目录1 绪 论11.1 前 言11.2 原理简述21.3 设计目的与要求31.3.1 设计目的31.3.2 设计要求32 冷水机组42.1 工作原理42.2 风冷式冷水机42.2.1 风冷式冷水机特点42.2.1 风冷式冷水机原理52.3 水冷式冷水机52.3.1 水冷式冷水机特点52.3.2 风冷式冷水机原理52.4 冷水机组控制52.4.1机组控制62.4.2水温控制62.4.3一次泵的控制62.4.4阀门控制73 监控方案83.1 监控原理图83.2 冷水机组监控内容113.2.1 监测内容113.2.2 联锁及保护113.2.3 控制114 PLC控制134.1 PLC工作原理134.1.1 工作原理134.1.2 调试方法134.2 PLC控制系统154.2.1 起停控制过程分析154.2.2 I/O点数154.2.3 PLC型号选用164.2.4 梯形图程序175 组态监控软件设计215.1 组态软件简介215.2 力控（Force Control）组态软件225.3 系统工艺图226 总 结247 参考文献251 绪 论1.1 前 言随着信息技术的发展，使人们对赖以生存的工作和生活的建筑环境的安全性、舒适性、便捷性等诸多方面也提出了更高要求，强调高效率、低能耗的“绿色建筑”是可持续发展的目标。智能建筑便是在这样的背景下应运而生，悄悄走进了人类生存的社会。智能建筑是现代建筑技术、现代通信技术、现代计算机技术和现代控制技术等多种科学技术相结合的产物。现代建筑技术给只能就爱你住提供了一个基本的建筑物支持平台，现代通信与网络技术构成了智能建筑的“神经网络”，而由现代计算机及网络技术和现代控制技术支持的建筑设备自动化系统给传统的土木建筑在其雄伟的钢筋混凝土结构和华丽的装潢外表之上又赋予了强大的生命力和活力，才使其真正具有了智能化的色彩。这种日趋完善的智能化建筑又极大地改变着人们的生活环境和习惯，使人们在建筑环境的安全、舒适、便捷等方面得到了实惠。人们对智能建筑的功能不断提出更高的要求，推动者支持智能建筑的主要技术之一建筑设备自动化技术的不断发展。在本次冷水机组监控系统课程设计中，是在学习了建筑设备自动化课程之后，进行的一次实践学习环节，在设计中能进一步巩固理论知识，培养所学得理论知识在实际中的应用能力。并且，要能通过这次课设，掌握一般建筑电气控制控制系统的设计方法。本次课设的具体内容有以下这些，掌握冷水机组的启停控制及其工作原理，根据冷水机组实际运行的要求，制定合理的启停方案，并要绘制中央空调冷水机组的监控原理图，掌握PLC工作原理、编程、调试方法以及PLC控制系统的设计方法以及在生产设备中的应用技术。正确确定I/O点数，合理选用PLC控制器，并进行I/O地址分配，之后要正确合理的编写梯形图程序，最后要用ForceControl设计上位机监控界面，并与PLC通讯。由于水平有限，设计书难免存在不足之处，敬请指导老师批评指正并希望您提出宝贵的意见。1.2 原理简述冷水机俗称冷冻机、制冷机、冰水机、冻水机、冷却机等，因各行各业的使用比较广泛，所以名字也就多得不计其数。其性质原理是一个多功能的机器，除去了液体蒸气通过压缩或热吸收式制冷循环。蒸汽压缩冷水机组包括四个主要组成部分的蒸汽压缩式制冷循环压缩机，蒸发器，冷凝器，部分计量装置的形式从而实现了不同的制冷剂。吸收式冷水机利用水作为制冷剂，并依靠之间的水和溴化锂溶液，以达到制冷效果很强的亲和力。冷水机一般使用在空调机组和工业冷却。在空调系统，冷冻水通常是分配给换热器或线圈在空气处理机组或其他类型的终端设备的冷却在其各自的空间，然后冷却水重新分发回冷却被冷却了。在工业应用，冷冻水或其它液体的 冷却泵是通过流程或实验室设备。工业冷水机是用于控制产品，机制和工厂机械冷却的各行各业。