西门子6ES7232-0HB22-0XA8诚信经营

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章 绪论
       中央空调是现代大型建筑物如宾馆、商场、办公楼、居民小区、工厂和其它大型建筑不可缺少的基础设施之一，它能带给人们四季如春，温馨舒适的每。中央空调是一种通过集中制冷，然后分别将冷量输送到各空调房间的设备，以调节各个空调房间内温度达到适合人办公或者生活。
        作为建筑内部重点耗能设备，中央空调系统的耗电一般要占整座建筑电耗的40%以上。而中央空调机组是以满足使用场所的大冷热量来进行设计的，而在实际应用中绝大多数用户在使用时，冷热负荷是变化的，一般与大设计供冷热量存在着很大的差异，系统各部分90%以上运行在非满载额定状态。传统的中央空调水、风系统均采用调节阀门或风门开度的方式来调节水量和风量，这种调节方式的缺点不仅是消耗大量能量，而且调节品质难以达到理想状态而导致空调的舒适度不良。
        中央空调变频节能改造投资价值极高，用户用于该产品的全部投资，可在很短的时间内通过减少能耗支出予以回收。投资收益率根据日运行时间不同，在25—40%之间。 应用交流变频技术通过对中央空调的末端空调风机箱、冷却塔风机、冷冻水/冷却水水泵、甚至主机驱动电机转速等进行控制调节，从而使空调各子系统风量、水liuliang等负荷工况参数按负荷情况得到适时调节，不但能改善系统的调节品质，达到阀门、风门节/回流调节、变极调速等落后调节方式所不能相比的调节性能，改善空调的舒适性；更能达到节约大量电能，降低设备运行噪声，延长设备使用寿命、减轻设备维护工作量及费用的理想运行效果。
        通过变频控制调节，中央空调系统的水、风系统耗电水平可降低30%~60%，主机系统可节电10%以上，总体系统节电可达40%左右。用户可在设备投运后几个运行期后，即可从节省的电费支出中收回投资。因此中央空调用户应用变频节能控制系统不仅有着良好的直接经济收益，还能达到节约能源消耗、有利于环境保护的社会效益。

第二章 中央空调系统介绍
§2.1中央空调系统简介
中央空调一般包含以下组成部分：制冷系统、冷冻水循环系统、冷却水循环系统以及风机盘管系统，某些中央空调系统还有新风机，通过控制室内CO2含量适量引入室外新风，让在室内活动的人感到舒适。
中央空调系统耗电量很大，一般占整个建筑物耗电量的40%左右，尤其是早期设计的中央空调系统，存在很大的冗余，这也是中央空调的节能之所在。
§2.2中央空调原理图及各结构的作用

图1-1 中央空调结构原理图

 制冷主机：
       制冷主机通过压缩机让制冷剂迅速冷冻循环水的温度快速降低（一般经过制冷主机制冷后的水温在7℃左右），这是中央空调冷源提供的地方，通过制冷主机冷冻的冷媒水由冷冻水泵送入空调房间。
冷冻水泵：
       制冷主机的制冷剂被降到冷却水的温度后，经过节流阀，温度变的更低，这时用水将冷量带走，这部分水称为冷冻水，冷冻水带走制冷剂的冷量后，再到空调系统末端（如风机盘管，空调机组）与空气换热，温度升高后再回到冷水机组内带走制冷剂冷量，这样构成冷冻水循环系统，在这个系统上的泵称为冷冻水泵。
冷却水泵：
       制冷剂在冷水机组里循环，经过压缩机是温度升高，这时用水将温度降下来，这部分水称为冷却水，冷却水通过冷冷却水泵把制冷主机所产生的热量带走，再经过冷却塔把热量释放到空气中，然后回到冷水机组，这样构成一个冷却水循环系统，在这个系统上的泵是冷却水泵。要清楚，空调系统通过三个循环把室内的热量传到室外：冷冻水循环，制冷剂循环，冷却水循环。
冷却塔：
       冷却塔是利用水和空气的接触，通过蒸发作用来散去制冷主机所产生的废热的一种设备。通过冷却水泵将温度较高的水送上冷却塔，通过冷却塔喷头，让水自上而下流动，一方面，通过自然空气带走水中热量；另一方面，通过冷却风机带动空气加速运动，通过空气带走热量的同时加快蒸发，让水温降低。温度降低后的冷却水再次循环进入制冷主机，带走制冷主机产生的废热，如此循环。
风机盘管：
       风机盘管空调系统是将由风机和盘管组成的机组直接放在房间内，工作时盘管内根据需要流动热水或冷水，风机把室内空气吸进机组，经过过滤后再经盘管冷却或加热后送回室内，如此循环以达到调节室内温度和湿度的目的。

