基于PLC控制的热泵型空调初稿

1、目 录第1章、概述 2第2章、中央空调的介绍 22.1中央空调的工作原理 32.2中央空调的组成4第3章、PLC的体系结构53.1 PLC结构图 53.2 PLC的特点 53.3 PLC的基本组成及各部分作用 63.4 PLC的应用领域 93.5三菱的FX2N系列的PLC简介113.6 FX2N系统PLC具有以下几方面的优点12第4章、GX Developer软件及应用 124.1 GX-Developer编程软件的主要功能 124.2 GX-Developer 编程软件的安装 124.3 GX-Developer 编程软件的界面 134.4 工程的创建和调试范例 13第5章、基于PLC控制的中央空调系统175.1PLC控制系统功能说明 175.2冷冻主机系统变频调速主控电路185.3 I/0口信号的分配185.4控制系统的I/O接线图195.5 PLC梯形图20第6章设计小结23参考文献24第一章 概述随着我国经济的不断发展，社会高度信息化，新的高科技技术不断应用到各个方面中，使得智能化已成为一种发展的必然趋势。作为现代使人生活舒适的家用电器，空调可以说与人们的生活紧密相关。在现代社

2、会中，它已像冰箱、电视一样，成为人类不可缺少的生活电器。而热泵型中央空调具有以下特点：经济节能：每个区间末端风机盘管可自行调节温度，区间无人时可关闭，系统根据实际负荷做自动化运行，开机计费，不开机不计费，有效节约能源和运行费用。 环保：主机采用水源热泵型机组，电制冷，没有燃烧过程，避免了排污；整个系统为密闭式管路系统，可避免霉菌灰尘等杂质对系统的污染，使环境清新优美，特别适于高档别墅、高级公寓与写字楼的使用。 节约空间：主机体积小巧，不设机房，无需占用设备层，减少公用设施 和土建投资，室内末端暗藏在吊顶内，极易配合屋内装修。个性化：中央空调系统以区间为单元，满足用户不同区间需求，室内末端安装采用暗藏方式，不影响室内的审美观，不占据室内空间，适应用户的个性化需求。简化管理：采用不同区间单独控制系统为用户所有，产权关系明确，可简化空调设施管理。提升档次：中央空调主机可以避免破坏楼体的整体外观，使用户充分享受高档综合环境的同时，提升产品质量及量贩档次。可编程控制器PLC是根据顺序逻辑控制的需要发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。它具有可靠性高，操作灵活，拓展型号等

3、优点，不仅能满足设计系统的精度，还可以降低能耗，节约能源，减小运行费用等。第二章 中央空调的介绍2.1中央空调的工作原理中央空调主要由冷冻主机、冷却水塔、冷却水循环系统、冷冻水循环系统，冷却风机等部分组成。2.2中央空调的组成(1）冷冻主机冷冻主机也成为制冷装置，是中央空调的制冷源，通往各个房间的循环水由冷冻主机进行“内部热交换”，降温为“冷冻水”。（2）冷却水塔冷冻主机在制冷过程中必然会释放热量，使机组发热。冷却塔用于对冷冻主机提供“冷却水”。冷却水在盘旋流过的冷冻主机后，将带走冷冻主机产生的热量，使冷冻主机降温。（3）冷冻水循环系统有冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷冻主机流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，通过各房间的盘管，带走房间内的热量，使房间内的温度下降。同时，房间内的热量被冷冻水吸收，是冷冻水的温度升高。温度升高了的冷冻水经冷冻主机后又变成冷冻水，如此循环往复。这里，冷冻主机是冷冻水的“源”；从冷冻主机流出的水成为“出水”；经各楼层房间后流回冷冻主机的水成为“回水”。（4）冷却水循环系统冷却水循环系统由冷却泵，冷却水管道及冷却塔组成。冷却水在吸收冷冻主机释放的热量后，必将使

4、自身的温度升高。冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再将降了温的冷却水送回到冷冻机组。如此循环，带走了冷冻主机释放的热量。这里，冷却主机是冷却水的冷却对象，是“负载”，故流进冷冻主机的冷却水称为“进水”；从冷冻主机流回冷却塔的冷却水称为“回水”。回水的温度高于进水的温度，以形成温差。（5）有两种不同用途的冷却风机。盘管风机安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷却水盘管冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换。冷却塔风机用于降低冷却塔中的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。可以看出，中央空调系统的工作是一个不断的进行热交换的能量转过程。在这里，冷却水和冷冻水循环系统是能量的主要传递者。因此，对冷却水和冷冻水循环系统的控制便是中央空调控制系统的重要组成部分。两个循环水系统的控制方法基本相同。第三章 PLC的体系结构3.1 PLC结构图PLC实质上是一种被专用于工业控制的计算机，其硬件结构和微机是基本一致的。如图2.1.1所示：图2.1.1 PLC硬件的基本结构 PLC主要是模块式的，包含CPU模块、I/O模块等，PLC一端接传感器，另一端接执行

