1、建筑設備自動化課程設計山東建筑大學熱能工程學院建筑設備自動化課程設計說明書題目： 制冷機房1監控設計 專業： 建筑設施智能技術 班級： 建智111 姓名： 周文圣 學號： 2011031214 指導教師： 李慧、王桂榮 熱能工程學院第一章 摘要1.1工程概況該工程為某制冷機房空調水系統，由冷水機組提供制冷量。包括三臺冷水機組、三臺冷卻水泵、三臺冷凍水泵和三臺冷卻塔。多臺冷水機組是以多臺壓縮機并聯工作的形式優化了冷水機組的工作結構，從而達到高效的制冷量輸出。1.2設計原則1.設備運行安全；2.滿足用戶的負荷需要；3.最大限度節能；1.3設計任務1.冷凍水系統監控任務（1）保證冷水機組的蒸發器通過

2、足夠的水量，以使蒸發器正常工作，防止出現凍結現象；（2）隨著用戶負荷的變化，自動調整冷水機組供冷量，調整供給用戶的冷凍水量；（3）保證用戶端一定的供水壓力；（4）在滿足使用要求的前提下，盡可能減少冷凍泵的電耗。2.冷卻水系統監控任務（1）保證冷水機組冷凝器通過足夠的水量；（2）根據室外氣候及冷負荷變化情況調節冷卻水運行工況，使冷卻水溫度在要求的范圍內； （3）根據冷水機組運行臺數，自動調節冷卻水泵和冷卻塔的運行臺數，控制相關閥門的關閉；（4）在滿足使用要求的前提下，盡可能減少冷卻泵的電耗。1.4設計內容1.根據空調機房監控要求，設計監控方案。2.確定傳感器、執行器類型，布置傳感器和執行器位置，

3、統計傳感器和執行器數量。3.根據傳感器和執行器樣本，正確選擇傳感器和執行器，列表統計編號、名稱、型號、規格、參數和生產廠家等信息。4.統計模擬量、數字量輸入輸出點數，根據PLC產品樣本選擇相應智能模塊，正確配置PLC硬件系統；繪制各模塊接線圖。繪制空調機房監控原理圖；標明數據采集點（AI、DI）、控制點（AO、DO）。第二章 監控方案2.1冷水機組冷水機組控制子系統是整個控制系統的主要部分之一，由機組控制、水溫控制及一次泵控制等環節組成。2.1.1機組控制機組控制包括每臺機組自身的運行控制、機組開啟的臺數控制。由自身的PLC根據機組運行的自身規律和模式以及主控制器S7-200 PLc的指令實現

4、。2.1.2水溫控制水溫控制子系統由溫度信號采集、流量信號采集、數據傳輸及控制軟件等環節組成。在機組的出水管道中及輸往用戶的管道中分別設置溫度傳感器、壓力變送器監測冷水機組進出口點的溫度、壓力等。在輸水主管道中設置一流量計，監測主管道的水流量，轉換得到的溫度信號、壓力信號及流量信號傳輸至主控制單元的數據采集模塊，進行數據采集。S7-200 PLC將數據采集得到的溫度數據、流量數據和預定的水溫度值作為溫度控制算法方程的參數，由軟件根據算法方程確定開啟機組的數量、對應的機組編號和對應開啟機組的能調百分比，將能調百分比傳輸至機組PLC，由機組PLC調節壓縮機的能調百分比，實現主輸水管道中的水溫控制。

5、控制算法是該環節的核心，為了能夠實現通過調節壓縮機的能調百分比調節水溫，需要明確提供機組壓縮機能調百分比與機組出水溫度的關系的經驗數據或實驗數據。2.1.3制冷機臺數控制制冷機的臺數控制方法有：操作指導法，壓差旁通閥位置控制，恒定供回水壓差的流量旁通控制法，回水溫度控制和冷量控制法。本設計采用冷量控制法原理是通過測量用戶側的供回水溫度及冷媒水流量按Q=q*c*(t2-t1)。計算實際所需冷量，由此決定水泵運行臺數。采用這種控制方法，各傳感器的設置位置是非常重要的。設置位置應保證回水流量傳感器測量的是各用戶側來的總回水流量，不包括旁通流量；回水溫度傳感器t2應該是測量用戶側來的總回水溫度，不應是

