緒論課題研究背景及意義課題研究背景與普通中央空調(diào)相比,水蓄能中央空調(diào)的一次性投資較大,但從長遠來看,因為不同的峰谷電價,電力成本保存一段時間后就足以彌補損失造成的早期投資。它可以移峰填谷，有利于優(yōu)化全社會的資源配置。同時，由于峰谷電價的差異，用戶的運行電費也大大降低。因此，推廣水蓄能和中央空調(diào)是國家和人民的雙贏之舉。水蓄能空調(diào)系統(tǒng)不僅可以緩解電力生產(chǎn)和供應(yīng)的緊張，提高發(fā)電效率，還可以降低制冷機組的容量，提高系統(tǒng)運行的可靠性，因此具有獨特的調(diào)峰效果。由于峰谷電價不同，水蓄能空調(diào)系統(tǒng)也能為廣大用戶節(jié)約一定的電費，對水蓄能空調(diào)技術(shù)的推廣應(yīng)用起到很大的推動作用。意義隨著社會的發(fā)展，人們對能源的需求越來越大。蓄水中央空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用具有一定的經(jīng)濟和社會效益，主要體現(xiàn)在以下幾個方面:1.減少對環(huán)境的污染；2.緩解電力供應(yīng)緊張的問題；3.改善制冷機組的運行效率；4.擴大空調(diào)區(qū)域的使用面積；5.節(jié)省空調(diào)用戶的電費；6.適用于負載較集中變化較大的場所；7.相對濕度較低，空調(diào)品質(zhì)提高，使中央空調(diào)綜合癥得到了有效地預(yù)防；8.應(yīng)急冷源對于空調(diào)運行的可靠性具有重要的作用；水蓄能中央空調(diào)技術(shù)的發(fā)展前景十分廣闊。我們必須抓住機遇，學習先進的水蓄能中央空調(diào)技術(shù)，朝著低成本、高效率、全自動化的方向發(fā)展，推動我國水蓄能中央空調(diào)技術(shù)達到國際先進水平。與此同時,政府應(yīng)該發(fā)布相關(guān)政策,大力推進蓄能中央空調(diào)水的優(yōu)勢,鼓勵客戶使用水蓄能中央空調(diào),做出合理的峰谷價格政策,伊菜的誘惑,緩解電力供應(yīng)短缺的問題,使我們的國家技術(shù)人員可以調(diào)查蓄水中央空調(diào)技術(shù)研究,為我國中央空調(diào)蓄能水的發(fā)展走上正軌，實現(xiàn)良性發(fā)展，取得了社會效益和經(jīng)濟效益的雙重豐收。水蓄能空調(diào)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀水蓄能空調(diào)出現(xiàn)于二十世紀三十年代，經(jīng)歷了降低中央空調(diào)投資、減緩電網(wǎng)高峰用電力、為電網(wǎng)移峰填谷和提高空調(diào)系統(tǒng)使用電的可靠性及靈活性等幾個不同的發(fā)展階段。國內(nèi)發(fā)展情況武漢市電力局在賓館、飯店、娛樂場所、大型商場等中央空調(diào)用電量較大的地方推廣使用蓄能空調(diào)。大型商場、娛樂場所、賓館、飯店使用蓄水空調(diào)的，由電力部門給予空載電力負荷管理系統(tǒng)處理。在過去的十年里，中國中央空調(diào)行業(yè)得到了飛速的發(fā)展。在中國政府和地方電力部門對蓄水空調(diào)技術(shù)的支持和重視下，蓄水空調(diào)在全國范圍內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛，蓄水空調(diào)的市場銷售空間和發(fā)展前景將更加廣闊。國外發(fā)展情況美國為了應(yīng)付全球性能源危機，率先把蓄冷技術(shù)用于建筑物空調(diào)工程。1978年，南加利福尼亞愛迪生電力公司制定了分時計費的收費措施，并于次年出版了“建筑物非峰值期降溫導(dǎo)則”。1990年，日本運行的水蓄能空調(diào)系統(tǒng)有個，到了1998年，日本擁有的水蓄能空調(diào)系統(tǒng)達到了3317個。短短幾年時間，水蓄能空調(diào)系統(tǒng)的大量增加舒緩了日本電力供應(yīng)緊張的問題。截止1993年底，日本通過使用蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，移峰電力達50萬千瓦。1.3水蓄能中央空調(diào)的運行模式1.3.1全量水蓄能模式在全蓄能模式下，蓄能時間與空調(diào)的使用時間完全交錯。夜間，冰箱在非用電高峰期開始蓄冷。在白天，蓄冷系統(tǒng)的制冷量將在高峰時段提供給空調(diào)系統(tǒng)，在此期間冰箱將停止運行。當所有的水能被蓄存時，水能蓄存設(shè)備應(yīng)承擔空調(diào)所需的全部冷卻能力。因此，蓄能設(shè)備容量最大，初期投資成本較高。它們大多用于非連續(xù)工作的空調(diào)場合，如電影院、體育館、辦公樓和商業(yè)建筑。