TYBAZK-2大型中央空调自动控制综合实验实训装置
1、功能特点及概述:
我们为了更好地满足各大院校的教学需要,该设备配备了RS-232串行通信接口,可直接与电脑连接,由电脑控制软件控制整个实验台的运行,包括:总控台启动、制热、制冷水泵、压缩机、冷却风机、电磁阀、制冷、制热的温度设定、故障提示等。最大的特点是,通过传感器将空调状况实时反馈至电脑,能同时显示蒸发器、冷凝器、模拟锅炉、冷却塔的进出口温度,房间或风管温度、随时显示设定温度等。有利于教学记录、采样,通过打印可提供进行理论分析的依据。同时还可以在屏幕上看到的演示全过程的走向。
中央空调实验设备是将中央空调微型化,同时保持整个中央空调系统的完整性和合理性。本实验台能单独演示中央空调的夏天制冷、冬天制热循环,控制系统由电脑控制与手动控制一种手法演示。便于学员观察、了解各物理参数的变化情况和系统的工作状况。实验台增加了一些辅助结构,使其能人为地制造各种在实际中可能产生的系统故障,方便学员了解故障的产生和排除故障的方法。
我们为了更好地满足各大院校的教学需要,该设备配备了RS-232串行通信接口,可直接与电脑连接,由电脑控制软件控制整个实验台的运行,包括:总控台启动、制热、制冷水泵、压缩机、冷却风机、电磁阀、制冷、制热的温度设定、故障提示等。最大的特点是,通过传感器将空调状况实时反馈至电脑,能同时显示蒸发器、冷凝器、模拟锅炉、冷却塔的进出口温度,房间或风管温度、随时显示设定温度等。有利于教学记录、采样,通过打印可提供进行理论分析的依据。同时还可以在屏幕上看到的演示全过程的走向。
中央空调实验设备是将中央空调微型化,同时保持整个中央空调系统的完整性和合理性。本实验台能单独演示中央空调的夏天制冷、冬天制热循环,控制系统由电脑控制与手动控制一种手法演示。便于学员观察、了解各物理参数的变化情况和系统的工作状况。实验台增加了一些辅助结构,使其能人为地制造各种在实际中可能产生的系统故障,方便学员了解故障的产生和排除故障的方法。
总控台主要组成
电源总开关、电脑插口、电压表、电流表、压力表、温度控制器、温度显示器、工作指示灯、故障演示开关等。
制冷系统主要组成:
压缩机、蒸发器(透明盖)、冷凝器(透明盖)、压力控制器、毛细管、过滤器、膨胀阀、视液镜、储液器、喷淋式冷却塔、冷却一级泵、冷却二级泵、制冷一级泵、制冷二级泵等。
制热系统主要组成
电热式模拟锅炉、温度调节器、制热水泵等。
制冷、制热系统循环示教板:
分别用彩色灯光演示其循环过程。
风机盘管:
中央空调制冷、制热循环输送管路用最新型彩色铝塑管以及铜件连接,并标有明显的走向标志。输送管路经电磁阀、风机盘管输送给模拟房间、或模拟风管,根据所需要调节风速开关风量。
中央空调实验设备主要技术参数
项目
|
主要技术参数
|
制冷
|
制热
|
电 源
|
220V 50Hz
|
额定功率
|
2900W
|
2300W
|
额定电流
|
14.0A
|
11.0A
|
制 冷 剂
|
134A 5Kg
|
冷却水泵
|
2.5m?/h 扬程>15米
|
制冷风机盘管水泵
|
1.8m?/h 扬程>15米
|
制热水泵
|
1.8m?/h 扬程>15米
|
锅炉
|
|
1800W 8.5A
|
风理体制机盘管
|
350m?/h
|
“中央空调实训装置(DDC控制)"集DDC控制、制冷系统、过程控制、工程组态技术于一体。它由控制平台、模拟房间、制冷系统、供热系统、循环水系统及空气处理系统等组成。控制平台采用DDC加控制对象结构,可以完成不同模式下的中央空调实训。适合职业院校、培训机构制冷类专业(工种)《制冷设备维修工(高级)》、《制冷设备原理与维修》、《制冷空调装置操作安装与维修》、《中央空调工(中级、高级)》和《中央空调系统操作员》等的实操培训。培养掌握空调与制冷技术的专业理论知识和综合实践能力,从事空调与制冷设备的安装、调试、维护、维修、技术升级和改造设计等方面的技能应用型人才。
