空调机组的自动控制系统的设计

 空调机组的自动控制系统的设计

摘要: 随着我国经济的飞速发展,工业的兴起,以及科技的进步,城镇化的趋势愈来愈快速。高楼如春后雨笋般拔地而起,城市里到处高楼林立。新型楼宇出现,是代表着工业与自动化的结合。酒店、办公大楼、电子厂房、纺织车间、生物制药厂,以及实验室。它们所需要的已经不仅仅是一个空间那么简单。对于新型楼宇来说,要有自动控制的暖通系统,保持恒温恒湿的自动调节。以便给人们一个更好的环境场所。
伴随着自动化程度的不断发展及深入,自动化控制已成为必然,对于一些特殊的厂房和房间。有着更高的洁净要求,以及恒温和恒温的要求。而空调机组的自动控制系统,根据设计要求,达到一个准确的标准值。并且实时监控,对故障报警。对   于药厂,实验室这种高标准的洁净房来说,达到了更高的精度要求。通过软件的控制,使其自控系统更为方便。让一些工业达到了好的标准,好的质量,为人们的工作也创造了更好的环境。
Selected topic significance
Abstract:With the rapid development of China's economy, the rise of industry and the progress of science and technology, the trend of urbanization is getting faster and faster. Tall buildings spring up like rain shoots, and the city is full of tall buildings. The emergence of new buildings represents the combination of industry and automation. Hotel, office building, electronics factory, textile workshop, bio-pharmaceutical factory, and laboratory. What they need is more than just a space. For new buildings, automatic control of hvac system is required to maintain constant temperature and humidity automatic regulation. In order to give people a better environment.
With the continuous development and deepening of automation, automation control has become inevitable, for some special plants and rooms. There is a higher requirement for cleanliness, as well as constant temperature and constant temperature. And the automatic control system of air conditioning unit, according to the design requirement, achieves an accurate standard value. And real-time monitoring, fault alarm. For the pharmaceutical factory, the laboratory's high standard of clean room has achieved higher precision requirements. The control of the software makes the automatic control system more convenient. Let some industry achieve good standards, good quality, and create a better environment for people's work.
 