1.3.2分量水蓄能模式部件水能蓄存方式是指制冷設(shè)備在夜間用電非高峰時段運行，并蓄存部分制冷量。在用電高峰期，部分空調(diào)負荷(高峰負荷)由存蓄設(shè)備承擔，另一部分由制冷設(shè)備承擔，冰箱在用電高峰期晝夜運行。在這種運行模式下，冷藏柜的利用率高，冷藏柜的容量小，冷藏柜的容量比常規(guī)空調(diào)冷藏柜的容量小，是一種更加經(jīng)濟有效的運行模式。2可編程控制器（PLC）2.1可編程控制器的定義可編程邏輯控制器，它主要用于代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。在傳統(tǒng)的基于繼電器的電機控制系統(tǒng)中，每當需要改變設(shè)計時，幾乎整個系統(tǒng)都要進行改造，這既費時又費力。并且由于繼電器接觸不良、磨損大、體積大等缺點，導(dǎo)致了成本高、可靠性低、不易維護等一系列問題。2.2PLC的發(fā)展趨勢1.從技術(shù)角度看，計算機技術(shù)的新發(fā)展將更多地應(yīng)用于制造和設(shè)計，將會有更多的存蓄容量，更快的計算速度，更多的智能產(chǎn)品出現(xiàn)2.從產(chǎn)品規(guī)模來看，將走向極端:超小型和超大型;從產(chǎn)品兼容性的角度來看，產(chǎn)品種類將更加豐富，規(guī)格也將更加齊全。更完善的人機界面和完善的通訊設(shè)備能更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需要。2.3PLC工作原理及其結(jié)構(gòu)2.3.1PLC工作原理它工作的連續(xù)掃描和連續(xù)循環(huán),也就是說,當PLC運行時,PLC編譯程序在用戶的程序內(nèi)存根據(jù)控制要求并將其存蓄在用戶的程序內(nèi)存,并使周期性循環(huán)掃描根據(jù)序列號或地址的指令。如果沒有跳轉(zhuǎn)指令，則按順序從第一條指令執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始下一次掃描。在每個掃描過程中，還完成了輸入信號的采樣和輸出狀態(tài)的刷新。PLC的掃描周期必須經(jīng)過輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段以及其他輔助階段，其中輸入采樣和輸出刷新在某些情況下也稱為I/O刷新。PLC的整個操作過程可以用圖中所示的操作框圖來表示圖2.1PLC運行框圖2.3.2結(jié)構(gòu)PLC的結(jié)構(gòu)如圖2.2圖2.2結(jié)構(gòu)圖2.4可編程控制器在空調(diào)控制系統(tǒng)中的作用在水蓄能中央空調(diào)控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)由下位機(現(xiàn)場控制工作站)和上位機(中央管理工作站)組成。下位機采用可編程控制器和觸摸屏，上位機采用工業(yè)計算機和打印機。系統(tǒng)配備了通信設(shè)備接口、網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等必要的附件，實現(xiàn)了冷庫系統(tǒng)的參數(shù)化和自動智能運行。下位機和觸摸屏可用于系統(tǒng)控制、參數(shù)設(shè)置和現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示。主機用于遠程管理和打印。它包含主機和觸摸屏的所有功能。工業(yè)級可編程控制器是整個系統(tǒng)的核心。水蓄能系統(tǒng)中的可編程序控制器(PLC)與雙模制冷主機控制系統(tǒng)、液晶操作屏和上位機組成網(wǎng)絡(luò)，相互通信，交換數(shù)據(jù)，形成控制系統(tǒng)。液晶操作面板具有數(shù)據(jù)修改、工作狀態(tài)切換、數(shù)據(jù)監(jiān)控等功能。上位機通過監(jiān)控組態(tài)軟件對整個過程的整體外觀、設(shè)備的運行方式、各設(shè)備的運行狀態(tài)、狀態(tài)報警、冷卻統(tǒng)計等進行監(jiān)控?？删幊炭刂破?主要是模塊化的，包括CPU模塊、I/O模塊等，PLC的一端與傳感器連接，另一端與執(zhí)行機構(gòu)連接。PLC起繼電器的作用。可編程控制器(PLC)在水蓄能中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的功能及數(shù)據(jù)顯示功能:顯示機組運行參數(shù)，包括冷水出口溫度、冷水進口溫度等信息；1.控制功能:PLC采用反饋數(shù)據(jù)(如室內(nèi)溫度等)進行PID調(diào)節(jié)，確保運行參數(shù)滿足系統(tǒng)要求；2.