一、中央空调自动控制实训装置主要技术参数:
(1)工作电源:AC380V(三相五线)50Hz;
(2)环境温度:-10℃~40℃;
(3)相对湿度:≤85%;
(4)安全保护:漏电保护(动作电流≤30mA),过流保护,熔断器保护;
(5)压缩机:AC380V,3P;
(6)PLC:FX2N-48MR-001;
(7)变频器:FR-E740-0.75KW-CH;
(8)触摸屏:GT1155(5.7寸,256色)。
二、系统特点
1. 系统采用敞开式设计,控制电路、制冷管路系统及空气处理系统直接展现出来,器件贴有名称标识,学生可直观认识各种现场元器件及了解系统的工作流程。
2. 空气处理系统采用透明有机玻璃,可清楚了解空气处理机组内的结构及部件。
3. 控制系统采用基于BACnet协议的DDC控制器,这种控制方式不但能够使该系统独立工作,还可以连接到其它支持同类协议产品构成的智能建筑综合管理系统(IBMS),实现现场数据的采集和开关控制。
三、技术性能
1. 输入电源:三相四线(或三相五线)~380V±10% 50Hz
2. 工作环境:温度-10℃~+40℃ 相对湿度<85%(25℃) 海拔<4000m
3. 系统容量:<10kVA
4. 安全保护:设有电流型漏电保护、接地保护、相序保护、过载保护,安全符合相关国家标准
四、系统配置
1. 控制柜:铁质双层亚光密纹喷塑结构,结构坚固。前门采用透明设计,可观察到中央控制器(DDC主机)、接触器、热保护器等控制元件。面板上有总电源控制开关、电压表、电流表、手动旋钮开关、工作状态指示灯、系统流程图及DDC主机单元。
2. 交流电源:三相四线~380V电源供电,并设有漏电保护器控制控制屏总电源。
3. 控制系统:由电气控制、DDC控制器和计算机组态控制等组成。
4. 实训对象
由1套3匹水冷制冷机组、1套冷却水系统、1套冷冻水系统、1套空气处理系统、1套供暖系统等组成,具体配置如下:
序号
|
设备名称
|
数量
|
1
|
水冷制冷机组:由3匹半封闭压缩机、壳管式冷凝器、干式蒸发器、储液罐、内平衡式热力膨胀阀、视液镜、干燥过滤器等组成,管路中还设有控制阀等实训所必需的部件,此外,管路中设有视液镜可观察制冷剂状态
|
1套
|
2
|
冷却水系统:由1台玻璃钢冷却水塔、2台管道离心水泵(一个常用、一个备用)及流量开关等组成
|
1套
|
3
|
冷冻水系统:由2台管道离心水泵、1套分水器、1套集水器、1台膨胀水箱、水流保护开关等
|
1套
|
4
|
供暖系统:由1套模拟锅炉、1套热水专用换热水泵、1套板式换热器等组成
|
1套
|
5
|
终端设备:由风机盘管及相应的温控器、电磁阀及铝合金风口等组成
|
1套
|
6
|
控制柜内置:由DDC主机、热继电器、交流接触器、控制开关和指示灯等组成
|
1套
|
7
|
空气处理系统:由过滤网、差压开关、温湿度传感器、电动调节风阀、表冷器、电加热器、送风机和风速传感器等组成
|
1套
|
8
|
模拟房间
|
1套
|
9
|
工业组态软件
|
1套
|
10
|
DDC编程软件
|
1套
|
11
|
中央空调DDC应用程序
|
1套
|
12
|
中央空调组态应用程序
|
1套
|
5. 测量仪表
(1) 电源工况指示:提供系统电网监控交流电压表、水泵交流电流表,压缩机运行交流电流表等。
(2) 制冷系统压力检测:提供2只真空压力表和1只双组压力控制器,测量范围分别为-0.1~1.5MPa、-0.1~3.5MPa,可显示系统工作时低压侧和高压侧的压力变化;对压缩机起到保护作用。
四、实训项目
1. 中央空调的工作流程和工作原理
2. 中央空调的系统运行和维护
3. 中央空调自动控制流程和控制原理
4. DDC控制器的编程、调试和应用
5. 计算机组态监控的实现方法和实际应用
大型中央空调自动控制系统综合实训装置
