保持整栋建筑温度恒定。
传统的设计中,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,所以会造成极大的的能源浪费。
本设计采用变频器、PLC、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,从而最大程度的解决能源浪费问题。
本设计通过采用基于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,使用MCGS工控组态软件,对系统进行理论分析。
通过分析该设计,验证了该设计的可靠性,可以解决中央空调的能源浪费问题。
关键词:中央空调,PLC,PID,变频器ABSTRACTThe central air conditioning has been widely used in commercial and civil buildings, which are used to maintain constant temperature of the building. In traditional design, regardless of the season, day and night, and how the user load changes, the motor is fixed to run at full speed for a long time in the condition of power frequency. It will cause great waste of energy.This design is developed based on the combination of frequency converter, PLC, temperature sensor. It makes up a temperature difference closed-loop automatic control system and automatically adjust the output flow of pump to achieve energy saving. The system adopts the Siemens S7-200 PLC as the main control unit, using the traditional PID to control algorithm, using Siemens MM440 inverter to control of pump speed, to guarantee system adjust load flow according to actual situation. All of these will bring out constant temperature control, so as to solve the problem of energy waste to a great extent.This design use RS - 485 bus communication networks which is based on USS protocol and using the Siemens TD200 to realize the human-computer interface design, and using the software made from MCGS, to carries on the theoretical analysis to the system. Verified the reliability of the design, the design can solve the problem of central air conditioning energy waste through the analysis of the design.KEY WORDS: The central air conditioning, PLC, PID, frequency converter目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1 中央空调的发展 (1)1.1.1 中央空调现在状况 (1)1.1.2 中央空调发展趋势 (1)1.2 本设计的意义 (1)1.2.1 设计的主要内容 (1)1.2.2 设计的意义 (2)第2章中央空调系统介绍 (3)2.1 中央空调结构 (3)2.1.1 中央空调概述 (3)2.1.2 中央空调结构 (3)2.2 中央空调系统工作原理 (4)2.2.1 制冷原理 (4)2.2.2 工作原理 (4)2.2.3 中央空调的控制原理 (4)2.3 中央空调的评价 (5)2.4 本章小结 (5)第3章中央空调控制系统的硬件设计 (6)3.1 变频器 (6)3.1.1 变频器的介绍 (6)3.1.2 变频调速的原理 (6)3.1.3 变频器的选择 (9)3.1.4 使用注意的问题 (10)3.2 电机的软启动原理及应用 (11)3.2.1 软启动的介绍 (11)3.2.2 软启动工作原理 (11)3.2.3 软启动的优点 (11)3.2.4 软启动与变频器的对比 (12)3.3 PLC选型 (12)3.3.1 PLC的工作原理 (12)3.3.2 西门子S7—200介绍 (13)3.4 温度传感器 (14)3.5 温度变送器 (15)3.6 人机界面选型方案 (15)3.7 总体硬件设计 (16)3.8 本章小结 (19)第4章软件设计 (20)4.1 PID控制 (20)4.1.1 PID控制简介 (20)4.1.2 PID参数整定 (20)4.1.3 对中央空调的PID控制 (21)4.2 应用软件STEP7 (21)4.3 plc编程 (22)4.3.1 程序流程图 (22)4.3.2 中央空调控制系统的I/O分配表 (24)4.3.3 程序中使用的存储器及其功能 (25)4.3.4 中央空调温度控制系统程序 (25)4.4 设备通讯 (26)4.4.1 RS-485介绍 (26)4.4.2 USS协议软件与S7—200间的通讯 (26)4.5 MCGS组态软件 (27)4.5.1 MCGS组态软件简介 (27)4.5.1 MCGS组态画面 (27)4.6 本章小结 (29)第5章结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)第1章绪论1.1 中央空调的发展1.1.1 中央空调现在状况中央空调行业现在存在着巨大的竞争,这种竞争是产品革新所产生的,产品革新主要围绕低碳环保进行,低碳环保在这个时代有着很重大的意义。
0 引言随着社会生产水平的提高,人们对日常生活环境的舒适要求也逐渐提高,空调系统在建筑家具中的应用也越来越广泛。