5、器，从传感器得到的数据经PLC读、运算等处理下达给执行器，执行器动作。PLC相当于 继电器的作用，其好处是可靠性高，自动化程度高、可进行网络化等。3.2 PLC的特点PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样。以通用或专用CPU作为字处理器，实现字运算和数据存储，另外还有位处理器(布尔处理器)，进行点(位)运算与控制。PLC控制一般具有可靠性高，易操作、维修，编程简单，灵活性强等特点。 3.2.1 可靠性：对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。 1)PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。 2)PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了MTTR，使可靠性提高。 3)PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。 4)PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程错误率大大降低，而为工业恶

6、劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。5)在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先进的工艺制造流水线制造；对干扰的屏蔽、隔离和滤波等；对电源的断电保护；对存储器内容的保护等。 6)PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波等；软件自诊断；简化编程语言等。 3.2.2 易操作性：PLC的易操作性表现在下列几个方面： 1)操作方便。PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。 2)编程方便。PLC有多种程序设计语言可供使图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言，十分有助于编程人员的编程。 3)维修方便。PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求减低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修

7、。 3.2.3 灵活性：PLC的灵活性表现在以下几个方面： 1)编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语一言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。 2)扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展用。3)操作的灵活性。操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。3.3 PLC的基本组成及各部分作用PLC是一种通用的工业控制装置，其组成与一般的微机系统基本相同。按结构形式的不同，PLC可分为整体式和组合式两类。整体式PLC是将中央处理单元(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体，构成主机。另外还有独立的1/0扩展单元与主机配合使用。主机中，CPU是PLC的核心，1/0单元是连接CPU与现场设备之间的接口电路，通信接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。组合式PLC将CPU单元、输入单元、输出单元、智能1/0单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块，各模块插在底板上，模块之间通过底板上的总线相互联系。装有CPU单元的底板称为CPU底板，其它称

8、为扩展底板。CPU底板与扩展底板之间通过电缆连接，距离一般不超过10m.无论哪种结构类型的PLC，都可以根据需要进行配置与组合。3.3.1 中央处理单元(CPU)：CPU在PLC中的作用类似于人体的神经中枢，它是PLC的运算、控制中心。它按照系统程序所赋予的功能，完成以下任务:(1) 接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；(2) 诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程的语法错误;(3) 用扫描的方式接收输入信号，送入PLC的数据寄存器保存起来;(4) PLC进入运行状态后，根据存放的先后顺序逐条读取用户程序，进行解释和执行，完成用户程序中规定的各种操作;(5) 将用户程序的执行结果送至输出端。现代PLC使用的CPU主要有以下几种:(1) 通用微处理器，如8080, 8088, Z80A, 8085等。通用微处理器的价格便宜，通用性强，还可以借用微机成熟的实时操作系统、丰富的软硬件资源。(2) 单片机，如8051等。单片机由于集成度高、体积小、价格低和可扩充性好，很适合在小型PLC上使用，也广泛地用于PLC的智能UO模块。(3) 位片式微处理器，如AMD2900系列等。位片式微处理器是独立于微型机的另一分支。它主要追求运算速度快，它以4位为一片。用几个位片级联，可以组成任意字长的微处理器。改变微程序存储器的内容，可以改变计算机的指令系统。位片式结构可以使用多个微处理器，将控制任务划分为若干个可以并行处理的部分，几个微处理器同时进行处理。这种高运算速度与可以适应用户需要的指令系统相结合，很适合于以顺序扫描方式工作的PLC使用。3.3.2 存储器根据存储器在系统中的作用，可以把它们分为以下3种:(1) 系统程序存储器:和各种计算机一样，PLC也有其固定的监控程序、解释程序，它们决定了PLC的功能，称为系统程序，系统程序存储器就是用来存放这部分程序的。系统程序是不能由用户更改的，故所使用的存储器为只读存储器ROM或EPROM.(2) 用户程序存储器:用户根据控制功能要求而编制的应用程序称为用户程序，用户程序存放在用户程序存储器中。由于用户程序需要经常改动、调试，故用户程序存储器多为可随时读写的RAM。由

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