自动控制系统综合实习报告 模版Word格式文档下载.docx

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）根据热量从高温物体向低温物体转移的不同方式，可分为：

蒸气压缩式制冷、吸收式制冷。

气态制冷工质（如氟利昂）经压缩机压缩成高温高压气体后进入冷凝器，与水（空气）进行等压热交换，变成低温高压液态。

液态工质经干燥过滤器去除水份、杂质，进入膨胀阀节流减压，成为低温低压液态工质，在蒸发器内气化。

液体气化过程要吸收气化潜热，而且液体压力不同，其饱和温度（沸点）也不同，压力越低，饱和温度越低。

例如，1kg的水，在绝对压力为0.00087MPa，饱和温度为5℃，气化时需要吸收2488.7KJ热量；

1kg的氨，在1个标准大气压力（0.10133MPa）下，气化时需要吸收1369.59KJ热量，温度可抵达-33.33℃。

因此，只要创造一定的低压条件，就可以利用液体的气化获取所要求的低温。

依此原理，气化过程吸取冷冻水的热量，使冷冻水温度降低（一般降为7℃）。

制冷工质在蒸发器内吸取热量，温度升高变成过热蒸气，进入压缩机重复循环过程。

蒸气压缩式制冷系统主要分为水冷式和风冷式。

图2-1中央空调工艺流程图

中央空调的外部热交换主要由两个水循环系统来完成，即冷却水循环系统和冷冻水循环系统如图2-1所示，压缩机不断的从蒸发器中抽取制冷剂蒸汽，低压制冷剂蒸汽在压缩机内部被压缩为高压蒸汽后进入冷凝器中，制冷剂和冷却水在冷凝器中进行热交换，制冷剂放热后变为高压液体，通过热力膨胀阀后，液态制冷剂压力急剧下降，变为低压液态制冷剂后进入蒸发器，在蒸发器中，低压液态制冷剂通过与冷冻水的热交换吸收冷冻水的热量，冷冻水通过盘管吹出冷风以达到降温目的，温度升高了的循环水回到冷冻主机又成为冷冻水，而变为低压蒸汽的制冷剂，在通过回气管重新吸入压缩机，开始新的一轮制冷循环。

而冷却水在与制冷剂完成热交换之后，由冷却水泵加压，通过冷却水管道到达散热塔与外界进行热交换，降温后的冷却水重新流入冷冻主机开始下一轮循环。

2.2制冷系统

吸收式制冷机主要由四个交换设备组成，即发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，它们组成两个循环环路：

制冷剂循环与吸收剂循环。

制冷剂循环属逆循环，由冷凝器、节流装置和蒸发器组成。

高压气态制冷剂在冷凝器中向冷却介质放热被凝结为液态后，经节流装置减压降温进入蒸发器；

在蒸发器内，该液体被气化为低压气态，同时吸取被冷却介质的热量产生制冷效应。

这些过程与蒸气压缩式制冷完全相同。

吸收剂循环属正循环，主要由吸收器、发生器和溶液泵组成，相当于蒸气压缩式制冷的压缩机。

在吸收器中，用液态吸收剂不断吸收蒸发器产生的低压气态制冷剂，以达到维持蒸发器内低压的目的；

吸收剂吸收制冷剂蒸气而形成的制冷剂-吸收剂溶液，经溶液泵升压后进入发生器；

在发生器中该溶液被加热、沸腾，其中沸点低的制冷剂气化形成高压气态制冷剂，进入冷凝器液化，而剩下的吸收剂溶液则返回吸收器再次吸收低压气态制冷剂。

2.3制热系统

压缩机吸入低压气体经过压缩机压缩变成高温高压气体，高温气体通过换热器把水温提高，同时高温气体会冷凝变成液体。

液体再进入蒸发器进行蒸发，（蒸发器蒸发的同时也要有换热媒体，根据换热的媒体不同机器的型号结构也不同。

常用的有风冷和地源。

）液体经过蒸发器后变成低压低温气体，低温气体再次被压缩机吸入进行压缩。

就这样循环下去，空调侧循环水就变成45-55度左右的热水了。

热水经过管道送到需要采暖的房间，房间安装有风机盘管把热水和空气进行热交换实现制热目的。

2.4水系统

水冷中央空调包含四大部件，压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器，制冷剂依次在上述四大部件循环，压缩机出来的冷媒（制冷剂）高温高压的气体，流经冷凝器，降温降压，冷凝器通过冷却水系统将热量带到冷却塔排出，冷媒继续流动经过节流装置，成低温低压液体，流经蒸发器，吸热，再经压缩。