(一)设备概述
该设备,是真实楼宇中央空调系统合理微缩的教学设备,整套实验设备可演示夏季制冷循环和冬季制热循环。这套实验系统,从结构上分为实验台和中央空调模型系统两部分。
1、控制部分(实验台)
TY中央空调实验设备的实验台,采用模块化结构,即将电气控制部分按功能原理分解为不同的模块,模块采用挂箱结构,安装于实验桌上方的实验台上面。如下图所示。
实验台上面,设计有AC380V电源输出(护套端子),AC220V(护套端子和插座)电源输出,DC24V(护套端子)电源输出,安全保护装置(空气开关,过流保护等),工作电源仪表显示等。
挂箱模块分为:PLC模块、变频器模块、触摸屏模块、继电器模块、按钮及指示灯模块、信号及仪表模块等,下面分别加以介绍:
(1)PLC模块
PLC模块分为从站模块和主站模块。从站模块用于实现对中央空调的过程进行实时控制,从站模块的配置为:
FX2N-48MR:从站PLC主机,用于控制相应的继电器和接触器,实现对中央空调模型系统的压缩机、冷却水泵、冷冻水泵、风机等执行机构的逻辑控制。FX2N-48MR,属于继电器输出(R)型的PLC,交流和直流负载用,关断频率低(ON←→OFF,约10ms),动作频率最大10HZ/秒;允许通过电流为2A/点,有接点,机械绝缘,广泛用于各种工业控制现场。
FX2N-4AD功能模块:用于采集中央空调模型系统的温度信号,最大可以实现4路温度信号同时进行采集。
FX2N-32CCL功能模块:作为CC-LINK的从站模块,与主站模块的PLC进行现场总线通讯。
关键配套件的名称、数量、产地:
序号
|
配件名称
|
规格型号
|
说明
|
1
|
PLC主机
|
FX2N-48MR-001
|
品牌:三菱;原产地:日本姬路。数量1台
|
2
|
AD模块
|
FX2N-4AD
|
品牌:三菱;原产地:日本姬路。数量1台
|
3
|
CC-LINK从站模块
|
FX2N-32CCL
|
品牌:三菱;原产地:日本姬路。数量1台
|
PLC的主要技术参数:
项 目
|
规 格
|
备 注
|
运转控制方式
|
通过储存和程序周期运转
|
I/O控制方式
|
批次处理方法(当执行END指令时)
|
I/O指令可以刷新
|
运转处量时间
|
基本指令:0.08μs/指令;应用指令:1.52至几百μs/指令
|
编程语言
|
逻辑梯形图和指令清单
|
使用步进梯形图能生成SFC类型程序
|
程式容量
|
8000步内置
|
|
指令数目
|
基本顺序指令:27个;步进梯形指令:2个;应用指令:128个
|
最大可用298条应用指令
|
I/O配置
|
最大硬体I/O配置点256,用户的选择(最大可设输入256、输出256)
|
辅助
继电器
(M线圈)
|
一般
|
500点
|
M0至M499
|
锁定
|
2572点
|
M50至M3071
|
特殊
|
256点
|
M8000至M8255
|
状态
继电器
(S线圈)
|
一般
|
490点
|
S0至S499
|
锁定
|
400点
|
S500至S899
|
初始
|
10点
|
S0至S9
|
信号报警
|
100点
|
S900至S999
|
定时器
(C)
|
100毫秒
|
范围:0至3276.7秒200点
|
T0至T199
|
10毫秒
|
范围:0至327.67秒46点
|
T200至T245
|
1毫秒保持
|
范围:0至32.767秒4点
|
T246至T249
|
100毫秒保持
|
范围:0至3276.7秒6点
|
T250至T255
|
计数器
(C)
|
一般16位
|
范围:0至32767数200点
|
C0至C199类型:16位上计数
|
锁定16位
|
100点(子系统)
|
C100至C199,类型:16位上计数器
|
一般32位
|
范围:-2147483648至+2147483647
35点
|