第三章 中央空调系统节能可行性分析
§3.1 中央空调现状
       通常在中央空调系统设计中，建筑物的中央空调系统通常按极端环境条件去计算空调负荷，即以其大冷（热）负荷的1.1~1.5倍去确定空调主机及外围设备的额定容量。然而由于气候条件、环境温度、使用时间、空调房间内人数等因素的变化，实际出现大冷（热）负荷的时间，每年不超过10h~20h。空调冷冻、冷却水泵设计扬程和liuliang比实际需要的扬程和liuliang高出很多，空调风机的设计供风量也比实际需要的风量大

前言
汕头市梅溪桥闸于1998年重建，由12孔拦河水闸和2座船闸组成，水闸为启闭式闸门，船闸为两扇人字门，汕头市梅溪桥闸重建工程是汕头市重要的水利工程，对韩江流域防洪、防潮、抗涝、抗旱等方面起到重要的作用，特别是水闸自动化控制地实现，在粤东地区率先实现水利现代化迈出了坚实的步伐。

1.技术指标
汕头市梅溪桥闸的重建工作是在高起点、高标准的要求下设计，它造型典雅、气势雄伟。水闸均采用平板式钢板闸门，启闭机为卷扬机式，为实现闸门的自动化控制提供了有利条件。
汕头市梅溪桥闸闸门自动化有以下技术指标：
1)实现12孔闸门的远程控制。
2)闸门开度控制精度为＋1厘米。

3)实现12孔闸门的自动开启、关闭，保持上游水位波动范围为+5厘米。
4)系统故障自诊。

2.系统构成
本系统采用总线分布式控制模式，实现12孔闸门的远程集中控制。系统高层为计算机监控系统，它包括监控计算机、管理计算机、服务器、集线器，通过Ethernet 网，实现各计算机之间的通讯。控制层内由一台PLC可编程序控制器来完成，它负责12孔闸门的闸位、上下游水位、降雨量等数据的实时采集，通过DH485通讯方式，将采集数据传输给监控计算机，输出模块调解闸门的上下动作。低层为现场设备，保留现场设备原有的手动操作启闭机功能，同时增设远程接口控制电气回路，接受PLC可编程序控制器的动作。

3.控制模式
3.1 现场手动方式
现场手动方式为控制模式的，任何情况下，当现场控箱上选择现场手动操作时，远程对此闸门的操作无效，此闸门只响应现场箱上操作按钮的动作，该操作方式是原启闭机自带的功能。

3.2 远程点动方式
现场控制模式选择远程控制方式，在监控计算机选择点动操作，用鼠标单击闸门上、或下操作。

3.3 远程手动方式
现场控制模式选择远程控制方式，在监控计算机选择手动操作，用鼠标单击闸门上、下、停操作。

3.4 远程定位方式
现场控制模式选择远程控制方式，在监控计算机上选择定位操作，通过键盘输入闸门开度，鼠标单击定位操作，闸门自动运行至指定开度停止。

3.5 闸门全自动方式
现场控制模式选择远程控制方式，在监控计算机上选择自动方式，设定控制上游水位，鼠标单击自动运行后，12孔闸门进入全自动运行状态。

4.PLC系统的设计
4.1对象分析
本系统控制主对象为闸门，实现闸门的上下停等工作状态。由于远程控制，操作人员不在启闭机现场，所以确保系统安全可靠运行，
系统要知道启闭机以下各参数：
表1 单孔闸门电气控制参数：

4.2 PLC可编程序控制器选型
12孔闸门实现远程控制所需：
数字输入量DI：3X12=36
数字输出量DO：3X12=36
模拟输入量AI：5X12=60

此系统采用美国AB公司的SLC-500系列可编程序控制器，此PLC可编程序控制器为模块式可编程序控制器，可以根据DI、DO、AI点数，来配置模块使用数。

4.3PLC程序设计
采用Rslogix 500 编程软件，用梯形图方式，对闸门控制进行编程，从程序的内容上分三种形式的程序设计。
1）开环程序设计
对闸门的点动操作、手动操作、定位操作都采用开环程序设计方式。点动操作、手动操作为非定量操作，定位操作为给定量操作。由于闸门上、下运行时，闸门的惯性及闸门刹车性能不一样，所以编程时，要考虑定位控制的补偿问题，程序流程如图2。

2）闭环程序设计
为控制上游水位在控制水位，波动范围在+5厘米内，由上游实时水位、控制给定水位、12孔闸门启闭机构成一个环闭控制系统。编程选用SLC-500 CPU处理器中PID功能，输出控制12孔闸门启闭机的工作。由于水闸操作规程中只允许同时开启两孔闸门，且每次开度小于30厘米，先开中间后两边，先关两边后中间的要求，所以程序设计中注意顺序操作编程处理。