6、回水與旁通水的混合溫度。該種方法是工程中常用的一種方法。2.1.4閥門控制閥門由$7-200 PLC的軟件通過數字IO或模擬量輸出模塊實現，電動閥門由數字I0模塊控制，比例閥由模擬量輸出模塊控制。2.2檢測控制方案監控系統為集散測控系統。包括三大部分：中央集中監控環節，現場檢測及控制環節，和冷水機組。1)中央集中監控環節該環節位于遠地主控室，是本系統的中央控制環節，由中央控制用工業控制計算機和適配器等構成，在整個系統中處于核心的控制環節，主要功能是監控整個供水系統的運行狀況。2)現場檢測及控制環節該環節由現場PLC，溫度、流量和壓力傳感器，調節閥門，交流接觸器，變頻器及水泵組成。3)冷水機組冷

7、水機組是提供冷水的設備，其內置的PLC控制機組的運行，通過調節機組壓縮機的能調百分比調節機組的出水溫度。機組PLC可以向中央控制計算機傳輸工況數據實現機組運行狀況的中央監測，同時可以接收中央控制計算機的機組運行設定參數設定或改變機組的運行狀態。2.冷水機組監控功能表分水器的干管上流量檢測，1、2用戶的分水支路上溫度、壓力。集水器的干管上流量檢測，1、2用戶的分水支路上溫度、壓力。在冷水機組的出口、入口處溫度、壓力。在冷凍水泵、冷媒水泵處溫度、壓力。變頻泵處溫度、壓力。在冷卻塔處水位測量計、電磁閥。設備名稱數量監控功能AI AODIDO冷水機組2設備起停2設備狀態2手、自動狀態2故障報警2功率測

8、量2用戶側供回水總管1供水溫度檢測1回水溫度檢測1供水壓力檢測1回水壓力檢測1回水流量檢測1冷源側供回水總管1供水溫度檢測1回水溫度檢測1供水壓力檢測1回水壓力檢測1回水流量檢測1冷凍水循環水泵2設備起停2設備狀態2手、自動狀態2故障報警2功率測量2用戶側變頻泵2設備起停2設備狀態2手、自動狀態2故障報警2功率測量2冷卻水循環水泵2設備起停2設備狀態2手、自動狀態2故障報警2功率測量2冷卻塔2溫度檢測2壓力檢測2水位檢測2第三章 設備選型4.1溫度傳感器選擇：生產廠家、型號、規格、參數。4.1.1生產廠家：在網上找到“世界工廠”中找到深圳市華晨康有限公司，該公司生產各種溫度傳感器。4.1.2產

9、品型號：PT100溫度傳感器該公司生產的PT100溫度傳感器產品特征 ：1、不銹鋼套管封裝，經久耐用 2、活動螺絲固定，使用方便 3、按照國際IEC751國際標準制造，即插即用 4、多種探頭尺寸可選、適應面廣 5、高精度、高穩定、高靈敏 6、外形小巧，經濟實用  產品貨期：現貨供應，特大批量請提前通知。 4.1.3規格及參數：特性指標 測溫范圍: -200-400 探頭長度: 5cm/10cm/15cm/20cm 探頭直徑: 5mm 電

10、阻變化: 0.3851/ 安裝方式: 活動螺絲固定 螺絲規格: M8*1.0 引線長度: 一般2米，可訂制長度（專用引線） 引線接法: 三線式 接線方式: 接線叉 套管材質: 不銹鋼 傳感器件: PT（鉑） pt100溫度傳感器是一種將溫度變量轉換為可傳送的標準化輸出信號的儀表。主要用于工業過程溫度參數的測量和控制。帶傳感器的變送器通常由兩部分組成：傳感器和信號轉換器。傳感器主要是熱電偶或熱電阻；信號轉換器主要由測量單元、信號處理和轉換

