中央空调控制系统

中央空调控制系统 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 序号(学号): 20101010216 吉林建筑工程学院城建学院 自 动 化 专 业 课 程 设 计 中央空调控制系统 李战 姓 名 系 电气信息工程系 专 业 自动化 二班 班 级 李学军 指导教师 年 月 日 2012 7 03 第 1 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 吉林建筑工程学院城建学院 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目名称 基于plc中央空调控制系统设计 院(系) 电气信息工程系 课程名称 中央空调控制系统的设计 班 级 自动化-2 学生姓名 李战 指导教师 李学军 起止日期 2012.6.25——2012.7.6 课程设计任务书 第 2 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 题目:基于中央空调控制系统设计 题 技目 术名参称数))包及括要主求 要 设计维修方便、运行可靠、采用PLC控制的电梯控制设 系统，该控制系统具有响应内选层信号、外呼信号、自动计 内开关门和上下行显示等功能。 容 及 工 作 量 资料: 1.王卫兵，高俊山. 可编程控制器原理及应用.第二版.机械工业出版 社，2005 2.任光.可编程序控制器(PC)应用技术与实例.华南理工大学出版社，主 要2001 参3.汤蕴缪，史乃. 电机学.机械工业出版社，1999 考4.康贤永，万大福. 可编程控制器及其应用. 重庆大学出版社，1998 资5.梅晓榕，柏桂珍. 自动控制元件及线路. 科学出版社，2005 料 6.刘金琨. 先进PID控制Matlab仿真(第二版). 电子工业出版社， 2004 进 度 计 划 表 第 3 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 阶段 指导教师检查意 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 完成工作量 备注 日期 见 2012.6.25-2012.6.27 查阅相关资料，初步确 定设计方案 2012.6.28-2012.7.2 PLC流程图设计和草 图绘制 2012.7.3-2012.7.5 整理设计论文 2012.7.6 提交论文 第 4 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 设计总结:经过此次设计，学到了不少东西，更深一步掌握了供配电设计的原理，深入了解了我们专业课程。目的是通过解决实际问题，巩固和加深在《供配电系统》课程中所学的理论知识。训练学生综合运用学过的供配电基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，分析结果等工作。使学生初步掌握供配电基础课程设计的一般步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。加强了理论知识与实践统一的能力，加强了自己动手能力。 考 核 成 绩 及 评 指导教师签字 年 月 日 语 教 研 室 意 见 教研室主任签字 年 月 日 第 5 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 基于PLC的中央空调控制系统设计 摘要 中央空调现已广泛的应用在各大商场、办公大厦等场所中，传统控制系统中在控制较适宜的温度的同时，却消耗了大量的能量。如今，人们越来越重视中央空调的舒适性和节能性，本文重点研究了中央空调冷冻泵机组控制系统，为舒适的生活工作环境及有效节能提供了技术条件。 本文首先介绍了中央空调的结构和工作原理，总结了传统中央空调的缺点，即冷冻泵、冷却泵不能自我调节负载，长期处于满负荷运行，造成了极大的能源浪费，随着变频技术日趋成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量达到节能目的。该系统采用西门子的S7—200PLC作为主控制单元，通过西门子 MM440 变频器控制水泵运转速度，保证系统根据实际负荷的情况调整流量，实现恒温控制，同时又可以节约大量能源。 通过对中央空调的理论分析，验证了以出回水温差为根据对其进行变流量控制的可靠性。对变频控制系统进行了设计，为实现温度信号远距离传送，设计了基于 USS 协议的RS-485总线通讯的网络。通过西门子 TD200 文本显示器实现人机界面的设计，最后使用 MCGS 工控组态软件进行了系统的组态设计研究。 关键词 中央空调;PLC;变频器;PID;RS-485 第 6 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) PLC Based Central Air Conditioning Control System Design Abstract Central air conditioning has been widely used in major shopping malls, office buildings and other places, the traditional control system in the control of suitable temperature at the same time, it consumes a lot of energy.nowadays, people pay more and more attention to central air conditioning comfort and energy efficiency, this paper focuses on the research of central air conditioning refrigeration pump unit control system, for