中央空调自控系统设计

中央空调自控系统设计第一章中央空调的构成和工作原理1.1 中央空调的组成中央空调系统的组成主要由空调负荷，制冷机组，冷水泵，冷却水泵，冷却塔和水管道连接而成。

从大的方面来看主要有两大系统：一个是冷水系统，一个是冷却水系统。

冷水系统的动力源是冷水泵，12°C的水在冷水泵的作用下进入制冷机组，在制冷机里放热后变成7°C的水，7°C的水进入空调负荷吸热后又变成12°C 的水，重新进入制冷机组。

这样形成一个密闭的冷水循环系统。

冷却水系统的动力源是冷却水泵，冷却水泵把来自于冷却塔的32°C的冷却水泵入制冷却机组，冷却水在制冷机组中吸热后变成38°C的水，此水在冷却泵的作用下重新进入制冷机组，这样反复的运行形成冷却水系统。

与本项目控制有关的设备为：冷却泵，冷却水泵，制冷机组，冷却塔。

与本项目控制有关的设备为：冷却泵，冷却水泵，制冷机组，冷却塔。

1.2 系统特点在该系统中，冷冻泵、冷却泵、水塔风扇变频器采用开环控制，由维护人员根据季节不同和负荷的变化进行调节；风机采用温度闭环控制，可根据温度传感器的反馈值，调节风机的转速，从而使被控环境温度基本保持恒定。

TD2000变频器还提供了RS232/RS485串行接口，以便与中央控制室的微机联网，实现集中监控，使维护人员及时了解各变频器的工作状态。

冷冻机组是中央空调的“制冷源”，通往各个房间的循环水由冷冻机组进行“内部热交换”，降温为“冷冻水”，冷却水塔用于为冷冻机组提供“冷却水”“外部热交换”系统由两个循环水系统组成：1)冷冻水循环系统 2)冷却水循环系统。

1.3中央空调的工作原理1.3.1冷(热)水机组的基本工作过程室外的制冷机组对冷(热)媒水进行制冷降温(或加热升温)，然后由水泵将降温后的冷媒(热)水输送到安装在室内的风机盘管机组中，由风机盘管机组采取就地回风的方式与室内空气进行热交换实现对室内空气处理的目的。

1.3.2风管(道)式机组的基本工作过程供冷时，室外的制冷机组吸收来自室内机组的制冷剂蒸气经压缩、冷凝后向各室内机组输送液体制冷剂。

供热时，室外的制冷机组吸收来自冷凝器的制冷剂蒸气经压缩后向各室内机组输送汽体制冷剂，室内机组通过布置在天花板上的回风口将空气吸入，进行热交换后送入安装在室内各房间天花板中的风管(道)内，并通过出风口上的散流器向室内各房间输送空气。

在风管(道)上设计有新风门和排风门，可以按一定比例置换空气，以保证室内空气的质量。

1.3.3 变频器拖多机组的基本工作过程供冷时，室外的制冷机组吸收来自室内机组的制冷剂蒸气经压缩、冷凝后向各室内机组输送液体制冷剂。

供热时，室外的制冷机组吸收来自冷凝器的制冷剂蒸气经压缩后向各室内机组输送汽体制冷剂。

各室内机组通过暗装的方式布置在天花板上。

通过其回风口将空气吸入，进行热交换后送入，再从送风口将处理后的空气采取就地回风的方式送回室内。

机组在能量调节方式上由微电脑控制，室外机组的变频式压缩机根据室内冷热负荷的变化，自动调节压缩机的工作状态，以满足室内冷热负荷的要求。

第二章中央空调变频调节系统的基本考虑2.1中央空调变频调速系统的控制依据中央空调系统的外部热交换两个循环系统来完成。

循环水系统的回水与进（出）水温度之差，反映了需要进行热交换的热量。

因此，根据回水与进水（出）水温度之差来控制循环水的流动速度，从而控制了进行热交换的速度，是比较合理的控制方法。

2.2冷冻水循环系统的控制由于冷冻水的回水温度是冷冻机组“冷冻”的结果，常常是比较稳定的。

因此，单是回水温度的高低就足以反映房间内的温度。

所以，冷冻泵的变频调速系统，可以简单地根据回水温度进行如下控制：回水温度高，说明房间温度高，应该提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度；反之，回水温度低，说明房间温度低，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度，以节约能源。