11、單元組成（由于工業用熱電阻和熱電偶分度表是標準化的，因此信號轉換器作為獨立產品時也稱為變送器），有些變送器增加了顯示單元，有些還具有現場總線功能。如何安裝：pt100溫度傳感器如果由兩個用來測量溫差的傳感器組成，輸出信號與溫差之間有一給定的連續函數關系。故稱為。pt100溫度傳感器輸出信號與溫度變量之間有一給定的連續函數關系（通常為線性函數），早期生產的pt100溫度傳感器其輸出信號與溫度傳感器的電阻值（或電壓值）之間呈線性函數關系。標準化輸出信號主要為0mA10mA和4mA20mA（或1V5V）的直流電信號。不排除具有特殊規定的其他標準化輸出信號。溫度變送器按供電接線方式可分為兩線制和四線制

12、。2變送器有電動單元組合儀表系列的（DDZ-型、DDZ-型和DDZ-S型）和小型化模塊式的，多功能智能型的。前者均不帶pt100溫度傳感器，后兩類變送器可以方便的與熱電偶或熱電阻組成帶傳感器的變送器。應用范圍：醫療、電機、工業、溫度計算、阻值計算等高精溫度設備，應用范圍非常之廣泛。由于PT100熱電阻的溫度與阻值變化關系，人們便利用它的這一特性，發明并生產了PT100熱電阻溫度傳感器。它是集溫度濕度采集于一體的智能傳感器。溫度的采集范圍可以在-200+200，濕度采集范圍是0%100%。4.2壓力傳感器選擇：生產廠家、型號、規格、參數。4.2.1生產廠家：Omega壓力傳感器有多種傳感器和變送

13、器毫伏輸出壓力傳感器：最經濟的壓力傳感器，具有低輸出信號，實際輸出與壓力傳感器的輸入直接成比例電壓輸出壓力傳感器：包括信號調節功能以制造高得多的輸出，通常為0 - 5VDC或0 - 10VDC，可在更加工業化的環境中使用。電流輸出壓力傳感器：最佳使用于遠距離發送信號。常用于引線必須在1000英尺以上的應用。壓差變送器：通常用于流量測量，它們可以測量文氏管、孔或其他類型主要元素間的壓差。專用壓力傳感器：各種壓力傳感器，具有特殊功能，適于非標準應用。4.2.2型號：OMEGA的PX409系列電子氣壓計 是高精度的氣壓計，可針對實驗室 或測試應用提供三種量程：16 32 inHg、26 32 inH

14、g或0 32 inHg （絕對壓力）。配備一體化電纜的型號(PX409)的防 護等級為IP67，配備連接器的型號 （PX419和PX429）的防護等級為 IP65。它們均采用全不銹鋼結構，非 常適合用于惡劣的工業環境。它們極 高的工作溫度、廣泛的補償范圍以及 絕佳的溫度補償讓用戶可在溫度經常 變化、須監測氣壓的應用中獲得穩定 的讀數?？商峁┖练㈦妷夯螂娏鬏?出型號。以毫伏輸出壓力傳感器為例說明：1、±0.08% BSL的高精度，包括線性度、滯后性及重復性2、廣泛的溫度補償范圍： -18 85°C (0 185°F) 3、出色的溫度性能跨度： 在補償范圍內為

15、77;0.5%4、含5測量點NIST可溯源校準5、全不銹鋼接液部件6、響應時間短7、具有固態可靠性和穩定性8、400%的耐受壓力4.2.3規格及參數:輸出：     毫伏型： 10 mV/V (100 mV 10 Vdc)  放大電壓型： 0 5 Vdc或0 10 Vdc  電流環路型： 4 20 mA電源要求：     毫伏型： 5 10 Vdc (5 mA 10 Vdc)  放大電壓型：    

16、0;  0 5 Vdc電源電壓： 10 30 Vdc 10 mA      0 10 Vdc電源電壓： 15 30 Vdc 10 mA  電流環路型： 9 30 Vdc最大環路電阻 = (Vs-9) x 50；溫度高于 105°C (229°F)時為9 20 Vdc精度（綜合線性度、滯后性和重復性）：  ±0.08% BSL零點平衡： 通常為滿量程的±0.5%，最大值為 1%跨距設置： 通常為滿量程的