大型商场、办公大厦也基本运用大型中央空调。
为了带来更大的效益和收益和减少不必要的开支,以及现在提倡的节能减排,和低碳生活,人们对中央空调系统提出的新要求,希望在保持舒适度的同时把能耗降到最低,根据此要求设计一套基于PLC 的中央空调控制系统。
该控制系统主要由:变频器、温度变送器、水泵机组、可编程控制器(PLC)等组成。
1 系统组成传统中央空调系统无闭环控制系统,系统为开环控制系统。
风机泵类的转速无法随环境的变化而变化,所以循环水的流量也无法随之变化。
电机基本都是按满功率运行。
势必会造成很大的能源浪费。
基于PLC 的中央空调控制系统采用PLC 控制变频器,从而控制水泵机组的转速与风机水泵的运行台数。
主要添加了可编程控制器PLC,温度变送器,变频器。
总系统的结构图如图1所示,更清楚的表达出了信号的传输以及循环水的流向,还有各部件的位置。
该系统由三个机构组成:执行机构、信号检测机构以及控制机构三大部分。
执行机构:由水泵机组构成,用于给冷冻水、冷却水的循环提供动力支持,冷冻水供入用户盘管,与室内环境进行热交换,带走室内热量。
信号检测机构:在系统控制的过程中,冷冻水出/入水温差信号,冷却水出/入水温差信号,室内温度信号,报警信号等都需要检测。
控制机构:PLC 是整个空调控制系统的核心。
PLC 系统可对传感器检测出的各种信号进行采集,分析并处理上位机指令,控制执行机构;变频器可以接受PLC 的指令对电机进行调速。
图1 基于PLC 的中央空调控制系统2 硬件组成其扩展模块PLC图3 控制电路图3 系统软件设计系统初始化程序:系统的初始化在启动开始之时,先检测各系统的工作状态,然后对参数进行初始化处理,赋予初始值。
然后中断连接,设置系统工作模式。
增、减泵判断和相应操作程序:会根据增、减泵的条件是否满足,若满足条件,则延时5min 已消除波动干扰再执行增、减泵命令。
毕业设计(论文)设计(论文)题目:基于PLC控制的变频调速技术在中央空调系统中的应用学校:专业班级:机械设计及其自动化学生姓名:指导教师:2012年9 月 1 日目录摘要 (1)第一章引言1.1 课题的来源选题的目的及意义 (2)1.2 本课题在国内外的现状及发展趋势 (3)第二章中央空调的工作原理 (4)2.1 基本结构 (5)2.2 水泵的变频节能原理............................. 错误!未定义书签。
2.3 水泵的变频节能方案............................. 错误!未定义书签。
第三章变频器在空调中的应用. (6)3.1 变频技术介绍 (6)3.2 交流变频和直流变频的区别 (7)3.3 直流变频 (8)5. 总结 (9)6参考文献 (10)摘要本论文在分析和比较了国内外中央空调自动控制系统的发展现状和特点的基础上,结合变频调速在中央空调系统中的工作原理与我国城市中央空调的需求现状,设计了一套以变频调速技术为基础的中央空调冷冻泵自动控制系统。
该系统综合运用软启动器、变频调速技术以及自动控制技术,通过调节水泵电机的供电频率,控制电机转速以调节流量实现了中央空调恒温参数的自动控制,保证了中央空调系统随时维持在最佳运行状况。
基于变频器为主体构成的中央空调冷冻泵系统不仅能够最大程度满足需要,也提高了整个系统的效率,延长系统寿命、节约能源、而且能够构成复杂的功能强大的中央空调控制系统。
随着变频器的飞速发展,高度智能化,系列标准化是未来中央空调设备适应恒温调度和整体规划要求的必然趋势。
关键词:变频冰箱,压缩机,无刷直流电动机第一章引言1.1论文研究背景及意义随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高,各种大型建筑在我们国家越来越普遍,其中一般都安有中央空调系统,用于保持整栋大厦温度恒定。
如今,人们对中央空调系统提出的要求就是舒适和节能,要求在能耗更低的情况下保持室内合适的温度、湿度,让居住者感觉最舒适。
毕业论文课题名称:基于PLC的中央空调控制系统学生姓名:学号:专业:电气自动化技术班级:电气自动化技术指导老师:2011 年 12 月 25 日摘要中央空调系统是大型建筑物不可缺少的配套设施之一,其电能的消耗非常大。
由变频器、PLC构成的控制系统应用在中央空调的冷却水泵和冷凝水泵的节能改造中,使冷却水泵和冷冻水泵能随空调负荷的变化而自动变速运行,达到显著节能效果。
本文介绍了中央空调的主要组成,分类以及工作原理;介绍了中央空调的控制技术的特点、结构和类型; 分析了中央空调的控制要求,给出了其设计流程图,编写了PLC 梯形图,设计中央空调的PLC 控制系统,并进行调试运行。
随着变频技术的日益成熟,利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合,构成温差闭环自动控制系统,自动调节水泵的输出流量,达到节能目的提供了可靠的技术条件。
关键词:中央空凋;变频器;PLCABSTRACTThe central air conditioning system is a large building,one of the indispensable facilities,its power consumption is very heavy.By the frequency converter,PLC control system composed of the central air conditioning cooling water pump and Condensate pump energy-saving,allowing the cooling water pump and Condensate pump can cope with changes in air conditioning load of the automatic transmission operation,to achieve significant energy savings. This paper mainly introduces the main composition of central air-conditioning,classification and working principle.It introduces the control technology of central air conditioning the characteristics, structure and type. Itanalyzes the central air conditioning control requirements, gives the design flow chart, write PLC ladder diagram, the design of central air-conditioning