中央空调温度控制系统基本设计书.doc

北京科技大学 2011-2012学年 过程控制系统工程设计论文 马赛克 马赛克 马赛克 马赛克 马赛克 2012年6月 会议室中央空调控制系统基本设计书 控制对象描述 系统设计要求如下，空调装置是数码涡旋的多联机系统，室外机有定频机3台，功率为25kw，数码涡旋机1台功率为0-30kw。室内机20台，与室外机进行CAN总线通讯。设计控制系统的目标是室内温度波动小于±1.5度，尽可能节能。 多联机俗称 “一拖多”，指的是一台室外机通过配管连接两台或两台以上室内机，室外侧采用风冷换热形式、室内侧采用直接蒸发换热形式的一次制冷剂空调系统。多联机系统目前在中小型建筑和部分公共建筑中得到日益广泛的应用。 多联机为了达到节能的目的，通过对制冷工质流量的有效控制实现压缩机和系统的变容量运行。目前，比较成熟的技术有两种：一类是变频多联机技术第二类则是数码涡旋多联机技术。 (1)变频多联机 (VRV)技术是指单管路一拖多空涧热泵系统的室外主机调节输出能力方式：1）通过改变投入工作的压缩机的数量来调节主机的容量，进行主机容量的粗调节；2）通过变频装置改变变频压缩机输入频率来改变压缩机的转速，进行主机容量的细调节；3）通过粗细配合，可以使室外主机输出能力连续线性调节 。 （2）数码涡旋技术有一独特的性能称为“轴向柔性”。这一性能使固定的涡旋盘沿轴向可以有很少量的移动，确保用最佳力使固定涡旋盘和动涡旋盘始终共同加载。在各操作条件下将这两个涡旋盘集合在一起的这一最佳力确保了数码涡旋技术的高效率。 数码涡旋操作分两个阶段：“负载状态”，此时电磁阀常闭：“卸载状态”，此时电磁阀打开。负载状态中，压缩机像常规涡旋压缩机一样工作，传递全部容量和制冷剂质流量。然而卸载状态中，无容量和制冷剂质流量通过压缩机 。通过压缩机周期性的负荷——卸载来实现变容量冷媒控制、数码涡旋压缩机 VRV变频多联机与数码涡旋多联机比较具有以下各自的特点： (1)容量输出：变频压缩机的工作频率级别范围在30赫兹到117 赫兹间，调节范围在50％—130％之间，容量输出量是间断的。当负荷突变时，压缩机的频率增加需要经过中问过渡段。容量输出不能立即响应，数码涡旋的输出在10％到100％之间。通过改变加载时的比例实现了连续的容量输出，此室内温度控制更精确，并且更加节能。 (2)能效比：变频多联机系统中变频器的损失大约占功耗的15％，从而就降低了系统的COP。变频多联机的容量调节范围狭窄,系统负荷降低到一定程度时，变频系统必须使用制冷剂的热气旁通进行容量调节，由于制冷剂的热气旁通，能量会有损耗，系统的COP降低 另外变频系统中需要注入大量的润滑油，使得系统的COP更低数码涡旋多联机没有变频器的能量损失，同时不需要热气旁通，因此没有热气旁通损失，在10％( 卸载状态时电机仍在工作，约有1 0 ％的能量损耗)到100％负荷范围内，COP 性能良好。 (3)凹油性能：变频多联机在低负荷的状态下，制冷剂流速较低，回油困难，系统一般没计有油分离器和回油循环。这对于容量越大的室外机组来说更加明显，为回气管径很大，在部分负荷情况下回气速度很低。因此，需要更频繁的回油循环，并消耗更多电力。室外机的P C B和管路十分复杂，系统的稳定性差。数码涡旋多联机在每一个循环中，总有儿秒钟的满负荷运行状态，因此回油较好。时在空载时，压缩机无排气，所以此时无润滑油排出、室外机的PCB 和管路与变频多联系统相比，显得极为简单 ( 无旁通回路 )，一个PCB就足够了，系统稳定 。 (4)除湿性 ：变频多联机在低负荷状态下运行，制冷量降低，除湿性能明显下降，数码涡旋多联机在仟何负荷的情况下，部可以保持较低的平均吸气压力和蒸发温度，从而可提供非常好的除湿性，尤其是在低负荷运行时。 数码涡旋多联机的这些特点使数码涡旋多联机得到了广泛的应用。本设计所采用的就是数码涡旋多联机技术。 2.系统结构 中央空调系统的控制有3种控制方式：早期的继电器控制系统、直接数字式控制器以及PLC(可编程序控制器)控制系统。继电器控制系统由于故障率高，系统复杂，功耗高等明显的缺点已逐渐被人们所淘汰。直接数字式控制器虽然在智能化方面有了很大的发展，但由于直接数字式控制器其本身的抗干扰能力问题和分级分步式结构的局限性而限制了其应用范围。相反，PLC控制系统以其运行可靠、使用与维护均很方便，抗干扰能力强，适合新型高速网络结构这些显著的优点使其逐步得到广泛的应用。该会议室中央空调控制系统的设计采用PLC 控制方式。 本文设计的中央空调温度控制系统主要有三菱FX2N-48MR型号的PLC、温度传感器、FX2N-4AD-PT特殊功能模块、空气压缩机（包括3台定频机和1台数码涡旋机）四部分组成。 所选用的PLC是属于模块式的，它主要包含CPU模块、I/O模