聯(lián)鎖和保護功能:各機組相關(guān)設(shè)備的啟停具有一定的聯(lián)鎖關(guān)系和時序，由PLC聯(lián)鎖程序完成;本課題中水蓄能中央空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計原理有以下要求：3.監(jiān)控系統(tǒng)的實用性、安全性:監(jiān)控系統(tǒng)必須滿足各種工況的要求,并確保系統(tǒng)設(shè)備的安全,經(jīng)濟運行。4.先進可靠的監(jiān)控系統(tǒng):監(jiān)控系統(tǒng)充分利用當前代表發(fā)展趨勢的先進技術(shù)，選擇適合工業(yè)應(yīng)用和成熟技術(shù)的產(chǎn)品，采用國際品牌，確保控制系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。5.監(jiān)控系統(tǒng)兼容性和可擴展性:系統(tǒng)遵循開放性原則，采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)，考慮未來發(fā)展趨勢，使系統(tǒng)具有較強的兼容性，滿足系統(tǒng)擴展的需要。2.5水蓄能中央空調(diào)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)水蓄能中央空調(diào)控制系統(tǒng)由上位機和下位機組成。上位機為中央管理工作站，采用工業(yè)級計算機。作為現(xiàn)場工作站的下位機，一般采用PLC和觸摸屏。為了滿足水蓄能系統(tǒng)參數(shù)化和自動化智能運行的要求，我們還需要在水蓄能系統(tǒng)中使用調(diào)制解調(diào)器、通信設(shè)備接口、網(wǎng)卡等附件。作為現(xiàn)場工作站，我們可以使用較低的計算機來完成系統(tǒng)控制等一系列功能。我們可以使用主機作為中央管理工作站對整個系統(tǒng)進行遠程控制，它具有主機的所有功能。在下位機控制系統(tǒng)中，可編程控制器作為整個系統(tǒng)的核心，主要作用是利用它來控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動運行，控制設(shè)備正常工作?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.3所示圖2.3水蓄能空調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.5.1上位機系統(tǒng)本項目使用GOT900觸摸屏。這一系列的觸摸屏是美麗的,機身只有4毫米厚度可以顯示顏色絢麗的圖片,可以防水,防塵,而且非常耐用,數(shù)據(jù)修改,文件處理,操作數(shù)據(jù),和其他功能,以滿足實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性,以取代許多電子設(shè)備,比如釋放按鈕,指示燈來節(jié)省大量空間。2.5.2上位機系統(tǒng)上位機主要由PC機和打印機組成，采用組態(tài)王軟件平臺。操作界面全部為中文，便于人機對話。這樣，管理人員和操作人員就可以通過個人電腦了解水蓄能系統(tǒng)的各種信息，并通過鼠標對水蓄能系統(tǒng)進行管理和控制。組態(tài)王的介紹組態(tài)王是北京亞控公司開發(fā)的一款工業(yè)組態(tài)軟件。組態(tài)王是國內(nèi)最早的組態(tài)工具，也是目前國內(nèi)所有組態(tài)軟件中最成熟的一種。它利用軟件工具對計算機和軟件的各種資源進行配置，使計算機或軟件能夠根據(jù)預(yù)設(shè)自動執(zhí)行特定的任務(wù)，滿足用戶的需求。組態(tài)王具有強大的硬件支持功能，國內(nèi)幾乎所有PLC設(shè)備都可以支持，所以本課題的上位機操作界面由組態(tài)王來做。組態(tài)王開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)軟件是一種新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)。用標準工業(yè)計算機軟硬件平臺組成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉系統(tǒng)。具有適應(yīng)性強、開放性好、易擴張、經(jīng)濟、發(fā)展周期短等優(yōu)點。一般情況下，該系統(tǒng)可分為控制層、監(jiān)控層和管理層。監(jiān)控層連接下面的控制層和上面的管理層。它不僅實現(xiàn)了對現(xiàn)場的實時監(jiān)控，而且在自動控制系統(tǒng)的傳輸和配置開發(fā)等方面發(fā)揮著重要的作用。該軟件特別考慮了圖像、數(shù)據(jù)和動畫三個方面。通過對監(jiān)控系統(tǒng)的需求和功能的分析，采用組態(tài)王設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)。