and PLC control system, test and operation.With the fast maturity of Frequency Conversion Technology, using organic combination of inverter, PLC, digital analog conversion module, temperature sensor and temperature module to thermoelectric closed-loop automatic control technology which can adjust output flow rate automatically to save energy.Key words:central air conditioning; convener;PLC;目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)前言 (Ⅴ)第一章、绪论1.1中央空调系统简介 (1)1.2、中央空调原理图及各结构的作用 (5)1.3、空调控制系统国内外研究现状 (8)1.4、中央空调控制系统设计中的一般控制方法和技术……………………………………………………………第二章、中央空调控制系统的设计2.1、基于PLC的控制系统设计方案 (9)2.2、中央空调变频调速系统的控制依据 (11)2.3、中央空调使用PlC、变频器的总体方案设计 (19)2.3.1、总体控制原理 (19)2.3.2、冷冻水泵和冷却水泵控制原理 (21)2.2.3、变频器变频调速 (23)2.4、PLC,变频器的I/O分配及系统外部接线 (36)第三章、软件设计3.1、系统软件开发环境介绍 (39)3.2、系统软件开发语言介绍 (41)3.3、系统软件设计主流程图 (44)3.4、按键模块程序设计 (46)3.5、红外线接收部分程序设计 (48)3.6、串口通讯部分程序设计 (50)3.7、游戏界面程序设计(VB程序设计) (52)第四章、设计心得 (56)参考文献 (58)致谢 (59)附录附录一元器件清单 (60)附录二系统硬件原理图 (61)附录三系统硬件PCB图 (62)附录四硬件实物图................................................. (63)附录五游戏实物图 (64)前言在传统的中央空调系统中,冷冻水、冷却水循环用电约占系统用电的12%“14%,并且在冷冻主机低负荷运行中,其耗电更为明显,冷冻水、冷却水循环用电约达30%’40%。
摘要随着我国各行业不断地发展,能源问题在我国日渐突出,而且近期内无法根本解决,节能工作相当艰巨。
在现代工厂企业、办公大楼、商厦、酒店等环境中,中央空调系统是不可缺少的,它虽然能给人们提供一个舒适的环境,但是耗电量也相当大。
因此,在人们日益重视环保与节能的今天,中央空调的节能问题这是人们所期待要解决的关键技术问题。
中央空调系统除主机的耗能。
冷冻、冷却水泵是第二大耗能设备,由于冷冻泵、冷却泵的配置是按夏季最大流量(在此基础上还要放大余量)来确定的,而实际使用中由于气候情况,客观流量活动内容等各种因素的变化,所需负荷的不断变化(负荷极少达到最大值)。
因此为使中央空调系统温度稳定,需要按工况变化对冷冻、冷却泵进行调节,这就需要有较好的自动控制模块。
本文阐述了中央空调系统自动化控制和节能设计的一些基本思路和方法,并介绍了交流电动机变频调速的特点及节能原理,还介绍了西门子S7-200主要功能模块及应用,PID算法在变频调速系统中的应用,并对系统的主回路和控制回路的硬件部分进行了详细介绍。
本文主要是对空调出口温度进行检测,采用变频器调节中央空调的转速,使其高效运行,达到节能的目的。
整个系统采用模块化设计,CPU主模块是采用CPU226,模拟量扩展模块采用EM231,可根据需要灵活配置各模件数量。
通过软件设计完成中央空调所需的参数设置和控制要求,系统软件由主程序、初始化程序、模拟量检测程序组成,通过调用子程序来完成系统的数据采集、模拟量检测等功能。
关键词:中央空调; 变频调速技术; PLC; PIDAbstractAs every profession and trade of our country is being developed constantly, the energy question is outstanding day by day in our country, and unable to solve at all in the near future, the energy conservation is quite arduous. In such environments as the enterprise, office block, commercial building, hotel of modern factory, etc, the central air conditioner system is dispensable, though it can provide a comfortable environment for people, but the power consumption is quite large. So paying attention to environmental protection and energy-conserving today day by day people, energy-conserving problem of the central air conditioner is a key technology problem to solve.Besides dissipation energy of the host computer, central air conditioner system also has the second largest consume energy equipment, such as air blower, freeze and cool water pump. Based on the large flow of summer, the disposition of air blower, freeze and cool water pump are determined (sets the margin on this basis). Because of the climate situation while using actually, such changes of different factors as objective flow activity content, etc. Constant change