在蒸发器的两端接有冷冻水循环系统，制冷剂在此次吸的热量将冷冻水温度降低，使低温的水流到用户端，再经过风机盘管进行热交换，将冷风吹出。

2.5风系统

新风的传输方式采用置换式，而非空调气体的内循环原理和新旧气体混合的不健康做法，户外的新颖空气经过负压方式会自动吸入室内，经过安装在卧室、室厅或起居室窗户上的新风口进入室内时，会自动除尘和过滤。

同时，再由对应的室内管路与数个功用房间内的排风口相连，构成的循环系统将带走室内废气，集中在排风口“呼出”，而排出的废气不再做循环运用，新旧风形良好的循环。

3.中央空调变频调速系统的基本控制原理

中央空调变频调速系统的控制依据是：

中央空调的外部热交换由两个循环水系统来完成。

循环水系统的回水与进水温度之差，反映了需要进行热交换的热量。

因此，根据回水与进水温度之差来控制循环水的流动速度，从而达到控制热交换的速度，是比较合理的控制方法。

3.1冷冻水循环系统的控制

由于冷冻水的出水温度是冷冻机组冷冻的结果，是比较稳定的。

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，即通过变频调速，实现回水的恒温控制。

3.2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，以进水和回水见的温差作为控制依据，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；