comfortable living and working environment and effective energy-saving provide technical conditions. This paper introduces the structure and working principle of central air conditioning, summarizes the traditional central air-conditioning system shortcomings, namely refrigeration pump, cooling pump can not self regulation in long-term load, full load operation, causing great waste of energy, along with the frequency conversion technology is mature with each passing day, the use of frequency converter, PLC, digital to analog conversion module, temperature sensors and other devices the organic combination of form, thermoelectric closed-loop automatic control system, automatically adjust the pump output flow to achieve the purpose of energy saving. The system adopts Siemens S7-200PLC as the main control unit, by using the traditional PID control algorithm, through the MM440 Siemens inverter control pump speed, ensure the system according to the actual load adjusting flow, to achieve constant temperature control, but also can save a lot of energy. Through the theoretical analysis on the central air conditioning, proved to a backwater temperature based on the variable flow control reliability. The frequency conversion control system was designed, in order to realize the temperature signal remote transmission based on USS protocol, the design of RS-485 bus communication network. Siemens TD200 text display is realized through the man-machine interface design, finally using the MCGS configuration software for system configuration design and research. 第 7 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) Keywords Central air conditioning; PLC; frequency converter; PID; RS-485 第 8 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 目 录 摘要.................................................................................................................................6 Abstract ...........................................................................................................................7 第1章 绪论.................................................................................................................10 1.1 课题背景 ............................................................................................................10 1.2 中央空调控制的研究现状及发展 .................................................................... 11 1.2.1 中央空调控制系统的发展.......................................................................... 