of necessary load (load seldom reaches the maximum). In order to make the systematic temperature of central air conditioner steady, the air blower, freeze and cool water pump are changed by working condition, this needs better automatically controlled module.This paper explained some basic ideas and methods that the systematic automation on the automation control and energy-conservation of central air conditioner and recommended the characteristic and energy-conserving principle of VVVF on alternator. It also recommended Siemens S7-200 main functional module and application and the application of PID algorithm in VVVF. The paper made a detailed instruction to the main circuit and the hardware of control circuit. This subject detected the export temperature of air conditioner, adopt the frequency converter to regulate the rotational speed, and make it run high-efficiently and achieve the goal of energy-conserving.The whole system uses the modular design, the CPU module uses CPU226, the simulation quantity expansion module uses EM231, may according to need to dispose various modules quantity nimbly. Completes the parameter establishment and the control request through the software design which the central air conditioning needs. The system software consists of the master routine, the initialization routine and the analog quantity examination procedure. Through calling the subroutine, the system completes the data acquisition, the examine of analog quantity and the functions of audible and visual alarm.目录摘要 (1)Abstract (2)引言 (1)1绪论 (2)1.1中央空调变频调速的意义 (2)1.1.1变频调速技术介绍 (2)1.1.2 基于PLC控制下的变频调速系统工作原理 (4)1.2中央空调的结构原理 (5)1.3空调变频控制系统的构架 (8)1.4总体设计方案的确定 (9)1.5本文主要工作 (10)2 具体电路设计 (11)2.1温度检测部分设计 (11)2.1.1检测元件选取 (11)2.1.2 模拟量输入模块的选取(A/D) (13)2.1.3 模拟量输出模块的选取(D/A) (16)2.2显示电路设计 (18)2.3变频器的选择 (19)2.4 PLC的选择 (24)3硬件电路设计 (26)3.1系统的设计原则 (26)3.2 PLC 控制下水泵变频调速系统 (27)3.3输入输出点地址分配 (28)3.4总体电路图 (29)3.5变频器容量的确定 (30)4 PLC控制中央空调变频调速系统的软件设计 (31)4.1内存变量分配 (32)4.2 PLC编程软件 (33)4.2.1主程序设计 (33)4.2.2 PID控制器设计及实现 (37)4.2.3 冷却水系统循环控制及PID调节程序 (39)4.2.4 冷冻水系统循环控制及PID调节程序 (42)4.2.5 传送冷却水和冷冻水PID参数子程序 (43)4.2.6 中断服务程序 (45)结论 (49)参考文献 (50)致谢 ............................................................................................... 错误!未定义书签。
目录目录 (1)前言 (3)一、中央空调系统简介 (4)1、冷水机组 (4)2、冷却水塔 (4)3、外部热交换系统 (4)4、冷却风机 (5)二、系统工作原理 (6)1、中央空调制冷原理 (6)2、中央空调系统原理 (6)三、中央空调与家用空调对比分析 (8)1、普通家用空调基本工作原理 (8)2、中央空调工作原理 (8)四、四通阀在中央空调中的应用 (11)五、温度传感器在中央空调中的应用 (12)1、传感器作用分析 (12)2、传感器故障分析 (13)六、中央空调系统控制分析 (15)1、冷冻水循环系统的控制 (15)2、冷却水循环系统的控制 (15)3、末端送风机的变频控制 (16)4、应用方案的系统考虑 (18)5、机组台数控制 (18)七、PLC技术在中央空调中的应用 (20)1、PLC的简介 (20)2、PLC结构 (20)3、PLC选型及设置 (20)4、软件设计 (21)5、PLC控制系统主要功能 (21)6、系统特点 (23)7、控制方法 (23)8、系统设计和应用说明 (24)八、中央空调常见问题分析 (26)1、吸气温度过高 (26)2、吸气温度过低 (26)3、排气温度不正常 (27)4、排气压力较高 (27)5、排气温度过低 (28)九、结束语 (29)参考文献 (29)前言随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高,中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑领域,在宾馆、酒店、写字楼、商场、住院部大楼、工业厂房的中央空调系统,其制冷压缩机组、冷媒循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统、盘管风机系统等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制热负荷或新风交换量需求选定的,且留有充足余量。