简言之，对于冷冻水循环系统，控制依据是回水温度，即通过变频调速，实现水的恒温度控制。

2.3冷却水循环系统的控制由于冷却塔的水温是随环境温度而变的其单侧水温度不能准确地反映冷冻机组内产生热量的多少。

所以，对于冷却泵，以进水和回水间的温差作为控制依据，对实现进水和回水的恒温差控制是比较合理的。

温差大，说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，增大冷却水的循环速度；温差小，说明冷冻机组产生的热量小，可以降低冷却泵的转速，减缓冷却水的循环速度，以节约能源。

第三章 PLC简介和硬件软件程序计3.1 PLC简介3.1.1 PLC的结构及基本配置一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。

但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块等。

对模块式PLC，有CPU 模块、I/O模块、内存、模块、底板或机架。

无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。

1) CPU的构成PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。

CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。

2) I/O模块PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。

I/O模块集成了PLC的I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

3) PLC 的外部设备外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有三大类a)编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。

编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。

b)监控设备：有数据监视器和图形监视器。

直接监视数据或通过画面监视数据。

c)存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。

3.1.2 编程器件下面我们着重介绍三菱公司的FX2N系列产品的一些编程元件及其功能。

FX2N系列产品，它内部的编程元件，按通俗叫法分别称为继电器、定时器、计数器等，但它们与真实元件有很大的差别，一般称它们为“软继电器”。

这些编程用的继电器，它的工作线圈没有工作电压等级、功耗大小和电磁惯性等问题；触点没有数量限制、没有机械磨损和电蚀等问题。

它在不同的指令操作下，其工作状态可以无记忆，也可以有记忆，还可以作脉冲数字元件使用。

1) 输入继电器（X）PLC的输入端子是从外部开关接受信号的窗口，PLC 内部与输入端子连接的输入继电器X是用光电隔离的电子继电器，它们的编号与接线端子编号一致（按八进制输入），线圈的吸合或释放只取决于PLC外部触点的状态。

内部有常开/常闭两种触点供编程时随时使用，且使用次数不限。

输入电路的时间常数一般小于10ms。

各基本单元都是八进制输入的地址，输入为X000 ～ X007，X010 ～X017 。

它们一般位于机器的上端。

2) 输出继电器（Y）PLC的输出端子是向外部负载输出信号的窗口。

输出继电器的线圈由程序控制，输出继电器的外部输出主触点接到PLC的输出端子上供外部负载使用，其余常开/常闭触点供内部程序使用。

输出继电器的电子常开/常闭触点使用次数不限。

输出电路的时间常数是固定的。

各基本单元都是八进制输出，输出为Y000 ～Y007，Y010～Y017，它们一般位于机器的下端。

3) 辅助继电器（M）PLC内有很多的辅助继电器，其线圈与输出继电器一样，由PLC内各软元件的触点驱动。

辅助继电器也称中间继电器，它没有向外的任何联系，只供内部编程使用。

它的电子常开/常闭触点使用次数不受限制。

但是，这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动必须通过输出继电器来实现。

如图 3.1中的M300，它只起到一个自锁的功能。

在FX2N中普遍采用M0～M499，共500点辅助继电器，其地址号按十进制编号。

M300图3.13.1.3 FX2N系列的基本逻辑指令1) 输入输出指令（LD/LDI/OUT）LD与LDI指令用于与母线相连的接点，此外还可用于分支电路的起点。

OUT 指令是线圈的驱动指令，可用于输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存器等，但不能用于输入继电器。

输出指令用于并行输出，能连续使用多次。

见图3.2 ，表3.1。

表3.1 OUT指令表X000 Y000 地址指令数据0000 LD X000图3.2 OUT指令图 0001 OUT Y0002) 触点串连指令（AND/ANDI）、并联指令（OR/ORI）见表3.2。

表3.2 触电指令表AND、ANDI指令用于一个触点的串联，但串联触点的数量不限，这两个指令可连续使用。

OR、ORI是用于一个触点的并联连接指令。

见图3.3，表3.3。

表3.3 触电并联连接指令X001 X002 Y001 地址指令数据0002 LD X0010003 ANDI X002 0004 OR X003图3.3 X003 0005 OUT Y0013) 电路块的并联和串联指令（ORB、ANB）含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联连接块”，串联电路块并联连接时，支路的起点以LD或LDI指令开始，而支路的终点要用ORB指令。

将分支电路（并联电路块）与前面的电路串联连接时使用ANB指令，各并联电路块的起点，使用LD或LDI指令；与ORB指令一样，ANB指令也不带操作元件，如需要将多个电路块串联连接，应在每个串联电路块之后使用一个ANB指令。