11 1.2.2 中央空调变流量控制的发展......................................................................12 1.3 本研究课题的主要工作 ....................................................................................13 第2章 中央空调变流量控制的原理.........................................................................13 2.1 中央空调系统的结构和原理 ............................................................................13 2.1.1 概述..............................................................................................................13 2.1.2 制冷原理......................................................................................................13 2.1.3 中央空调系统的构成..................................................................................14 2.2 中央空调变流量控制的原理及特点 ................................................................14 2.2.1 变流量空调系统概述..................................................................................14 2.2.2 中央空调变流量控制的实现方式..............................................................15 2.2.3 中央空调系统变流量系统的特点..............................................................18 2.5 本章小结 ........................................................................... 错误～未定义书签。 第3章 中央空调控制系统的硬件设计.....................................................................19 3.1 变频器的原理 ....................................................................................................19 3.2 西门子MM440变频器性能介绍 .....................................................................19 3.2.1 主要特征......................................................................................................20 3.2.2 控制性能的特点..........................................................................................20 3.2.3 保护功能......................................................................................................20 3.2.4 变频器运行的环境条件..............................................................................20 3.2.5 使用变频器设计系统时需注意的问题......................................................20 3.3 PLC选型 .............................................................................................................21 3.3.1 PLC简介 ......................................................................................................21 3.3.2 PLC控制功能的选择 ..................................................................................21 3.3.3 西门子S7-200PLC介绍.............................................................................22 3.3.4 模拟量I/O模块的种类 ..............................................................................23 3.3.5 EM231技术指标..........................................................................................23 3.3.6 EM232技术指标..........................................................................................23 第4章 PLC主程序图设计 ........................................................................................27 4.1 PLC主程序流程图 ............................................................ 