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,尽管有的系统采用了闸阀档板节流方式,但其能量的浪费仍是显而易见的。
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电费成本中占据越来越大的比例,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。
---文档均为word文档,下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要随着人们生活质量的普遍提高以及科学技术的不断进步,中央空调也逐渐进入了人们的视野,成为人们生活中重要的一部分,同时它所消耗的能量也引起了社会的关注,中央空调的节能问题成为了人们期待解决的关键问题。
中央空调采用的变频技术从一定程度上极大地减少了能量的损耗,采用变频调速后,一方面成功的实现了电动机的软启动,在另一方面也减弱了振动和磨损,增长了电动机的寿命。
中央空调水泵变频技术是中央空调节能降耗的一个有效途径,而且也得到国家政策的支持,代表了今后空调行业节能技改的方向。
这次所做的方案主要就是通过西门子S7-200系列的CPU226 作为控制元件来研究并且设计中央空调水泵变频调速控制系统。
该设计论文将会叙述变频器和可编程控制器的工作原理,完成变频器、可编程控制器等的选型和参数设置,重点完成PLC硬件电路图和程序设计。
中央空调水泵变频调速控制系统的经济性十分可观,将会具有很好的前景和开阔的市场。
该论文有图43幅,表1个,参考文献31篇。
关键词:中央空调变频调速可编程控制器Central Air conditioning’s Water Pump Frequency Control of Motor Speed Control System Design Based on PLCAbstractWith the continuous progress in science and technology and improvement of the quality of life, the central air conditioning has gradually entered the people's vision, which has become an important part of people’s life . At the same time ,the energy it consumes also caused concern in the community.The energy saving problem of central air-conditioning has become the key problem that people expect to solve .Central air-conditioning system which is based on variable frequency technology in a certain extent greatly can reduce energy consumption., It adopts speed-adjusted system through frequency conversion ,which on the one hand brings the success of the motor soft start,and on the other hand which also reduce the vibration and abrasion and prolongs the life of the motor. Central air-conditioning pump variable frequency technology is an effective way to save energy.Moreover,it has get the support of national policy and it has been on behalf of the future direction of energy-saving air-conditioning industry technical.This graduation design is mainly designed by Siemens S7-200 cpu226 which is used to control element for the research and design of central air conditioning water pump frequency control of motor speed control system. The design in this thesis will explains the principle ,model selection and parameter design of the converter and the programmable controller.The design will focus on the completion of PLC hardware circuit diagram and program design.The economy of the central air conditioning water pump frequency conversion speed control system is very considerable which will have a very good prospect and open market.Key Words: C entral Air Conditioning Variable Frequency Speed Control Programmable Controller目录摘要........................................................... I Abstract ......................................................... II 目录.......................................................... I