17、77;0.5%，最大值為1%；接頭向下，沿垂直方向校準工作溫度范圍： -45 121°C (-49 250°F) 對電壓或電流輸出為-45 115°C(-49 240°F)補償溫度： 量程> 5 psi： -29 85°C  (-20 185°F)量程 5 psi： -18 85°C (0 185°F)跨距熱效應（在補償范圍內）： 量程> 5 psi： 量程的±0.5%量程 5 psi： 量程的±

18、;1%長期穩定性（1年）： 通常為滿量程的±0.1%沖擊： 50 g，11 ms半正弦波沖擊，縱軸及橫軸振動： 5-2000-5 Hz，30分鐘的周期，曲線L，軍用標準Mil-Spec 810圖514-2-2，縱軸及橫軸響應時間： <1 ms帶寬： DC 1 kHz（常規）耐受壓力： 量程的400%破裂壓力： 6000 psia電氣終端：     PX409： 一體化2 m (6')電纜    PX41

19、9： 微型DIN    PX429： 扭鎖式對接連接器：     PX419： CX5302（內含）    PX429： PT06F10-6S（單獨銷售）環境保護：     PX409： IP67    PX419： IP65    PX429： IP65 &

20、#160;  PX459： IP65接液部件： 316不銹鋼壓力端口： ¼-18 NPT外螺紋重量： 115 200 g (4 7 oz)，取決于配置產品型號各種配置選項：電氣連接PX409 代表 3米電纜PX419 代表 微型DINPX429 代表 扭鎖（相應連接器另售）PX459 代表 M12連接器（接頭/電纜組件單獨出售）百帕（毫巴）范圍校準16B 代表 16到32 inHg26B 代表 26到32

21、inHg32B 代表 0到32 inHg16HB 代表 550到1100百帕26HB 代表 880至1100百帕32HB 代表 0到1100 hPa電力輸出V 代表 10mV/V5V 代表 0-5伏輸出10V 代表 0-10伏輸出I 代表 4-20 mA輸出精度選項代表 標準0.08的精度-EH 代表 精度為 0.05-XL 代表 0.03線性4.3流量傳感器選擇:生產廠家、型號、規格、

22、參數4.3.1生產廠家：Omega流量傳感器有多種傳感器和變送器。轉子流量計：轉子流量計測量液體和氣體的流量，具有線性刻度、相對長的測量范圍和低壓降。安裝和維護都很簡單。變截面流量計：旨在提供經濟、準確的油和水的流量指示，其中很多產品利用彈簧和活塞式組裝，使它們能夠安裝在任何位置，而且不受粘度變化的影響?；钊髁坑嫞罕O測空氣流速以確定最佳的性能、流量調節器設置或氣動系統性能。最適用于移動或工業氣動系統以及空氣動力操作的手工具系統。帶模擬輸出的流量計：內置或可選的模擬輸出用于連接以控制產品。4.3.2型號：FL-10流量計的所有部件均采用 PTFE、PFA和PCTFE制成，是高純度應用或測量腐蝕

23、性液體的最佳選擇。該產品有兩款可供選擇，一種帶有用于監測和控制流量的標準閥門，另一種不帶閥門，只用于監測流量。所有流量計均單獨經過質譜檢漏儀測試，經認證達到1 X 10-7 sccs氦氣或更高的泄漏完整性等級。 4.3.3規格及參數:刻度： 0 10標度精度： 滿量程的±5%最高溫度： 121°C (250°F)最大壓力： 6.7 bar (100 psig)泄漏完整性： 所有產品均單獨經過泄漏測試，經認證達到1 x 10-7 sccs氦氣等級外管殼： 聚碳酸酯流量管： PTFE PF