错误～未定义书签。 4.2 本章小结 ............................................................................................................27 结论...............................................................................................................................29 致谢.............................................................................................. 错误～未定义书签。 参考文献.......................................................................................................................30 第 9 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 附录C .......................................................................................... 错误～未定义书签。 第1章 绪论 1.1 课题背景 随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，为了保证温度恒定，中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑领域，例如酒店、宾馆、办公大厦、商场、工厂厂房等场所。随着时间的推移，人们对中央空调控制系统运行效果的评价也改变了。舒适节能才是最符合人们对中央空调系统提出新的要求，希望在能耗更低的情况下保持室内合适的温度、湿度。 统计数字显示，传统的中央空调控制系统耗电量极大，且存在巨大的能源浪费。中央空调系统普遍存在着30,以上的无效能耗，有些中央空调系统的无效能耗甚至可以高达50,以上。采用新技术降低系统能耗成为当务之急。因为能源是发展国民经济的重要因素，我国近年来能源短缺的现实，节能减排才是重中之重。建设节能型社会，促进经济可持续发展，是实现 [1]全面建设小康社会宏伟目标，构建和谐社会的重要基础保障。 在传统的设计中，中央空调的制冷机组、冷冻水循环系统、冷却水循环系统、冷却塔风机系统、风机盘管系统等都是按照建筑物最大负荷制定的，且留有充足余量。不管在什么时间，负荷的多少，各电机都长期处在工频状态下全速运行，虽然可满足最大的用户负荷，但不具备随用户负荷动态调节的功能，而在大多数时间里，用户负荷是较低的，这样就造成很大的能源浪费。有个例子可以很好的说明这些，中央空调系统中的冷冻水泵和冷却水泵，一年四季长期在固定的最大流量下工作，但由于季节、昼夜和用户负荷的变化，在绝大部分时间内，空调的实际热负载与决定水泵流量和压力的最大设计负载相比，一年中负载率在50,以下的小时数约占全部运行时间的60%以上。一般冷冻水设计温差为5,7?，冷却水的设计温差为4,5?，在系统流量固定的情况下，全年绝大部分运行时间温差仅为1,3?，即在低温差、大流量情况下工作，从而增加了管路系统的能量损失，严重浪费了水泵运行的输送能 第 10 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 量。也就是说，中央空调系统存在着至少30,以上的节能空间。这至少30%的节能空间来源于很多方面: 第一，负荷估算值偏大，系统消耗能量大大增加，现在的新型制冷主机可以根据负载的变化自动加载、卸载，而水泵的流量却不能随制冷主机而调节，必然存在很大的能量浪费;除此之外，每年的气象条件是随季节呈周期性的变化的，系统并不能做出相应的调节，许多环节上都留有节能空间。 第二，空调主机选型容量加大，在冷负荷估算值加大后，空调主机制冷量也相应的加大。 第三，水系统中通过节流阀或调节阀来调节流量、压力，冷冻水系统和冷却水系统中消耗了水泵较大的输送能量。在传统的运行方式下，只要启动水泵，就会在工频满负荷状态下运行。 第四，起停频繁对设备长期安全运行带来不利影响。起动电流通常为额定值的5倍左右，电机在如此大的电流冲击下，进行频繁的起停，对电机、接触器触点产生电弧冲击，也会给电网带来一定冲击，起动时带来的机械冲击和停止时的承重现象也会对机械传动、轴承、阀门等造成疲劳损伤。 为此，如果能通过冷冻水供回水温度、压差，冷却水泵的流量等工艺参数进行调整并对空调设备进行优化起停，使空调系统高效、节能运行，将产生非常明显的经济效果。另外，根据交流电机的特性，要实现连续平滑的速度调节，最佳的方法就是采用变频器调速，采用变频器进行风机、水泵的节能改造，不仅避免了由于采用挡板或阀门造成的电能浪费，而且还会 [2]极大提高调节和控制的精度，从而方便地实现恒温空调系统。空调节能的目的是有效利用能源，以最小的能耗创造出一个适合人居住、工作的室内环境。空调水系统实现节能运行可以有效地减少空调系统能耗和建筑总能耗，提高能源利用率，对减少温室气体排放，减轻环境污染，实现人类社会的可持续发展。 1.2 中央空调控制的研究现状及发展 1.2.1 中央空调控制系统的发展 1、在单室内机的房间空调器方面 变频技术、微电脑和电子膨胀阀在空调器上的应用为空调器的智能控制创造了最基本的条件。我国自90年代初开始研究空调器的智能控制，现已研制出多种形式的变频空调器或智能空调器，对推进我国空调业的进步作出了贡献。西安交大朱瑞琪于1991年开始研究制冷空调设备的变频能量调节技术。