冷水机组是以多台压缩机并联工作的形式优化了冷水机组的工作结构，从而达到高效的制冷量输出。监控系统的作用是通过对制冷机组、冷却水泵、冷却水塔、冷媒水循环泵台数的控制，在满足室内舒适度或工艺温湿度等参数的条件下，有效地、大幅度的降低冷源设备的能量消耗。1.3 设计目的与要求1.3.1 设计目的进一步掌握巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力，掌握一般建筑电气控制系统的设计方法，培养查血图书资料、工具书的能力，培养工程绘图、书写技术报告的能力。1.3.2 设计要求1. 掌握冷水机组的启停控制及其工作原理。2. 根据冷水机组实际运行的要求，制定合理的启停方案。3. 并要绘制中央空调冷水机组的监控原理图。4. 掌握PLC工作原理、编程、调试方法以及PLC控制系统的设计方法以及在生产设备中的应用技术。5. 正确确定I/O点数，合理选用PLC控制器，并进行I/O地址分配，之后要正确合理的编写梯形图程序。6. 最后要用ForceControl设计上位机监控界面，并与PLC通讯。2 冷水机组2.1 工作原理冷水机俗称冷冻机、制冷机、冰水机、冻水机、冷却机等，因各行各业的使用比较广泛，所以名字也就多得不计其数。其性质原理是一个多功能的机器，除去了液体蒸气通过压缩或热吸收式制冷循环。蒸汽压缩冷水机组包括四个主要组成部分的蒸汽压缩式制冷循环压缩机，蒸发器，冷凝器，部分计量装置的形式从而实现了不同的制冷剂。吸收式冷水机利用水作为制冷剂，并依靠之间的水和溴化锂溶液，以达到制冷效果很强的亲和力。冷水机一般使用在空调机组和工业冷却。在空调系统，冷冻水通常是分配给换热器或线圈在空气处理机组或其他类型的终端设备的冷却在其各自的空间，然后冷却水重新分发回冷却被冷却了。在工业应用，冷冻水或其它液体的 冷却泵是通过流程或实验室设备。工业冷水机是用于控制产品，机制和工厂机械冷却的各行各业。冷水机组是以多台压缩机并联工作的形式优化了冷水机组的工作结构，从而达到高效的制冷量输出。2.2 风冷式冷水机2.2.1 风冷式冷水机特点免装冷却塔，安装容易，移动方便，适合于水源缺乏免装水塔的场合。低噪音风机马达，绝佳的冷却冷凝效果，稳定节流机构，优异的防锈处理，采用欧美进口高性能压缩机，高EER值，噪声低，运行稳。2.2.1 风冷式冷水机原理风冷式冷水机是利用壳管蒸发器使水与冷媒进行热交换，冷媒系统在吸收水中的热负荷，使水降温产生冷水后，通过压缩机的作用使热量带到翅片式冷凝器，再由散热风扇散失到外界的空气中去。2.3 水冷式冷水机2.3.1 水冷式冷水机特点人体工学面板，全自动化控制，配备精密电温控制器，可长期平稳运行。采用高效传热换热器，冷量损失少，易回油，传热管不致发生冻裂优点，采用日美进口高性能压缩机，高EER值，噪声低，运行稳。2.3.2 风冷式冷水机原理水冷式冷水机是利用壳管蒸发器使水与冷媒进行热交换，冷媒系统在吸收水中的热负荷，使水降温产生冷水后，通过压缩机的作用将热量带至壳管式冷凝器，由冷媒与水进行热交换，使水吸收热量后通过水管将热量带出外部的冷却塔散失。2.4 冷水机组控制冷水机组控制子系统是整个控制系统的主要部分之一，由机组控制、水温控制及一次泵控制等环节组成。2.4.1机组控制机组控制包括每台机组自身的运行控制、机组开启的台数控制。由自身的PLC根据机组运行的自身规律和模式以及主控制器S7-200 PLc(CPU 226)的指令实现。2.4.2水温控制水温控制子系统由温度信号采集、流量信号采集、数据传输及控制软件等环节组成。在三台机组的出水管道中及输往实验室的主管道中分别设置四个温度传感器，监测四个点的温度。