第一章引言
1.1课题来源及研究意义
伴随着自动化程度的不断发展及深入,自动化控制已成为必然,对于一些特殊的厂房和房间。有着更高的洁净要求,以及恒温和恒温的要求。而空调机组的自动控制系统,根据设计要求,达到一个准确的标准值。并且实时监控,对故障报警。对于药厂,实验室这种高标准的洁净房来说,达到了更高的精度要求。通过软件的控制,使其自控系统更为方便。让一些工业达到了好的标准,好的质量,为人们的工作也创造了更好的环境。
1.2空调机组的研究及应用
1.2.1空调机组是什么
空调机组顾名思义,就是类似于家庭空调,但是空调机组的构造更大,并且有着其他的功能意义。而且需要的是其他系统的相互连接,来达到更好更广泛的控制需求,一般在暖通系统上应用较多。
1.2.2空调机组的应用
随着我国经济的飞速发展,工业的兴起,以及科技的进步,城镇化的趋势愈来愈快速。高楼如春后雨笋般拔地而起,城市里到处高楼林立。新型楼宇出现,是代表着工业与自动化的结合。酒店、办公大楼、电子厂房、纺织车间、生物制药厂,以及实验室。它们所需要的已经不仅仅是一个空间那么简单。对于新型楼宇来说,要有自动控制的暖通系统,保持恒温恒湿的自动调节。以便给人们一个更好的环境场所。
1.2监控点线路测试
1.3.1  PLC控制器测试
   在完成设计后,需要将已接好的端子与plc控制分离,目的是为了防止线路破损、串电或错接等情况而对控制器造成伤害。 所以在上电前需做以下工作;
1、监控点对应关系校对
按PLC接线图纸所示内容对各控制器、监控点进行校对,以确保一对一的对应关系。包含plc控制器电源、传感器电源、执行器电源。用万用表测量,对每一对线路作多次通断方法检测。
2、线路对地测试
  用绝缘表对每根线进行对地绝缘测试,确保每根线路在安装过程外保护层没有破损。
1、电源检测
  检测供电电源是否为DC24V,+/-10%。
2、状态指示检测
检测各状态指示灯是否正确。
输入输出点检测
*数字量点检测
DI点:外部短接,用调试软件检测信号是否正确;
DO点:用调试软件驱动输出信号,用万用表检测输出信号是否正确;
*模拟量点检测
AI点:通过信号发生器输入0-10VDC、4-20mA,用调试软件检测信号是否正确。
AO点:通过调试软件驱动输出信号,用万用表检测信号是否一致。
第2章硬件选型
2.1 传感器介绍和分类
此次课题的设计会用到多类传感器的选择,以及工艺上的精确要求。对于温度类的传感器,(temperature transducer)就指的是能够感受到温度,并且可以转换成为,就是可以用输出的一种信号表示的传感器。温度测量仪表的核心部分就是温度传感器,而且传感器的规格和种类特别多。通常按照它们测量的方式的不同,可分为两大类别,一:接触式、二、非接触式。按照传感器的材料不同,以及电子元件的功能特性可分为两类。即,热电阻 和 热电偶。
温度类的传感器,大体就是能够在环境中接收到环境温度,并且能将这种温度能以模拟量的方式转换成一种信号,可以用来放映的传感器。温度类的传感器类别有很多种,其中包括四个比较大的类型。
第一种,其中热电偶的类型较多,比较值得一提的是,它们的检测范围是比较宽泛的,可以从可以从-200℃~2000 C°。单从质量上来说,这种传感器所用的材料比较好,而且相对于市场,其本身也不会太贵。这样的条件,正是他在行业上被更多的使用。
第二种,IC温度传感器。相对其他三种传感器,这类传感器有着很好的工作效率,在不错的的环境下更能体现它的作用。成本也较低,但是这种类型的传感器会在工作时自己本身发热,是因为自己本身里面有一个与外部比较的数值。
在工作时,这类传感器的反应的速度会比较慢。然而,自动关闭和单一转换模式可以在需要测量的情况下,将其设定为低能耗,从而降低自身的热量。
  第三种,RTD他模拟的集成电路温度传感器的输出是非常高的线性度(如果与模拟的数字转换器结合起来,产生数字输出),与上一类传感器相比,在工作时,自己不会产生发热这类情况,因为他需要一个外部环境所给的一个参考值,和热电偶相比,他所能够工作的环境范围大大降低,大约在负的50度到145度左右。在环境工作中,最多承受大约390度的温度。但是性质是比较稳定的。
   2.2 传感器选择与类别
   接触式