李家朋针对我国房间空调器普遍采用单相压缩机的现状，探索开发出两相变频器，并应用电子膨胀阀进行变流量控制，利用16位微机并引进模糊概念提高空调器的控制功能，为变频空调器国产化作出了大胆的探索。李家朋在空调器舒适性和节能运行的控制中，提出了用表征房间热负荷大小的“热容C”和表征房间漏热程度的“热阻R”进行模糊辩识的方法。研究表明，用此方法研制的模糊控制空调器会按季节、气温、漏热情况等条件，自动地选择合适的工作模式，保证了空调环境的舒适度和制冷系统的节能要求。 2、在多室内机的房间空调器(一机多挂系统)方面 由于多室内机空调器的节能和舒适性控制，涉及到必须对系统中的工质循环量和进入各室内机的工质流量加以严格精确地控制问题，它不仅与系统的控制有关，同时也与系统的设计有着密切的关系。在这方面，目前国内主要是在研制一拖二和一拖三空调器，根据其结构形式和运转特点可分为如下四种方式。 (1)一台定速压缩机对应一台室内机的多制冷系统。这种机型在控制上难度最小，但结构复 第 11 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 杂、体积大、成本高，不能体现一机多挂系统的价格优势和节能优势。 (2)单台定速压缩机多台室内机间歇供冷(热)系统。由于制冷工质按时间交替分配给各室内机，所以根本不能满足室内环境的舒适性要求。 (3)单台定速压缩机多台室内机同时供冷(热)系统。这种系统采用定速压缩机，降低了空调器成本，并能减少压缩机的启停次数，较好地实现房间的舒适性控制。但并不能从本质上解决压缩机的起停损失和对电网的冲击，不能提高空调器的能效比和季节性能比。 (4)单台变频压缩机多台室内机同时供冷(热)系统。通过采用电子膨胀阀调节进入各室内机的工质流量，使之满足各室内的冷(热)负荷要求，改变压缩机的运转频率调节制冷系统所需要的工质循环量，并采用软硬件相结合的方式调节室内外风扇转速、四通阀、室内机的风向调节板等可控部件，实现室内环境的高舒适性和系统的节能控制。 随着智能建筑在中国的飞速发展，楼宇自动控制技术和装置也得到快速的发展。对于楼宇自动控制而言，在确保建筑内舒适和安全的办公环境的同时，还要实现高效节能目的。因此诞生了综合现代计算机技术、现代控制技术、现代通信技术和现代图形显示技术的集散型控制系统。集散型中央空调监控系统在我国的智能建筑中得到广泛应用，其自动监视、测量、控 [3]制和管理功能是相当优越的，自动化程度高，节约了大量的劳动力和运行费用。20世纪90年代未至21世纪初，我国在中央空调系统的控制领域，同时推出两项节能技术和产品:中央空调变频调速控制节能系统和中央空调变流量控制节能系统。将这两项技术相结合，在集散型中央空调监控系统的基础上，增加PLC和变频技术，并且与智能控制方法相结合，将原有的定流量系统改为变流量控制系统，从而使中央空调的各泵组和冷却塔风机的运行跟随负荷的变化而同步变化，就能够在保证负荷需求的前提下，实现中央空调系统的最大节能。 国内还有一些科研机构和企业的科研团体，也都开展了智能空调器的研制工作，其核心内容都集中在对单相压缩机变屏调速控制器和智能型室温控制器的研究，其研究成果还未见公开发表。智能型空调器是一个综合技术的聚合体，开发难度较大，现在的样机或产品在控制模式上、控制系统的稳定性和鲁棒性方面相比国际先进技术还存在很大的差距，有待于进一步的研究和提高。 1.2.2 中央空调变流量控制的发展 空调水系统最重要的目的是为空调系统的各末端装置提供能量的交换，如何在满足这个要求的前提下尽可能的节能，是首先需要解决的问题。冷水系统的设计已经历了大约六、七十年的发展，并仍在不断地完善。在这个发展和完善的过程中总是不断的遇到新问题，如:冷水温差过小、水系统阻力损失过大、管网水力不平衡等问题，这些问题的不断解决最终推动了变流量技术的发展。 变流量空调技术的发展，与控制技术和水泵变频技术的发展是紧密相联的，可以说变流量技[4]术是随着变频技术的出现才逐渐发展起来的。这种技术在美国得到了广泛的研究和应用。在变频技术和数字控制技术出现之前，通常不考虑负荷的变化，冷冻水泵以固定的流量输运冷冻水到环路中。这种做法的后果不仅造成了能耗的浪费，还导致冷冻水系统的供、回水低温差运行。 从九十年代术期开始，随着计算机及电子技术的高速发展，变流量技术也得到深入的发展。水泵、变频驱动器、控制器等设备性能的提高大大满足了水系统控制的要求。随着变流量技术的成熟，在国外应用变流量技术开始成为暖通行业的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。在目前应用的系统中往往偏重 [5]于设备的运行管理控制方法，具体控制方法上，基本上采用多个回路的PID控制。各种类型的PID控制器因其参数物理意义明确、易于调整，并且具有一定的鲁棒性，因而得到了广泛的应用。PID控制器之所以能够在过程控制领域获得广泛地应用，是因为在实际的应用 第 12 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 中PID控制器的设计可只借助于系统输出等反馈信息进行控制，从而减少了控制系统对对象模型的依赖性。 目前，中央空调控制方法有双位ON,OFF控制、PID控制、最优控制、模糊控制等方法。以PID算法为核心的各种DDC控制系统是目前中央空调工程和设备较普遍的使用方法，这种控制方法在工况较稳定的情况下，可以得到较好的控制效果。 1.3 本研究课题的主要工作 本文在分析和综合了PID控制的特点、发展趋势以及中央空调控制任务的基础上，对中央空调冷冻水机组采用传统PID控制，对基于USS通信协议的RS-485总线设计的控制系统进行了研究，并进行了组态设计，最终设计了中央空调变频节能控制系统。 研究工作的具体内容如下: 1、对空调系统变频控制进行了理论分析。 2、对变频控制系统进行设计，以实现工频/变频切换功能。 3、设计了基于RS-485网络的控制系统。可将采集的出回水温度等数据信号通过网络送到主控系统，实现远距离传送。 4、文中对冷冻水机组的控制系统进行了硬件和软件的设计，采用西门子TD200文本显示屏作为人机界面，西门子S7-200 PLC作为主控制器，用一台变频器结合工频供电的方式，灵活的驱动冷冻水机组的三台水泵。 