在输水主管道中设置一流量计，监测主管道的水流量，转换得到的温度信号及流量信号传输至主控制单元的数据采集模块，进行数据采集。S7-200 PLC(CPU 226)将数据采集得到的温度数据、流量数据和预定的水温度值作为温度控制算法方程的参数，由软件根据算法方程确定开启机组的数量、对应的机组编号和对应开启机组的能调百分比，将能调百分比传输至机组PLC，由机组PLC调节压缩机的能调百分比，实现主输水管道中的水温控制。控制算法是该环节的核心，为了能够实现通过调节压缩机的能调百分比调节水温，需要明确提供机组压缩机能调百分比与机组出水温度的关系的经验数据或实验数据。2.4.3一次泵的控制由于一次泵为定频泵，它们的控制实际是供电与断电的切换，控制程序根据确定的冷水机组开启台数，确定相应一次水泵的开启或关闭，并控制对应阀门的开关。控制由主控制器输出控制信号经由驱动模块控制一次水泵的供电与断电。2.4.4阀门控制阀门由$7-200 PLC(CPU 226)的软件通过数字IO或模拟量输出模块实现，电动阀门由数字I0模块控制，比例阀由模拟量输出模块控制。3 监控方案监控系统为集散测控系统。包括三大部分：中央集中监控环节，现场检测及控制环节，和冷水机组。1)中央集中监控环节该环节位于远地主控室，是本系统的中央控制环节，由中央控制用工业控制计算机和适配器等构成，在整个系统中处于核心的控制环节，主要功能是监控整个供水系统的运行状况。2)现场检测及控制环节该环节由现场PLC，温度、流量和压力传感器，调节阀门，交流接触器，变频器及水泵组成。3)冷水机组冷水机组是提供冷水的设备，其内置的PLC控制机组的运行，通过调节机组压缩机的能调百分比调节机组的出水温度。机组PLC可以向中央控制计算机传输工况数据实现机组运行状况的中央监测，同时可以接收中央控制计算机的机组运行设定参数设定或改变机组的运行状态。3.1 监控原理图中央空调冷水机组系统由冷媒水循环泵、通过管道系统所连接的制冷机蒸发器及用户所使用的各种冷媒水设备（如空调机和风机盘管）而组成。空调冷水机组监测与控制系统的核心任务是：1） 保证制冷机蒸发器通过足够的水量以使蒸发器正常工作，防止冻坏。2） 向冷媒水用户提供足够的水量以满足使用要求。3） 在满足使用要求的前提下尽可能减少循环水泵电耗。下图3-1为设计的一台冷却塔时冷水机组监控系统（DDC）原理图。该冷水机组系统由一台制冷机组、两台台冷却水泵、一台冷却塔和两台冷媒水泵组成。图3-1 监控图下图3-2为设计的两台冷却塔时冷水机组监控系统（DDC）原理图。该冷水机组系统由两台制冷机组、三台冷却水泵、两台冷却塔和三台冷媒水泵组成。图3-2 监控图3.2 冷水机组监控内容3.2.1 监测内容1）冷却水供、回温度2）冷媒水、冷却水供回水管水流开关信号3）冷媒水供、回水压差信号及回水流量信号4）制冷机组正常运行、故障及远程/本地转换状态5）冷却水泵、冷媒水泵、冷却塔风机工作、故障及手/自动状态。以上内容能在中央站上显示。DDC将冷却水泵、冷媒水泵、冷却塔风机电动机主电路上交流接触器的辅助触点作为开关量输入（DI信号），输出DDC监控冷媒水泵的运行状态；主电路上热继电器的辅助触点信号作为冷媒水泵过载停机报警信号。3.2.2 联锁及保护1） 根据排定的工作程序表，DDC按时起停机组。顺序控制如图：2） 通过DDC对各设备运行时间的积累，实现同组设备的均衡运行。当其中某台设备故障时，备用设备会自动投入运行，同时提示检修。3） DDC对冷却水泵、冷媒水泵、冷却塔风机的起停控制时间应与制冷机组的要求一致。4） 水泵启动后，水流开关监测水流状态，发生断水故障，自动停机。5） 设置时间延时和冷量控制上下限范围，防止机组频繁起动。3.2.3 控制1） 测量冷媒水系统供、回水温度及回水流量，计算空