C200至C219,类型:32位上/下计数器
|
锁定32位
|
15点
|
C220至C234类型:16位上/下计数器
|
高速
计数器(C)
|
单相
|
范围:-2147483648至+2147483647一般规则:选择组合计数频率不大于20KHZ的计数器组合,注意所有的计数器锁定
|
C235至C240,6点
|
单相C/W起始
|
C241至C245,5点
|
双相
|
C246至C250,5点
|
A/B相
|
C251至C255,5点
|
主站模块的配置为:
FX2N-48MR:主站PLC主机,与上位计算机进行连接,将从站PLC及其控制和采集的中央空调运行参数显示到上位计算机上面,上位计算机安装有组态软件。
FX2N-16CCL:作为CC-LINK的主站模块,与从站模块的PLC进行现场总线通讯。
CC-LINK的系统原理图如下:
(2)触摸屏模块
触摸屏模块采用三菱触摸屏GT1155,5.7寸,256色。触摸屏与PLC从站模块连接,作为一个操作站,可以进行基本参数的修改和监控。
GT1155人机界面
(3)变频器模块
变频器采用三菱FR-E740-0.75KW,输入电压:AC380V,额定功率:0.75KW,具有频率、速度、磁通、转矩等控制功能,可多达15种速度的多段速预选控制。变频调速器用于控制中央空调系统主风机的运行速度。
FR-E740-0.75KW变频器
(4)继电器模块
继电器模块,安装有中间继电器(AC220V),交流接触器(AC220V),热继电器,漏电保护开关,熔断器,时间继电器等元件,利用继电器模块,可以独立实现对中央空调实验设备进行过程控制。继电器元件采用正泰品牌。
(5)仪表模块
仪表模块,分别安装了数字温控仪表、温度仪表、电流表、电压表等,用于监控压缩机,风机,循环水泵等执行元件的工作电流和电压,监控出风口、回风口、冷凝器等制冷元件的温度。
a.三相带漏电保护总开关;b.三相电源保险丝;c.压缩机电压指示;d.压缩机电流指示;e.模拟锅炉电流指示;f.冷水水泵压力指示;g.热水水泵运行指示; h.冷却水水泵运行指示;i.空气调节风机电流指示;j.压缩机工作指示;k.模拟锅炉工作指示;l.冷冻水水泵工作指示;m.冷却塔工作指示;n.冷却塔风机工作指示;o.空气调节风机工作指示;p.数显冷冻水水温调节指示;q.数显热水水温指示;r.数显冷却指示;s.制冷开关;t.数显冷水水温高调节指示;u.制热开关;v.数显热水水温调节指示。
数字温控表
数字电压表、电流表
(6)按钮及信号模块
按钮及信号模块,安装有模式切换开关(自动、手动两种模式)、按钮、指示灯,用于操控中央空调的运行,如:压缩机启动停止,主风机启动停止等。按钮及信号模块,既可与继电器模块连接实现继电器回路控制,也可与PLC连接实现PLC回路控制。
2、中央空调模型系统
制冷系统主要组成:压缩机、蒸发器、冷凝器、电磁阀、过滤器、膨胀阀、视液镜、储液器、喷淋式冷却塔、冷却水泵、制冷水泵。
制热系统主要组成:电热式模拟锅炉、数显温度调节器、热水水泵等。
(1)具有蒸汽压缩式集中式和半集中式中央空调系统的功能,主要由冷源系统、热源系统、空气处理及配送系统及控制与显示系统等组成。可满足学校既能开出验证性实验,也可以开设故障设置性实验满足毕业设计、教师科研、创新实验室所需,能实现一机多用。
(2)制冷系统由压缩机、蒸发器、冷凝器、电磁阀、热力膨胀阀、储液罐、视液镜、干燥过滤器和压力表等部分组成。管路中串接有视液镜,可观察制冷剂物理状态和流动方向。管路中串接的电磁阀,作为制冷系统通断控制部件,高低压力表显示高压压力和低压压力。压缩机采用泰康品牌。
冷却水循环系统主要由冷却水泵、喷淋式冷却塔及循环管路等部分组成,用于吸收冷凝器中制冷剂散发的热量。
(3)冷媒水循环系统主要由冷媒水泵及循环管路等部分组成,用于将蒸发器中制冷剂蒸发产生的冷量输送给模拟用户。
