中央空调智能控制系统设计开题报告

广东岭南职业技术学院

毕业论文（设计）开题报告

论文（设计）名称：中央空调智能控制系统设计学生：

指导教师：

二级学院：现代制造学院

一、同类研究的现状与存在问题分析

1.研究意义

中央空调系统的设计通常按建筑物所在地的极端气候条件来计算其最大负荷，并由此确定空调主机的装机容量及空调水系统的供水流量。然而，实际上每年只有极短时间出现最大冷负荷（或最大热负荷）的情况，绝大多数中央空调系统在大部分时间是在部分（低）负荷状态下运行，实际空调负荷平均只有设备设计能力的50%左右，因此出现了“大马拉小车”的现象，不但浪费大量能源，而且还带来设备磨损，缩短寿命等一系列问题。长期以来，当季节交替、气候变化、昼夜轮回以及空调实际使用面积发生变化时，中央空调系统仍工作在固有的运行模式下，不能实现冷媒流量跟随末端负荷的变化而动态调节，造成了巨大的能源浪费。

广州地处华南，年平均温度为22℃，夏季7月，月平均气温28.6°C，每年的1月，月平均气温13.6°C，年极端最高温度39.1℃，年极端最低温度0℃，四季温差较大。在这种地理环境和气候条件下，开机时间变化等多种因素，导致广州某大厦的中央空调负荷波动较大，如果仅依靠人工手段对空调系统进行控制和管理，不能实现空调冷量（或热量）的供应随负荷的变化而调节，就会浪费大量能源。尽管现在许多空调主机已能够根据负荷变化自动随之加载或减载，但与空调主机相匹配的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机却不能跟随负荷的变化自动调节负载，仍然造成了输送能量的很大浪费。

2.同类研究的现状

多元混合控制对PLC控制器或智能控制器及其输入、输出口的硬件配置，对控制软件的设计和编程的要求趋于高级化；造成控制系统研发、制造成本的增加。高级化的配置用于较简单系统时，硬件和软件资源闲置严重。

多元混合控制下的操作界面，经常包含控制面板上数量众多的按钮、开关、指示灯等，需靠人工操控作业，繁杂的面板控制和人工干预，加重了操作和维护人员的工作强度，存在着无意识误操作故障隐患，而防误操作设计往往顾此失彼，代价很高。针对以上问题，需要以创新、变革的思路，设计一种简约的、使用方便的、低价高效的变频调速节能控制系统。这种系统首先专注节能控制，不涉及系统中其他控制内容；其次，这种系统应该可以无缝嵌入一次动力回路，不干涉原有的动力回路控制，这种系统应该可以普遍适用于无特殊要求的交流电动机拖动系统的变频调速节能控制并尽可能实现“傻瓜机”式的操作控制。

3.同类研究存在问题分析

控制系统过于庞大繁杂，而且与受控系统原有的电气控制重复设置，过度保护或作某些不必要的替换，造成配置冗余、控制逻辑复杂化。这一问题在既有系统节能改造时尤为突出。多元混合控制必需的大量中继元件，与控制器输入、输出电变频调速智能控制节能工作站在现代商业楼宇的应用采用系统集成手段，对现代商业楼宇的能源消耗实施有效管理，直接决定着商业楼宇的运行成本和节能减排的智能化水平。本文通过对广州某大厦中央空调冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机等系统采用先进的系统集成自动化控制手段进行节能改造的案例，介绍了变频调速智能控制节能工作站在现代商业楼宇中央空调系统中的应用。分析了变频调速智能控制节能工作站的技术构成，工作原理及其节能方法和效果，为大型现代化商业楼宇节能改造解决方案提供参考和借鉴。

4.检索文献资料目录

[1]何耀东,何青.中央空调[M].北京:冶金工业出版社,2001.

[2]梁春生,智勇.中央空调变流量控制节能技术[M].北京:电子工业出版社,2005.

[3]变频调速节能工作站系统技术规范[S]

二、本论文（设计）的主要内容和摘要

1.本论文（设计）目的

变频调速智能控制节能工作站运用全局寻优节能控制原理，以模糊控制理论为基础，以计算机技术、变频调速技术和系统集成技术为技术手段，开发成一种设计简约的、方便使用的、低价高效的、具有通用功能的变频调速智能控制节能工作站。实现建筑物内和各种工业应用领域的中央空调负荷的中央空调负荷、水泵、风机、空气压缩机、石油钻机、矿用提升机、抽油机、恒压供水系统和恒压供气系统的节能控制。实现变频调速系统跟随受控系统的变化同步变化，从而达到节约能源的目的。

2.本论文（设计）的重点难点

重点：

a.建立节能运行优化控制模型

b.实现多参量闭环控制系统集成

c.完成硬件模块化、软件编程开发，以适应大规模客户定制的需要。

难点：

多元混合控制对PLC控制器或智能控制器及其输入、输出口的硬件配置，对控制软件的设计和编程的要求趋于高级化；造成控制系统研发、制造成本的增加。高级化的配置用于较简单系统时，硬件和软件资源闲置严重。多元混合控制下的操作界面，经常包含控制面板上数量众多的按钮、开关、指示灯等，需靠人工操控作业，繁杂的面板控制和人工干预，加重了操作和维护人员的工作强度，存在着无意识误操作故障隐患，而防误操作设计往往顾此失彼，代价很高。

针对以上问题，需要以创新、变革的思路，设计一种简约的、使用方便的、低价高效的变频调速节能控制系统。这种系统首先专注节能控制，不涉及系统中其他控制内容；其次，这种系统应该可以无缝嵌入一次动力回路，不干涉原有的动力回路控制，这种系统应该可以普遍适用于无特殊要求的交流电动机拖动系统的变频调速节能控制并尽可能实现“傻瓜机”式的操作控制。

3.本论文（设计）拟解决的关键问题

1)I/O地址的分配及STEP7软件进行程序编写

2)Auto CAD绘图软件

3)西门子S7-200PLC的工作原理及选型

4)各类传感器的工作原理及选型

5)变频技术及应用

4.本论文（设计）研究工作基础

6)掌握STEP7软件进行程序编写

7)掌握Auto CAC绘图软件

8)掌握西门子S7-200PLC的工作原理

9)掌握各类传感器的工作原理

三、本论文（设计）的主要阶段与进度安排及预期成果

本论文（设计）的主要阶段与进度安排

起止时间工作内容备注

12.10.25～12.12.13收集资料及方案确定

确定大体方案，查阅、PLC

的相关资料

13.03.11～

13.03.19确定整体方案确定论文的方向及细致内容要领