組態(tài)軟件還為實驗人員提供了可視化的監(jiān)控圖像，有助于實驗人員對現(xiàn)場進行實時監(jiān)控。并且可以充分利用Windows圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫的方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等功能，可以方便地生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的配置、數(shù)據(jù)鏈接功能2.使用組態(tài)王實現(xiàn)控制系統(tǒng)實驗仿真的基本方法圖形界面設(shè)計,構(gòu)造數(shù)據(jù)庫;創(chuàng)建動畫鏈接;操作組態(tài)王軟件的開發(fā)和調(diào)試具有以下特點:所有的實驗都是由軟件實現(xiàn),而只能使用現(xiàn)有的計算機來完成實驗的自動控制系統(tǒng),從而大大減少了采購儀器的費用。該系統(tǒng)是一個中文界面，具有人機界面友好、結(jié)果可視化等優(yōu)點。對于用戶來說,操作方便和簡單的編程,靈活的參數(shù)輸入和修改,有多個或重復(fù)模擬運行控制能力,可以實時顯示參數(shù)前后系統(tǒng)特性曲線可以直觀的顯示實時趨勢曲線的控制系統(tǒng)、強大的交互能力使它在自動控制系統(tǒng)的實驗的理想效果。2.6水蓄能空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計方案冷庫控制系統(tǒng)的目的是控制制冷主機、水存蓄設(shè)備、板式換熱器、系統(tǒng)胡舒立,冷卻塔,系統(tǒng)管道調(diào)節(jié)閥,調(diào)節(jié)每個應(yīng)用程序的運行方式的水蓄存系統(tǒng),提供一個穩(wěn)定的供水溫度在最經(jīng)濟的情況下結(jié)束。同時，提高了系統(tǒng)的自動化水平，提高了系統(tǒng)的管理效率，降低了管理勞動強度。本課題的控制系統(tǒng)是在PLC的基礎(chǔ)上設(shè)計的。通過PLC對水蓄能中央空調(diào)進行控制，可以提高系統(tǒng)自動化水平，降低勞動強度。本設(shè)計的基本思想是以溫度為變量來控制蓄水中央空調(diào)。假設(shè)25攝氏度是人們?nèi)粘Ｉ畹暮线m溫度。當室溫低于25℃時，水蓄能中央空調(diào)開始蓄存水能，不需要冷卻。當室溫超過25℃時，水蓄能中央空調(diào)可開始釋放制冷量進行冷卻。根據(jù)實際情況，冷卻強度可分為三個等級。當室溫超過25攝氏度,不到28攝氏度,使用水存蓄設(shè)備融水冷卻;當室溫超過28攝氏度到30攝氏度,直接冷卻制冷主機的使用,當室溫超過30攝氏度,它需要與融水一起使用冷卻和制冷主機冷卻,溫度可以下降。另外，水蓄能中央空調(diào)也可手動控制，以上四種控制狀態(tài)均可手動選擇。控制流程如圖2.4所示圖2.4控制流程圖

3水蓄能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計3.1水蓄能中央空調(diào)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1.1溫度傳感器PT100溫度傳感器的功能是將溫度變量轉(zhuǎn)換為可以傳輸?shù)臉藴瘦敵鲂盘?。PT100溫度傳感器常用于工業(yè)過程和中央空調(diào)系統(tǒng)溫度參數(shù)的測量和控制。帶有傳感器的發(fā)射機一般由傳感器和信號轉(zhuǎn)換器組成。傳感器的主要部分是熱電偶或熱阻，信號轉(zhuǎn)換器由測量單元、信號處理單元和轉(zhuǎn)換單元組成。3.1.2水蓄能中央空調(diào)系統(tǒng)的電路設(shè)計蓄水中央空調(diào)系統(tǒng)控制系統(tǒng)的電路圖如圖3.1所示。具有手動控制、自動控制和報警功能。其中，采用PLC實現(xiàn)手動控制和自動控制，采用電路直接實現(xiàn)報警系統(tǒng)。，當電機過載引起相應(yīng)的熱繼電器斷開時，則電機將停止工作，相應(yīng)的燈會亮起，同時蜂鳴器也開始鳴響。電機外殼正常時，熱繼電器恢復(fù)正常狀態(tài)，燈會熄滅，蜂鳴器停止鳴叫。圖3.1水蓄能中央空調(diào)控制系統(tǒng)電路3.1.3PLC外部接線設(shè)計圖3.2外部接線控制3.2水蓄能中央空調(diào)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計3.2.1可編程主程序設(shè)計可編程控制器PLC主程序的狀態(tài)流程圖可編程控制器PLC主程序的狀態(tài)流程圖如圖3.3所示圖3.3可編程主程序流程圖3.2.2可編程程序PLC編程軟件GXDeveloper是一款適用于三菱可編程控制器的編程軟件，支持梯形圖，指令表設(shè)計，可更改程序，監(jiān)控調(diào)試，可在其他地方讀取PLC程序?？蓪⑷庀盗蠵LC的程序數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換，使程序數(shù)據(jù)標準化，具有豐富的調(diào)試功能?？刹捎枚喾N方法與三菱PLC連接。3.2.3I/O分配表表3.1I/O分配表