II 1绪论 (1)1.1设计中央空调变频调速系统的意义 (1)1.2变频调速技术的简单介绍 (1)1.3本文的主要工作 (2)1.4本章小结 (3)2中央空调系统方案 (4)2.1中央空调系统构成 (4)2.2中央空调变频控制系统的PID构架 (4)2.3总体设计方案的确定 (5)2.4本章小结 (6)3设计中相关器件型号的选择 (7)3.1可编程控制器型号的选择 (7)3.2 I/O模块型号的选择 (10)3.3温度变送器型号的选择 (11)3.4变频器的型号的选择 (12)3.5本章小结 (13)4 硬件部分设计 (14)4.1硬件系统的简述 (14)4.2 PLC控制电路的模块设计 (14)4.3主电路模块 (16)4.4热电阻与EM231硬件连接图 (17)4.5温测模块和水泵调节模块 (17)4.6本章小结 (18)5系统软件的梯形图设计 (19)5.1主程序设计 (19)5.2 PID控制的设计及实现 (25)5.3 A/D和D/A转换模块程序 (33)5.4中断服务程序 (34)5.5本章小结 (36)附录1电路图 (38)附录2梯形图 (40)附录3 指令语句 (52)附录4器件单 (65)参考文献 (66)致谢 (68)1绪论1.1设计中央空调变频调速系统的意义变频调速在减少中央空调能耗达到节能的目的方面有着重要的作用,另一方面,它在我国提倡的的可持续发展上也做出了巨大的贡献[1][4]。
摘要现代科学是一个以自动化设备控制系统为核心的工业科学。
工业自动化技术对工业生产过程实现测量、控制、优化和决策,使企业实现“好、省、多、快”,提升企业的市场竞争力.因此“国家中长期科技发展规划”已明确规定,工业自动化技术是21世纪现代装备制造业中最重要的科学工业技术之一,而PLC占据主导地位。
PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置,它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
本次基于CompactLogix风动模型控制器的设计,主要内容是对PLC进行了研究,通过搭建DeviceNet网络,通过对CompactLogix 可编程逻辑控制器编程,控制PowerFlex变频器来驱动风机模型,风机转动改变模型箱的压强,从而使小球运动并悬浮于某一设定位置。
通过模型中小球的运动趋势来展现了抽象的运动控制,使得能够更直观的看到运动控制的功效.关键词:CompactLogix、变频控制、自动化、风机summaryModern science is a scientific industry as the core of automation equipment control system. Industrial automation technology achieves measurement, control,optimization and decision for industrial producing process. And makes enterprises realize ”good, province, much and fast",and improve enterprises' market competitiveness。
基于PLC变频调速恒压供水系统的设计毕业设计(论文)洛阳理工学院毕业设计(论文)基于PLC变频调速恒压供水系统的设计摘要随着社会经济的迅速发展,人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高。
再加上目前能源紧缺,利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。
论文分析了采取变频调速方式实现恒压供水相对于传统的阀门控制恒压供水方式的节能机理。
通过对变频器内置PID模块参数的预置,利用远传压力表的水压反馈量,构成闭环系统,根据用水量的变化采取PID调节方式,在全流量范围内利用变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合,实现恒压供水且有效节能。
依据供水要求,设计了一套由PLC、变频器、远传压力表、多台水泵机组等主要设备构成的全自动变频恒压供水,具有全自动变频恒压运行、自动工频运行和现场手动控制等功能。
关键词:可编程序控制器, 变压变频调速, 恒压供水, PLCI洛阳理工学院毕业设计(论文)PLC-BASED INVERTER CONTRL CONSTANT PRESSURE WATER SUPPLYSYSTEM DESIGNABSTRACTWith the rapid socio-economic development of water quality and water supply systems to improve reliability requirements. In addition, the current energy shortage, the use of advanced automation technology, control technology and communication technology, the design of high performance, high energy, able to adapt to different areas of constant pressure watersupply system has become an inevitable trend.Paper analyzes the way VVVF speed control constant pressure water supply compared with the traditional way of constant pressure water supply valve to control the energy-saving mechanism. Converter built by the preset parameters of PID module, using the hydraulic pressure gauge feedback Fareast one volume, constitute a closed-loop system, in accordance with changes in water consumption. In this paper, based on water requirements, the design of a set by the PLC, frequency converter, Far Easton pressure, multi-pump unit consisting of major equipment such as automatic frequency conversion constant pressure water supply, with automatic constant frequency operation, automatic frequency run and on-site features such as manual control.KEY WORDS:: programmable logic controller, VVVF speed control, constant pressure water supply, PLCII洛阳理工学院毕业设计(论文)目录前言 ................................................. 