24、A浮子： PTFE接液部件： PTFE管端接頭、PCTFE導桿低流速： 144（長）x 32 mm（外徑）(5¹¹ x 1¹")高流速： 267（長）x 51 mm（外徑）(10¹ x 2")4.4水位測量計4.4.1生產廠家：Omega水位傳感器有多種傳感器和變送器。4.4.2型號：LVCN414系列是非接觸式超聲波液位控制器和變送器，提供可靠的低成本、高性能小儲罐液體處理解決方案。LVCN414目標用途是安裝在滑道、工具或機械上的小型儲罐中的過程、控制和化學品投送應用。LVCN414具有高度

25、的靈活性，適合針對浮子、傳導和壓力傳感器的系統集成或改造而設計的應用， 可通過USB連接及Windows XP兼容軟件（可從 輕松配置。LVCN414提供高精度和準確度， 支持實時/隨時測量，降低作業成本，并提高生產率。過程或控制自動化應用的液位指示可通過現場顯示屏或遠程PLC進行監視。LVCN414 是一款全面的小儲罐液位控制和測量解決方案。 4.4.3規格及參數:量程: 1.25 m (49.2")精度: 3 mm (0.125")分辨率: 0.5 mm (0.019")射束寬度: 5 cm (2")

26、死區: 5 cm (2")電源電壓: 24 Vdc，12 24 Vdc/ Vac（LVCN414-R型號）環路電阻: 最大400功耗: 0.5 W信號輸出（LVCN414和LVCN414-I）: 4 20 mA，2線（采用回路供電時）信號輸出(LVCN414-V): 0 5 Vdc、0 10 Vdc或976 2000 Hz接觸類型（LVCN414和LVCN414-R）: (4)個SPST繼電器1A模擬故障安全（LVCN414、LVCN414-I和LVCN414-V）: 滿、空或保持最后狀態繼電器故障安全（

27、LVCN414和LVCN414-R）:     斷電: 保持最后狀態    通電: 開、閉或保持最后狀態滯后（LVCN414和LVCN414-R）: 可選    配置: 通過從USB/PC Windows® 軟件進行配置溫度補償: 自動全量程溫度: -35 60°C (-31 140°F)外殼: NEMA 6P (IP68)外殼材質: PC/ABS FR耐扭

28、電纜材料: Santoprene傳感器材質: PVDF電纜長度: 1.2 m (4')過程安裝件: 1 NPT安裝墊圈: 氟橡膠類別: 通用 認證: CE4.5電磁閥傳感器選擇:生產廠家、型號、規格、參數電磁閥（Electromagnetic valve）是用電磁控制的工業設備，是用來控制流體的自動化基礎元件，屬于執行器，并不限于液壓、氣動。用在工業控制系統中調整介質的方向、流量、速度和其他的參數。電磁閥可以配合不同的電路來實現預期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系

29、統的不同位置發揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調節閥等。 電磁閥產品的主要型號有：ZCS型/ZBSF型/型ZCT型/ZCQ型/JOIISA型/RSPS型/ZS型/ADF型/MDFH型/ZC型/2W型/DFD型/DF型/RSP型/RSV型/SLDF型/ZQDF型/ZCX型/PS型/RSZF型/ZCZ型/ZCLF型/ZCSB型/231型/RSPS型/UD-C型/V2A型/RSSM型/ZQDF型/RSDF型/ZS型/ZCZP型/ZCG型/ZCZG型/RSO型/RSC型/FCD型/RSCS型/ZSH型/RSS型/ZCF型等型號電磁閥。4.5.1型號：ZCS使用流體 空氣、水、油、熱水

30、、瓦斯 動作方式 直動式 型式 常閉式 4.5.2規格及參數：流量孔徑 mm 2.5 4 16 20 25 35 40 50 CV 值 0.23 0.6 4.8 7.6 12 24 29 48 接管口徑 1/8” 1/4” 3/8” 1/2” 3/4” 1” 1-1/4” 1-1/2” 2” 使用流體粘度 20CST以下 使用壓力 水(熱水) :010 空氣 :010 油:05 Kgf/cm2 最大耐壓力 16kgf/cm2 介質溫度 -5120  使用電壓范圍 ± 10% 電壓:AC220V AC110V DC24V 其它電壓和工廠接洽本體材質 SUS304不銹鋼 (SUS316可定制) 油封材質 NBR或VITON4.6設備的安裝位置：分