(4)具有热源系统模块。供热系统由1台模拟锅炉、1台热水泵、1套板式换热器等组成。
空气处理与配送要求采用集中式和半集中式两种调节方式。集中式空调系统主要由冷热交换器、风柜、送风机、送风管道及回风管道等部分组成;通过冷热交换器将冷源(冷冻水)或热源(热水)进行处理,把风柜内的空气冷却(或加热),通过送风机和送风管道输送到各用户端(模拟房)而达到制冷(制热)的目的。半集中式空调系统主要由风机盘管组成;工作时,盘管内根据需要流动的冷水(或热水),风机把室内空气吸进机组,经过滤后再经入盘管冷却(或加热)送回室内,如此循环,以达到调节室内温度、湿度的目的。
3、故障设置与排除
中央空调实验装置,能够设置故障供学生了解各种故障现象和排除故障(主要是在电控系统方面设置故障)。典型故障点总数为20个,其中制冷系统设置的故障点为8个,电控系统设置的故障点为12个,故障点的设置不损坏制冷和电控系统原理。。
软件同时具有故障设置与恢复功能,老师可以随意设置故障,学员可以通过软件界面精确定位故障并且排除。
(1)高压过高高压保护;(2)膨胀阀堵塞;(3)压缩机不工作;(4)组合风柜风机不转;(5)冷凝水塔风机不转;(6)模拟锅炉不工作;(7)冷水水泵不工作;(8)热水水泵不工作;(9)冷凝水水泵不工作;(10)制冷控制电脑传感头不工作;(11)模拟锅炉电脑控制传感头不工作;(12)膨胀阀调节不正常;(13)压缩机过载保护;
(14)压缩机起动电容不工作;(15)系统终端风机不转;(16)制冷冷水不循环;(17)制热热水不循环;(18)制冷压缩机接触器不正常;(19)制热模拟锅炉接触器不工作;(20)冷凝水塔风机缺相。
4、上位计算机
设备配带七喜欣怡V2200型台式电脑,200G硬盘,1GDDI内存,17寸液晶显示器,英特尔酷睿2双核处理器 E1200;集成高性能3D显卡显卡;10M-100M网卡;USB 2.0接口;USB光电鼠标;功能键盘。
5、系统配置清单
序号
|
项目(设备名称)
|
数量
|
备注
|
中央空调教具机组
|
1
|
中央空调教具机体
|
1
|
|
2
|
透明新风空调机组
|
1
|
|
3
|
制冷和制热机组
|
1
|
|
4
|
冷冻水回水和冷却水增压泵组
|
1
|
|
5
|
电热锅炉组
|
1
|
|
6
|
冷冻压缩机组
|
1
|
|
7
|
冷热交换器
|
1
|
|
8
|
冷凝器
|
1
|
|
9
|
膨涨水箱
|
1
|
|
10
|
冷却塔
|
1
|
|
11
|
冷却风机
|
1
|
|
12
|
冷却水回水、增压泵组
|
1
|
|
13
|
空调模拟房
|
1
|
|
14
|
透明风机盘管机组
|
1
|
|
15
|
制冷、制热温度探测器
|
1
|
|
16
|
风道管路
|
1
|
|
17
|
实验桌
|
1
|
|
18
|
凳子
|
2
|
|
19
|
实验电源台
|
1
|
|
20
|
PLC挂箱(从站)
|
1
|
|
21
|
PLC挂箱(主站)
|
1
|
|
22
|
变频器挂箱
|
1
|
|
23
|
触摸屏挂箱
|
1
|
|
24
|
继电器挂箱
|
1
|
|
25
|
按钮信号挂箱
|
1
|
|
26
|
实验导线
|
1
|
|
27
|
故障设置系统
|
1
|
|
28
|
使用说明书
|
1
|
|
29
|
计算机
|
1
|
|
30
|
常用电工工具
|
1
|
|
6、主要技术参数
(1)工作电源:AC380V(三相五线)50Hz;
(2)环境温度:-10℃~40℃;
(3)相对湿度:≤85%;
(4)安全保护:漏电保护(动作电流≤30mA),过流保护,熔断器保护;
(5)压缩机:AC380V,3P;
(6)PLC:FX2N-48MR-001;
(7)变频器:FR-E740-0.75KW-CH;
(8)触摸屏:GT1155(5.7寸,256色)