我们生活中通常接触到的便是温度计这一类的传感表示数值的器件。只能是接触到要测量的对象。但在工业中,被测量的对象有时候是超高温度,人体有时无法接触,有些测量是要放到管道或者液体中,而且测量的温度的误差需要更小,接触式的温度传感器会比较直接的反应物体温度。
   不接触式
非接触式的温度传感器,顾名思义,是不直接与被测量的对象进行接触,比如这次我们研究的空调机组,被测量的是比较分散的空气,这就使得测量的对象比较分散,而且是不确定的对象。非接触式温度传感器可以测量很高的温度。
2.3 传感器参数及特点:
螺纹温度传感器JZJ-3005
技术参数:工作电源电压  DC 3-5 V 电气参数 
   这种传感器一般工作范围温度在 -50℃—+120℃ ,检测到测物体温度后,用8 ~11位数字量串行进行反馈。。 被测物体温度误差小+0.005%。
说道高精确度,硅成分的温度传感器,由于其成分天性稳定,确保了温度测量的高精确度。所以此类具有“精度高、可靠性高和稳定性强以及正温度系数”的特点。
序号 电气参数 符号 测试条件 最小值 标准值 最大值 单位
1 25℃电阻值 R25 恒温 25±0.05℃  577 603 629 Ω
2 100℃电阻值 R100 恒温 100±0.05℃ 970 1000 1030 Ω 
3 耗散系数   δ   静止空气中  1.5 /       /     mW/℃ 
4 热时间系数  τ  静止空气中   /  /              7 s 
5 绝缘电阻    /   DC=100V  100  /  /             MΩ
6 最大工作电流    Imax  /  /  /  8               mA
7 额定工作电流   IN /  /  5  /                   mA 
8 额定功率    Pmax  /   /   /  50                 mW  
9 工作温度范围    TA  -30--+180℃ 。
   采用不同的温度传感器,研发生产不同的温度报警器,应用在不同的场所,可供不同的用户选择。
   选用SIEMENS温湿度传感器
技术参数:
测量范围:温度在0°~ 40°。  湿度一般在0 ~ 100% (RH);
温度相对测量精度:±0.2°C(全测量范围);
湿度相对测量精度:不低于±3%RH
输出信号:4 ~ 20mAc
传感器工作原理:
金属膨胀原理设计的传感器;
当环境温度发生变化时,相应的扩展就产生了,因此传感器可以用不同的方式来表示反应。
双金属板的传感器;
是由两种具有不同膨胀系数的金属组成的。随着温度的变化,物质A的膨胀比其他金属要大,导致金属板弯曲。弯曲的曲率可以转换为一个输出信号。
双金属杆和金属管传感器。
随着温度的升高,金属管(1号)的长度增加,而不是扩大钢棒的长度不会增加(2号)金属的长度,因此可以通过金属线形膨胀的位置的改变。反过来,这种线性膨胀可以被转换成输出信号。
液体和气体的变形曲线设计的传感器
在温度变化时,液体和气体同样会相应产生体积的变化。
多种类型的结构可以把这种膨胀的变化转换成位置的变化,这样产生位置的变化输出(电位计、感应偏差、挡流板等等)。 
电阻传感
金属随着温度变化,其电阻值也发生变化。
对于不同金属来说,温度每变化一度,电阻值变化是不同的,而电阻值又可以直接作为输出信号。
电阻共有两种变化类型
正温度系数
温度升高 = 阻值增加
温度降低 = 阻值减少
负温度系数
温度升高 = 阻值减少
温度降低 = 阻值增加
热电偶传感;
不同材质,由于天性的稳定性不一样,所以能展现出来的效果也就不一样,比如它所能测道德温度范围。还有是否能快速的测出所在的环境温度。由两种不一样的金属材料组成,形成一个温度上的对比,能够参照对比,找出测量温度点的温度。一般来说,正常的金属材质测到温度的点位误差在,4~39/度。
  大多数情况下,对于没有特别的准确控制温度下,要测的精确度误差不会太高就可以了,。 
风阀执行器:
风阀执行器选用西门子风阀执行器,
2.4 西门子电动风阀
在空调机组的最开始部分,我们就所需要的是这种风阀。我们需要它稳定性的通过风量,不会因为温度变形。而且比较容易安装。
一、用途:在本次研究上,需要蝶阀具有很好的密闭性,。通常在管道业也会比较广泛的用到这种阀体。