1 第1章绪论 (2)1.1 本课题设计的背景 ................................ 2 1.2 本课题设计的内容 .. (3)1.2.1 恒压供水系统的选型 ........................ 3 1.2.2 系统的硬件设计 ............................ 3 1.2.3 系统的软件设计 ............................ 3 1.3 系统控制的原理 .................................. 3 第2章系统的硬件设计 (5)2.1 恒压供水系统的基本构成 .......................... 6 2.2 可编程控制器(PLC)的选型 (9)2.2.1 PLC概述 ................................... 9 2.2.2 PLC的选型 ................................. 9 2.3 PLC模拟量控制单元的配置以及应用 ............... 12 2.4供水系统主要器件选型 ........................... 14 2.5 PLC及变频器控制电路 (15)2.5.1 供水系统电气主电路 ....................... 15 2.5.2 供水系统控制电路 ......................... 16 2.6 硬件接线图 ..................................... 17 2.7 控制系统的I/O点及地址分配 ..................... 19 第3章系统的软件设计 (22)3.1 PLC梯形图设计 (22)3.1.1 梯形图绘制 ............................... 22 3.1.2 梯形图指令 ............................... 25 3.1.3 程序的结果以及程序功能的实现 ............. 28 3.2 系统工作流程图 .................................29 3.3 控制系统程序设计 (30)3.3.1 启动程序 (30)III洛阳理工学院毕业设计(论文)3.3.2 水泵切换程序 ............................. 31 3.3.3 逐台停泵程序 ............................. 31 3.3.4 故障处理 (31)第4章系统调试 (32)4.1 PLC程序的运行和模拟调试 ....................... 32 4.2 系统总体调试 ................................... 32 结论 ................................................ 33 谢辞 ................................................. 34 参考文献 .............................................. 35 外文资料翻译 (36)IV洛阳理工学院毕业设计(论文)前言随着各住宅小区的宿舍楼等一座座高楼拔地而起,相应的生活用水量也大幅度增加。
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%000010=-=-=∆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,减少冷却水流量;当中中央空调冷却水出水温度高时,加大冷却水流量,在保证中中央空调机组正常工作的前提下,达到节能增效的目的。
控制原理说明如下:PLC控制器通过温度模块及温度传感器将冷冻机的回水温度和出水温度读入控制器内存,并计算出温差值;然后根据冷冻机的回水与出水的温差值来控制变频器的频率,以控制电机转速,调节出水的流量,控制热交换的速度;温差大,说明室内温度高系统负荷大,应提高冷冻泵的转速,加快冷冻水的循环速度和流量,加快热交换的速度;反之温差小,则说明室内温度低,系统负荷小,可降低冷冻泵的转速,减缓冷冻水的循环速度和流量,减缓热交换的速度以节约电能。
由于冷冻机组运行时,其冷凝器的热交换量是由冷却水带到冷却塔散热降温,再由冷却泵送到冷凝器进行不断循环的。
冷却水进水出水温差大,说明冷冻机负荷大,需冷却水带走的热量大,应提高冷却泵的转速,加大冷却水的循环量;温差小,则说明,冷冻机负荷小,需带走的热量小,可降低冷却泵的转速,减小冷却水的循环量,以节约电能。
通过温度传感器PT100将温度信号经过变送器和A/D转换模块传送到PLC 中进行处理,然后由PLC将控制信号送至变频器中,变频器根据控制信号做出相应的频率调整,实现对水泵电机转速的控制。
主要工作有:温度检测部分设计;选择变频器;设计主电路;选择PLC器件并选择扩展模块;I/O口的分配及输入输出接口电路的设计;报警等接口设计;编制设计PLC程序;系统仿真。
2 系统原理分析及方案设计2.1 中央空调结构原理中央空调是由一台主机通过风道过风或冷热水管或管线连接多个末端的方式来控制不同的房间以达到室内空气调节目的的空调。
一般酒店,大型商场用的是风管试的中央空调,它的原理是主机通过通往各个空间区域的通风管道将处理后的冷热空气输送到位。
它的优点是成本低、操控简便、噪音低,最主要的缺点是:各个区域(房间)控温不准确。
中央空调的工作原理与家用一样,都是利用冷媒(运输热量的媒质叫冷媒)的物理原理把室内的热量带到室外去达到制冷的效果。
中央空调工作原理如图2-1所示。
冷却塔空调主机风机盘管风机盘管冷却泵冷冻泵冷却水回水冷冻水出水冷却水冷冻水冷却水进水冷冻水回水房间图2-1 中央空调工作原理 中央空调系统主要由冷冻主机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统、风机和冷却塔等组成。