3）故障自诊设计
由于本系统为远程集中控制，闸门操作人员不在现场，闸门故障发生，要即时停止启闭机的运行，否则将发生严重事故。
根据对卷扬式启闭机现场测试，总结出以下几方面的故障类型：
①闸门卡死故障
当闸门下降时，水闸下有树木顶住平板钢板闸门，闸门不能继续下降。
②闸门超时运行故障
远程操作时，每次闸门操作不能连续运行超过一个时间，即表明闸门运行失控。
③闸门超距运行故障
每次闸门开度不能超过30厘米，开开度过大，违犯闸门操作规程。
④闸门运行超限故障
闸门一般有闸门道槽，不能超过此高度，否则闸门出槽，此为超限故障。
⑤闸门过载故障
通过对电机电流的监测，当出现较大电流时，说明电机过载。
⑥闸门钢丝绳过松故障
由于此启闭机为卷扬机式，当闸门下落时，会出现一边紧一边松，此时闸门要立即立停止。

小结：
在水闸计算机监控系统中应用PLC控制技术，对传统的启闭机进行改造，实现水闸自动化控制，特别故障自诊程序的设计，大大tigao了系统的安全性和可靠性，系统真正实现全自动的运行，当系统发生故障时，立即停止闸门的运行，同时报警信息在监控计算机中显示，提醒值班人员采取措施。

汕头市梅溪桥闸应用PLC控制技术，实现12孔水闸自动控制，此系统经历2001年“尤特”台风及洪水的考验，运行效果良好，适合大、中型水闸自动化控制技术推广。

      经常使用海为的产品，刚开始还是因为其人性化的编程界面，可以不需硬件支持的离线模拟功能，但随着业务和用途的扩展，其通讯功能和模拟量的处理功能优势就越发凸现出来，模拟量的扩展可以支持远程485控制，而且不受主机扩展能力的约束。通讯功能更是易学、易用，很容易上手。可以方便的使用自由协议和modbus协议与仪表、变送器、触摸屏、变频器等进行通讯。下面以和深圳英威滕变频器的通讯为例详细说明具体参数的应用。
 海为PLC通讯特点：
 1、内置多种通讯协议：Haiwell PLC各种型号的主机都内置Modbus 
        RTU/ASCII协议、自由通讯协议以及海为公司的HaiwellBus高速通讯协议；
 2、通讯端口可扩展：Haiwell 
        PLC各种型号的主机均自带2个通讯口（一个为RS-232，另一个为RS-485），用通讯扩展模块可扩展至5个通讯口，每个通讯端口均可用于用于编程和联网，通讯端口相互独立，均可作为主站也可作产从站；
  3、极为便利的通讯指令系统：使您无论使用何种通讯协议都只需一条通讯指令便可完成复杂的通讯功能，编程简单而程序简洁，无须再为通讯端口冲突、发送接收控制、通讯中断处理等问题烦恼，可以在程序中混合使用各种协议轻松完成您所需的各种数据交换；

英威滕变频器通讯协议介绍
英威滕变频器采用Modbus通讯协议，根据英威滕变频器说明书与通讯有关的主要参数如下：
                        P0.03  运行指令通道   2通讯指令通道
                        P3.01 频率指令选择     7 远程通讯设定
                        pc.00  广播地址         1
                        pc.01 通讯波特率设置    4  19200
                        pc.02 数据位效验设置    3  n,8,2 for RTU
                        功能地址说明：

 海为PLC与英威滕变频器通讯程序
 
        因为英威滕变频器采用Modbus通讯协议，所以海为PLC采用Modbus通讯协议与其通讯。并且不需要进行效验，非常方便。
  1、设定运行频率：使用MODW指令（Modbus写）
        根据英威滕变频器说明书，设定运行频率的参数地址为2000H。设定时采用10进制，频率数*100就是频率的设定值。例如48.50HZ,就设置为4850。
  2、启动正转运行：使用MODW指令（Modbus写）
        根据英威滕变频器说明书，运行控制的参数地址为1000H，写入值0001H表示正转。
  3、停止：使用MODW指令（Modbus写）
         根据英威滕变频器说明书，运行控制的参数地址为1000H，写入值0006H表示自由停机（紧急停机）。
  4、读取当前运行频率和各种状态：使用MODR指令（Modbus读）
          根据英威滕变频器说明书，当前运行频率的参数地址为3000H。
          设定频率地址为：3001H      实际值=显示值/100
          母线电压地址为：3002H      实际值=显示值/100
           输出电压地址为：3003H      实际值=显示值/10
           输出电流地址为：3004H      实际值=显示值/1
           运行转速地址为：3005H      实际值=显示值/10
           输出功率地址为：3006H      实际值=显示值/10
           输出转矩地址为：3007H      实际值=显示值/1

结束语：
        海为plc的大亮点就是其通讯功能的强大，在上面和英威滕变频器的通讯中就可看到，不需要复杂繁琐的中断，不需要编写通讯效验，非常的方便简单。特别需要提出的是海为plc的模拟量模块可以支持远程通讯控制，这也是很好的优势