二、结构特点:该阀采用特殊的结构,是一种新型的钢板焊接结构设计和制造,对于结构上比较精密,其本身耗材不多,造就他小巧的规格,对于在工艺上的安装较为方便,避免了由于高温变形的影响,操作也很方便。身体没有连接杆,螺栓等等,可靠的工作,长期的服务生活。可以安装多个媒体流。
三、工作原理:这阀门驱动装置由电机驱动,使圆板自由旋转90°范围内实现打开/关闭或调节介质流量的目的。
使用和电动风阀的特性。
2.5 电动风阀用途及特点
一、使用与阀体相同的材料用于密封圈、电动或气动变速器。阀体的材质决定了他的温度适用范围。在管道制造业,或者工业上的需求范围比较多。
其主要特点为:1、特殊的结构,以及不同的选材。2、操力矩小,操作方便,省力灵巧。3、采用适应的材料以满足低、中、高不同介质温度其及腐蚀性介质等。 
   二、电动风阀的执行机构采用一系列新型双动式电动执行机构,具有双作用单作用式(弹簧复位)、齿轮传动,安全可靠。大口径阀采用一系列气动执行器来拉动叉式驱动器。结构合理,输出扭矩大,具有双作用单作用型。1、齿轮式双活塞,输出扭矩大,体积小2,缸体选用铝金材料,重量轻,外形美观。3,可以在顶部和底部安装手动操作机构。4。齿条式连接可调节开启角度和额定流量。5可执行的可选反馈信号和各种附件实现自动操作。6, 1805211标准连接为产品的安装和更换提供了便利。7,两端的接头螺钉可使标准产品在0度和90度,可调节范围为±4度。保证阀门与阀门的同步精度四,可选择电动风阀附件,根据不同的控制和要求,可选用以下附件:截止式配件、单电子控制电磁阀、双电控制电磁阀,限位开关柜。可调附件:电动定位器、气动定位器和电动转换器。气源加工配件:空气过滤减压阀和气源处理三联体。电动风阀与电动蝶阀的区别是在空调系统中使用的第一种,而在空气系统中使用风阀,在空调水系统中使用圆盘阀。控制模式的两个执行器基本相同,都具有开关量和模数,并且没有大的差别。NT。
具体型号如下:
开关量:GEB136.1E
模拟量: GEB161.1E
技术参数:力矩15N
风阀面积 1.5 m²
角行程90°
定位时间电机驱动开阀时间:90s
防护等级 IP54
尺寸(宽x高x长)81x192x63 mm
工作电压:AC24V\DC24V
水阀蒸汽阀及执行器
  水阀,蒸汽阀及执行器品牌,
西门子牌蒸汽阀用于蒸汽中导管表面,Y型。蒸汽阀又称Y型截止阀、气动角座阀和气角座阀。蒸汽阀(以下称为角座阀)可保持流量,节省空间,它采用单作用气动执行器,具有弹簧安全保护,操作转向角阀座阀,使用时,应经常打开或经常关闭。
具体型号如下:
冷水阀:VVF47系列
蒸汽阀:VVF53系列
执行器:SKD62
2.6 压差传感器:
压差传感器 
压差传感器是一种用来测量两个压力之间差值的传感器,通常用于测量某一设备或部件前后两端的压差 。
差动传感器的工作原理是将测得的压力直接施加到传感器的膜片上,使膜片产生与翡翠成比例的微小位移,改变传感器的电容,并测量传感器的压力传感器。CER是传感器中的传感器之一。但我们很少听到这种压力传感器。它通常用于交通和运输应用中,通过监测诸如气动、轻载液压、制动压力、油压、变速器和卡车/挂车空气锁等关键系统的压力、液压、流量和水平来保持重载设备的性能。过载压力传感器是一种具有外壳、金属压力接口和高电平信号输出的压力测量装置。许多传感器配备有圆形金属或塑料外壳,外观呈圆柱形,一端为压力接口,另一端为电缆或连接器。这种重载压力传感器通常用于极端温度和电磁干扰环境的工业中,以及运输和运输的客户在控制系统中制造压力传感器。它可以测量和监测流体的压力,如冷却剂或润滑油。同时,还可以及时检测压力峰值反馈,发现系统阻塞等,使重载压力传感器及时得到发展,重载压力传感器可用于更为复杂的控制系统。设计工程师必须提高传感器的精度,降低实际应用的成本。绵羊的选择是必需的。压差传感器选用SIEMENS QBM3020压差传感器。
技术参数:
标准:正负百分之1.0 F S
精度:正负百分之0.4 F S
环境及工作参数:
工作温度范围 0 ~ ±70°C
储存温度范围 -20 ~ +70°C
 

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