3.1.4梯形图的编程方法梯形图的编程规则a) 每个继电器的线圈和它的触点均用同一编号，每个元件的触点使用时没有数量限制。

b) 梯形图每一行都是从左边开始，线圈接在最右边（线圈右边不允许再有接触点），见图4.4（a错误，b正确）。

a ) b）c) 线圈不能直接接在左边母线上。

d) 在一个程序中，同一编号的线圈如果使用两次，称为双线圈输出，它很容易引起误操作，应尽量避免。

3.2 PLC控制输入输出信号列表3.3 PLC控制程序编制0 LDI X0441 CJ P04 LD X0445 MPS6 LD X0007 OR Y0008 ANB9 ANI X00110 ANI X00211 OUT Y00012 MRD13 LD X00314 OR Y00115 ANB16 ANI X00417 ANI X00518 OUT Y00019 MRD20 LD X00621 OR Y00222 ANB23 ANI X00724 ANI X01025 OUT Y00226 MRD27 LD X00128 OR Y00329 ANB30 ANI X01231 ANI X01332 OUT Y00333 MRD34 LD X01435 OR Y00436 ANB37 ANI X01538 ANI X01639 OUT Y00440 MRD41 LD X01742 OR Y00543 ANB44 ANI X02045 ANI X02146 OUT Y00547 MRD48 LD X02249 OR Y00650 ANB51 ANI X02352 ANI X02453 OUT Y00654 MRD55 LD X02556 OR Y00757 ANB58 ANI X02659 ANI X02760 OUT Y00761 MRD62 LD X03063 OR Y02064 ANB65 ANI X03166 ANI X03267 OUT Y01068 MRD69 LD X03370 OR Y01171 ANB72 ANI X03474 OUT Y01175 MRD76 LD X03677 OR Y01278 ANB79 ANI X03780 ANI X04081 OUT Y01282 MPP83 LD X04184 OR Y01385 ANB86 ANI X04287 ANI X04388 OUT Y01389 LD X04490 CJ P5093 LDI X04494 AND M095 LD X00496 AND X04697 ORB98 SET M199 RST M11100 LD X044101 AND X047102 LDI X044103 AND M12104 ORB105 SET M11106 RST M1107 RST M2108 RST M3109 LD M11110 CALL P12113 LD M1114 ANI T0115 OUT T0 K18000 118 LD T0119 OUT C0 K16 122 LD C0123 OR M2124 OUT M2125 LDP M2127 RST C0129 RST M1130 RST M3131 LD M2132 CALL P2135 LD M2137 OUT T1 K18000 140 LDT1141 OUT T1 K16 144 LD C1145 OR M3146 OUT M3147 LDP M3149 RST C1151 RST M1152 RST M2153 LD M3154 CALL P31157 LD M3158 ANI T2159 OUT T2 K18000 162 LD T2163 OUT C2 K16 166 LD C2167 OR M1168 OUT M1169 LDP M1171 RST C2173 RST M2174 RST M3175 LD X044176 CJ P50179 LD X002180 OR X005181 OR X010182 OR X013183 OR X013184 OR X021185 OR X024186 OR X027187 OR X032188 OR X035189 OR X040190 OR X043191 OR M10192 MPS193 ANI X045194 OUT M0195 MPP196 OUT Y014197 LD M10198 OR M11199 RST Y000200 RST Y003201 RST Y006202 RST Y011204 OR M11 205 RST Y001 206 RST Y004 207 RST Y007 208 RST Y012 209 LD M10 210 OR M11 211 RST Y002 212 RST Y005 213 RST Y010 214 RST Y013 215 LD M8000 216 CJ P60 219 LDI X044 220 OUT Y000 221 OUT Y003 222 OUT Y006 223 OUT Y011 224 LDI X044 225 OUT Y001 226 OUT Y004 227 OUT Y007 228 OUT Y012 229 LDI X044 230 RST Y002 231 RST Y005 232 RST Y010 233 RST Y013 234 SRET235 LDI X044 236 RST Y000 237 RST Y003 238 RST Y006 239 RST Y011 240 LDI X044 241 OUT Y001 242 OUT Y004 243 OUT Y007 244 OUT Y012 245 LDI X044 246 OUT Y002 247 OUT Y005 248 OUT Y010 249 OUT Y013 250 SRET251 LDI X044 252 OUT Y000 253 OUT Y003 254 OUT Y006 255 OUT Y011257 RST Y001 258 RST Y004 259 RST Y007 260 RST Y012 261 LDI X044 262 OUT Y002 263 OUT Y005 264 OUT Y010 265 OUT Y013 266 SRET267 EN第四章信号模拟4.1上位机和下位机的通讯4.1.1 PLC和组态王的通讯简介组态王与PLC之间通信采用的是PPI通讯协议。