4總結(jié)介紹了基于PLC的水蓄能中央空調(diào)系統(tǒng)控制系統(tǒng)的基本原理和工作過程。水蓄能中央空調(diào)系統(tǒng)對我國目前的電力短缺狀況做出了巨大的貢獻，為社會資源的合理配置提供了很大的幫助。同時，水蓄能中央空調(diào)的經(jīng)濟效益也很好。雖然一次性投資相對較高，但可以在運行中不斷為用戶節(jié)約電費。在長期積累的情況下，節(jié)省的電費可以彌補這一損失。采用PLC設(shè)備提高了自動化水平，降低了勞動強度，安裝維修方便，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。在這個項目的設(shè)計,基于plc蓄水中央空調(diào)控制系統(tǒng)自動調(diào)整每個工況的運行方式的水存蓄系統(tǒng)通過控制制冷主機、水能源存蓄設(shè)備,冷卻塔,等等,以便提供最穩(wěn)定的供水溫度在最經(jīng)濟的情況下結(jié)束。同時，提高了系統(tǒng)的自動化水平，提高了系統(tǒng)的管理效率，降低了系統(tǒng)管理的強度?？蓪⑺到y(tǒng)的裝機容量減少一半，節(jié)約變電站增加的成本和制冷機及其配套設(shè)備的投資。從運行角度看，水蓄能中央空調(diào)系統(tǒng)在電力消耗中起到了移峰填谷的作用。在空調(diào)用電量逐年快速增長的情況下，平衡城市電網(wǎng)負荷，改善日益尖銳的電力供需矛盾，無疑是一項有力的措施。參考文獻[1]蘇莘博,張林華.地源熱泵水蓄能復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)運行分析[J].山東建筑大學學報,2015(3):249-254.[2]楊益.抽水蓄能電站通風空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能探討[J].暖通空調(diào),2015(2):33-36.[3]溫昌盛.地源熱泵水蓄能復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)運行分析[J].科技尚品,2016(3).[4]凌繼紅,王瑞婷,劉亭亭,etal.地源熱泵水蓄能復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的綜合評價方法研究[J].暖通空調(diào),2018.[5]徐衛(wèi)東,陳曉佳,劉峰,etal.一種地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)智能監(jiān)控系統(tǒng)[J].[6]郭穎盼.蓄能對太陽能噴射制冷系統(tǒng)性能的影響及蓄能裝置優(yōu)化[D].2016.[7]王瑞婷.地源熱泵水蓄能復(fù)合系統(tǒng)綜合性能評價研究[D].2014.[8]全風云,唐健,胡志平,etal.抽水蓄能電站地下廠房水冷空調(diào)系統(tǒng)改造[J].水電與抽水蓄能,2015,1(3):60-64.[9]劉峰,刁乃仁,王方琳.空調(diào)水系統(tǒng)蓄能技術(shù)的應(yīng)用研究[J].建筑熱能通風空調(diào),2017(9).[10]燕勇鵬.地表水源熱泵聯(lián)合水蓄能系統(tǒng)工程設(shè)計[C]//供熱工程建設(shè)與高效運行研討會.2015.[11]孟建軍,武衛(wèi)東,唐恒博,etal.熱泵型蓄能多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)[J].制冷學報,2015(4):92-97.[12]張?zhí)?水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的運行性能分析及經(jīng)濟性評價[D].2015.[13]燕勇鵬,趙惠中.地表水源熱泵+水蓄能系統(tǒng)工程設(shè)計[J].區(qū)域供熱,2016(6).[14]雍自成.地下水電站通風空調(diào)系統(tǒng)綜合效能研究[D].[15]陳楊華,郭文帥,彭輝,etal.制冷空調(diào)用石蠟乳液的蓄能特性實驗分析[J].化工新型材料,2014(6):157-159.[16]李隆.全功能熱泵空調(diào)系統(tǒng)及其方法:.[17]Sarbu,Ioan.Areviewonsubstituti