中央空调系统中的变频调速系统设计.

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1、本科生课程设计（论文）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

2、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；R

3、S-48521本科生课程设计（论文）目录第1章绪论第2章中央空调变频控制方案32.1概述32.2中央空调系统的结构及工作原理32.2.1中央空调系统的结构32.2.1中央空调系统的工作原理42.3中央空调变频调速的总体框图及控制方案5第3章硬件设计63.1PLC的介绍63.2电动机选择73.3温度检测模块DS18B2073.4变频器介绍及选型83.4.1变频器的简介83.4.2变频器的功能作用93.4.3变频器的控制方式93.4.4变频器原理103.4.5变频器选型11第4章变频调速系统154.1MM440系统参数设置15第5章监控系

4、统软件设计185.1MCGS组态软件简介185.2基于MCGS的中央空调变频调速系统界面设计185.3中央空调变频调速系统组态界面195.4系统背景的组态界面的设计19第6章课程设计总结21参考文献2221本科生课程设计（论文）21本科生课程设计（论文）第1章绪论能源的利用情况标志着一个国家科技进步的水平。在我国大力推广节能产品，禁止使用耗能过大的设备，提高能源的利用率，以缩短与世界先进国家的差距，为中国的现代建设提供能源的保证。但是，近年来，随着经济的进一步发展，大量的公共建筑如宾馆、写字楼、商场、餐饮酒店、运动场馆等拔地而起，中央

5、空调系统也就成为了现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一。由于近年来电价的不断上涨，造成中央空调系统运行费用急剧上升，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。据统计，中央空调的用电量占各类建筑大厦总用电量的70%以上，其中中央空调水泵的耗电量约占总空调系统耗电量的20%-40%，故节约低负荷时压缩机系统和水系统的消耗的能量，具有很重要的意义。国家“十一五”规划纲要中明确提出要把节约资源和保护环境基本国策，建设低投入、高产出，低消耗、少排放，能循环、可持续的国民经

6、济体系和资源节约型、环境友好型社会。提出了“十一五”期间单位国内生产总值能源消耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%等目标。这是针对资源环境压力日益加大的突出问题提出来的，体现了建设资源节约型、环境友好型社会的要求，是现实和长远利益的需要，具有明确的政策导向。中央空调在各大中型民用、商用建筑中的普及，带来了严重的能耗问题。中央空调系统的电耗一般占整座建筑电耗的50%～60％，建筑能耗则占全国总能耗的1/3左右，因此提高能源利用率是我国能源可持续发展的方向。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冷负荷，并

7、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的情况。因此，中央空调系统在绝大部分时间里，都是在部分负荷（远小于其额定容量）条件下运行的。据统计，实际空调负荷平均只有设备能力的50%左右，这无疑造成了大量的能源白白浪费。而且，空调水系统的水泵、风机等机电设备，长期处在工频额定状态下高速运行，机械磨损严重，导致设备故障增加和使用寿命缩短。21本科生课程设计（论文）另一方面，空调负荷又具有变动性。由于季节交替、气候变幻、昼夜轮回、使用变化（如旅游旺、淡季）及人流量增减（如宾馆入住率的变化）等各

8、种因素变化的影响，中央空调系统的负荷具有起伏变化和不恒定的特点，如果中央空调的运行方式不能根据负荷的变化而调节，始终在额定容量（即满负荷状态）下运行，也势必造成巨大的能源浪费。近年来随着IC产业的迅猛发展，变频器的价格大