反之则减缓冷却水的循环速度，以节约能源。

变频器控制系统是通过安装在冷却水系统回水主管上的温度传感器来检测冷却水的回水温度，并可直接设定变频器参数使系统温度在需要的范围内，如图3-1所示：

图3-1中央空调变频控制原理图

4.中央空调变频调速系统的切换方式

中央空调的水循环系统一般都由若干台水泵组成。

采用变频调速时，可以有两种方案：

一台变频器方案和全变频方案。

4.1一台变频器方案

若干台冷却泵由一台变频器控制，若干台冷却泵由另一台变频器控制。

现对三台水泵进行控制，各台水泵之间的切换方式如下：

（1）先启动一号泵，进行恒温（差）控制。

（2）当一号泵的工作频率上升到50Hz时，就爱你个它切换到工频电源，同时将变频器的给定频率迅速降到0Hz，使二号泵与变频器相接，并开始启动，进行恒温（差）控制

（3）当二号泵的工作频率上升到50Hz时切换到工频电源；

同时将变频器的给定频率迅速将到0Hz，使三号泵与变频器相接，并开始启动，进行恒温（差）控制

（4）当三号泵的工作频率下降到设定值下限切换频率时，将一号泵停机。

（5）当三号泵的工作频率在次下降到设定频率的下限切换频率时，将二号泵停机。

这时，只有三号泵处于变频调速状态。

这种方案的主要优点是只用一台变频器，设备投资较少；

缺点是节能效果较差。

4.2全变频方案

全变频，即所有的冷冻泵和冷却泵都采用变频调速。

其切换方法如下：

（2）当工作频率上升到设定的切换上限值时，启动二号泵，一号泵和二号泵同时进行变频调速，实现恒温（差）控制

（3）当工作频率又上升到切换上限值时，启动三号泵，三台泵同时进行变频调速，实现恒温（差）控制

（4）当三台泵同时运行，而工作频率下降到设定的下限值时，可关闭三号泵，使系统进入两台运行状态，当频率继续下降到设定值下限切值时，关闭二号泵，进入单台运行状态。

全频调速系统由于每台泵都要配置变频器，故设备投资高，当节能效果要好的多。

5.中央空调控制系统设计

对于系统的恒温控制，结合工艺忽然用户实际应用要求，对中央空调的温度调节控制，可采用变频器PID运算的一种控制，也可采用变频器的多端速度进行控制。

在这里我们采用单台变频器的多段速度控制方案。

5.1中央空调控制系统的电气设计

5.1.1系统设计及接线图

根据系统控制要求进行PLC、变频器设计同时进行系统控制接线。

（1）分析电路控制要求，结合中央空调制冷原理和要求，系统的接线原理图如图5-1所示。

（2）S7-200PLC的I/O接口分配如表5-1所示。

（3）中央空调控制系统PLC状态转移图如图所示，PLC的参考程序见附录。

表5-1200PLC的I/O接口分配表

输入

输出

输入地址

元件

作用

输出地址

I0.0

SB1

停止按钮

Q0.0

KA1

M1工频

I0.1

SB2

启动按钮

Q0.1

KA2

M2变频

I0.2

SL1

温差上限

Q0.2

KA3

M2工频

I0.3

SL2

温差下限

Q0.3

KA4

M3变频

Q0.4

KA5

M3工频

Q0.5

KA6

M1变频

Q0.6

3端

变频器运行

Q0.7

5端

变频器DIN1

Q1.0

6端

变频器DIN2

Q1.1

7端

变频器DIN3

Q1.2

KA7

M4启动

Q1.3

KA8

M5启动

Q1.4

KA9

M6启动

图5-1中央空调变频调速系统电气原理图

5.1.2系统的安装调试

（1）首先将主控制回路按图进行连线，并与实际操作中情况相结合。

表5-2中央空调MM420变频器参数设置表

参数号

设定值

说明

P0003

3

用户访问所有参数

P0010

1

快速调试

P0100

功率以KW表示，频率为50Hz

P0304

380

电动机额定电压（V）

P0305

13

电动机额定电流（A）

P0307

0.55

电动机额定功率（KW）

P0309

91

电动机额定效率（%）

P0310

50

电动机额定频率（Hz）

P0311

1400

电动机额定转速（r/min）

P0700

2

命令源选择“由端子排输入”

P0701

17

DIN1选择按二进制编码选择频率+ON

P0702

DIN2选择按二进制编码选择频率+ON

P0703

DIN3选择按二进制编码选择频率+ON

P0704

DIN4运行

P0725

端子DIN输入为高电平有效

P1000

选择固定频率设定值

P1001

设定固定频率

（Hz）

P1002

40

P1003

30

P1004

25

P1005

20

P1006

15

P1007

10

P1016

固定频率方式—位0按二进制编码选择+ON

P1017

固定频率方式—位1按二进制编码选择+ON

P1018

固定频率方式—位2按二进制编码选择+ON

P1080

电动机运行的最低频率（Hz）

P1082

电动机运行的最高频率（Hz）

P1120

加速时间（S）

P1121

减速时间（S）

（2）经检查无误后方可通电。

（3）在通电后不要急与运行，应先检查各电气设备的连接是否正常，然后进行单一设备的逐个调试。

（4）按照系统要求进行PLC程序的编写并传入PLC内，并进行模拟运行调试，观察输入和输出点是否和要求一致。

（5）按照系统要求进行变频器的参数设置

（6）对整个系统进行统一调试，包括安全和运行情况的稳定性

（7）在系统正常情况下，按下合闸按钮，就开始按照控制要求运行调试。

根据程序由变频器控制高炉卷扬上料系统电动的转速，以达到多段速的控制，从而实现空调制冷系统的恒温差控制。

（8）按下停止按钮SB5，电动机停止运行。

按下分闸按钮，变频器电源断开。

5.2中央空调控制系统的软件组态

1.触摸频的对与PLC的内部变量对应，如图5-2所示：

图5-2触摸频定义变量列表

2.采用WinCC触摸频，组态画面如下图所示，其中包含主画面和温度曲线画面。

图5-3（a）主画面

图5-3（b）温度曲线画面

6总结

本文主要对中央空调的工作原理、中央空调的变频控制设计及触摸屏组态阐述。

在这两周的时间，通过组员们的合作协助，我们完成了中央空调控制系统的基本电气设计和软件组态。

经过本次课程设计，我对中央空调的工作原理有了基本的认识，对使用WinCCflexible2008进行软件组态有了初步掌握，并熟练visio、word、电气CAD等软件的使用。

附录

中央空调控制系统PLC参考程序