第2章 中央空调变流量控制的原理 2.1 中央空调系统的结构和原理 2.1.1 概述 空调即空气调节器，挂式空调是一种用于给空间区域提供处理空气温度变化的机组。它的功能是对该房间或区域内空气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。 中央空调系统是一种大型的对建筑物进行集中空气调节并进行管理的设备，一般由空气处理设备、送(回)风机、送(回)风通道、空气分配装置及冷、热源等组成。根据需要，它们能组成不同形式的系统。在工程实际中，应从建筑物的用途和性质，热湿负荷特点、空调机房面积和位置、初投资和运行维修费用等许多方面去考虑，选择合理的空调系统。 2.1.2 制冷原理 气态制冷工质(如氟利昂)经压缩机压缩成高温高压气体后进入冷凝器，与水(空气)进行等压热交换，变成低温高压液态。液态工质经干燥过滤器去除水份、杂质，进入膨胀阀节流减压，成为低温低压液态工质，在蒸发器内气化。液体气化过程要吸收气化潜热，而且液体压力不同，其饱和温度(沸点)也不同，压力越低，饱和温度越低。例如，1kg的水，在绝对压力为0.00087MPa，饱和温度为5?，气化时需要吸收2488.7KJ热量;1kg的氨，在1个标准大气 第 13 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 压力(0.10133MPa)下，气化时需要吸收1369.59KJ热量，温度可抵达-33.33?。因此，只要创造一定的低压条件，就可以利用液体的气化获取所要求的低温。依此原理，气化过程吸取冷冻水的热量，使冷冻水温度降低(一般降为7?)。制冷工质在蒸发器内吸取热量，温度升高变成过热蒸气，进入压缩机重复循环过程。 2.1.3 中央空调系统的构成 中央空调系统包括空调主机，风机盘管系统、水系统及相应的控制系统。空调主机由压缩机、蒸发器和冷凝器组成，风机盘管系统为房间内的末端，水系统出冷冻水循环系统、冷却水循[7]环系统组成。典型的中央空调系统的结构如图2-1所示,冷冻水和冷却水循环系统是能量的主要传递者。因此，对冷冻水和冷却水循环系统的控制是中央空调控制系统的重要组成部分。 2.2 中央空调变流量控制的原理及特点 2.2.1 变流量空调系统概述 早前，国内的中央空调系统，基本上都采用传统的定流量控制方式。也就是说，只要启动空调主机，冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机都在50Hz工频状态下运行。定流量控制方式的特征是系统的循环水量保持恒定，当负荷发生变化时，通过改变供水或回水温度来满足要求。定流量供水方式最主要的优点是系统简单，不需要复杂的自控设备。但这种控制方式存在以下问题: )中央空调系统是一个多参量、非线性、时变性的复杂系统，由于末端负荷的频繁波动，(1 必然造成系统的运行参量偏离空调主机的最佳工作状态，导致主机热转换效率大大降低，系统长期在低效率状态下运行，也会增加系统的能源消耗。 (2)无论末端负荷大小如何变化，空调系统均在设计的额定状态下运行，系统能耗始终处于设计的最大值。而由于受多种因素不断变化的影响，如:季节交替、气候昼夜变化、使用频率、人流量增减等。空调负荷的这种不恒定性，决定了系统对空调冷量的需求也是一个随机变化的量。若不进行系统优化，定会造成能源浪费。 (3)在工频状态下启停大功率水泵和风机，冲击电流大，不利于电网的安全运行，且水泵、风机等机电设备长期在工额额定状念下高速运行，机械磨损严重，导致使用寿命缩短和设备故障大幅度增加。 综上来看，定流量控制凸显出来的问题很多。变流量系统则是根据实际负荷的大小改变冷冻水流量，水泵也可以根据系统实际所需流量自动调节其转速或运行台数，从而达到节约水泵 [7]能耗的目的。如图2-2所示: 第 14 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 风机 冷却塔 用户风机 盘管空调主机 冷冻泵冷却泵 图2-1 中央空调系统结构 温度反馈 用户 盘管温度电冷冻设定温度调节变频器机泵 图2-2 冷冻水变流量控制系统 2.2.2 中央空调变流量控制的实现方式 中央空调循环水变流量控制系统，是将整个中央空调系统从节能、高效、环保、健康、安全、管理等方面进行全面综合考虑，把科学的节能理念和方法与成熟的控制理论技术、网络通讯技术、检测技术、变频技术及其产品进行融合，形成了一个完整的节能与管理体系。 1、变频调速的原理 变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系: n0,60f/p (2-1) 式中: n0——为同步转速，单位为r/min; f——为电源频率，单位为Hz; ——为磁极对数。 p 异步电动机的转速总是小于其同步转速，异步电机的实际转速可由下式给出: n,n0(1,s),60f/p(1,s) (2-2) 式中: 第 15 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) n——电动机实际转速; s——异步电动机的转差率。 由式(2.2)可知，改变参数，s中的任意一个就可以改变电动机的转速，即对异步电动机进f 行调速控制。因此，可以通过改变该电源的频率来实现对异步电动机的调速控制。从某种意义上说，变频器就是一个可以任意改变频率的交流电源。 在电动机调速时，一个重要的因素是希望保持每极磁通量为额定值不变。磁通太弱，没有充分利用电机的磁心，是一种浪费;若要增大磁通，又会使磁通饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因为绕组过热而损坏电机。对于直流电机来说，励磁系统是独立的，所以只要对电枢反应的补偿合适，保持磁通量不变是很容易做到的。在交流异步电机中，磁通是定子[8]和转子合成产生的。 三相异步电机定子每相电动势的有效值是: (2-3) Eg,4.44f1N1Kn1,m 式中: Eg——气隙磁通在定子每相中感应电动势有效值，单位为V; ——定子频率，单位为Hz; f1 ——定子每相绕组串联匝数; N1 ——基波绕组系数; Kn1 ——每极气隙磁通量。 ,m f1Eg由式(2.3)知只要控制好和，便可以控制磁通不变。 需要考虑基频以下和基频以上两种情况: 1)基频下调速 f1即采用恒定的电动势。由上式可知，要保持磁通量不变，但频率从额定值向下调节，fm Eg必须同时降低，然而绕组中的感应电动势是很难控制的，但电动势较高，可以忽略电子 U1绕组的漏磁阻抗压降，而认定定子相电压=E，则得常数。 1/f, EgU1低频时，和都较小，定子阻抗压降所占的份量都比较显着，不能在忽略。这时，可以 U1人为的把电压抬高一些，以便近似的补偿定子压降。带定子压降补偿的恒压频比控制特性为b线，无补偿的为a线。如图2-3所示。 U1/V b a 图2-3 恒压频比控制特性 0fmf/Hz 第 16 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 2)基频以上调速 fm在基频以上调速时，频率可以从往上增高，但电压磁通与频率成反比的降低，相当于U1 直流电机弱磁升速的情况。 把基频以下和基频以上两种情况合起来，可得到异步电动机的变频调速控制特性，如图2-4所示。如果电动机在不同的转速下都具有额定电流，则电动机都能长期运行，这时转矩基本上随磁通变化。在基频以下，属于“恒转矩调速”的调速，而在基频以上，基本上属于“恒功率调速”。 U1/V 恒转矩调速恒功率调速 Um 0fmf/Hz 图2-4 异步电动机变频调速控制特性 在中央空调水系统中，最主要的运行设备是水泵。水泵调速运行节电的理论之一是水泵学比例律。幽水泵学比例律可知，对于同一台水泵，当以不同转速运行时，水泵的流量Q，扬程 [9][12][13]H，轴功率P与转速n有如下关系: Q1n1 ,Q2n2 Hn112 (2-4) ,()Hn22 3Pn11,, ,,,Pn22,, 由公式(2-4)知，流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。由此可见，当降低转速时，功率的减少量远比流量的减少量大得多。因此，控制水泵的转速可以有效地控制水泵的消耗功率，这就是中央空调系统高效节能的基础。 通过频率变化来改变电机转速与传统变速方法相比有以下优点: 1.启动为软启动，减小了启动电流对电网的冲击;2.调速范围广可实现;3.无级平滑调速;4.能做到与直流调速不相上下的程度。 2、变频技术的应用 交流变频调速技术是将电力电子、自动控制、微电子、电机学等技术集成的一项高新科技。它以其优异的调速性能、显著的节能效果以及在国民经济各领域广泛的适用性，被国内外公认为是世界上应用最广、效率最高、最理想的电气传动方案，是电气传动的发展方向。它为提高产品质量和产量、节约能源、降低消耗，提高企业经济效益提供了重要的新手段。 第 17 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 2.2.3 中央空调系统变流量系统的特点 变流量节能控制系统是目前最先进的节能控制技术，它与普遍使用的定流量中央空调控制模式相比，具有以下技术特点: (1)实现中央空调综合性能最优，必须针对空调系统的各个环节(包括主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机等)统一考虑，全面控制，使全系统协调运行，才能实现最佳综合节能。变流量控制系统对中央空调的运行进行优化控制，实现最佳节能效果。 (2)实现空调系统负荷的跟随性变流量控制系统突破了传统中央空调冷媒系统的运行方式，通过对中央空调运行系统的动态监测和闭环控制，将空调主机的定流量运行改为变流量运行，实现空调主机冷媒流量跟随末端负荷需求而同步变化，在空调系统的任何负荷条件下，既能确保中央空调系统的舒适性，又实现最大的节能。 (3)空调主机始终保持高的热转换效率众所周知，随着中央空调系统负荷的变化，必将导致整个空调系统运行参数偏离空调主机的最佳设计参数，导致主机热转换效率降低，这一直是传统中央空调运行方式无法解决的一大难题。变流量控制系统的一个基本思想就是按照中央空调主机所要求的最佳运行参数去控制中央空调系统的运行，根据系统的运行工况及制冷剂工质参数的变化，通过PID控制调节，确保空调主机始终处于优化的最佳工作点上，使主机始终保持较高的热转换效率，有效地解决了传统中央空调系统在低负荷状态下热转换 [10]效率下降的难题，提高了系统的能源利用率。 随着变频器技术的成熟及其价格的大幅下降，越来越多的设计师开始认识到在空调水系统中应用变频器改变水泵转速所带来的巨大效益。 这里说到了软启动方式，下面来介绍下。 第 18 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 第3章 中央空调控制系统的硬件设计 中央空调控制系统硬件有变频器、PLC、温度变送器、人机界面。实现功能如下: 1、变频器:为了调速，并降低启动电流。 、PLC:PLC作为控制单元，是整个系统的控制核心，PLC 控制器通过温度传感器测量进2 出水温度，编入控制器内存，最后来控制变频器的频率，以控制电机的转速，调节水量，根据室内的温度高低，控制热交换的速度，达到节能目的。 3、温度变送器:将温度变量转化为可传送的标准化输出信号。主要用于工业过程温度参数的测量和控制。 4、人机界面:系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。 3.1 变频器的原理 主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。 整流器:最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。 平波回路:在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。 逆变器:同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。 3.2 西门子MM440变频器性能介绍 MICROMASTER 440全新一代用于控制三相交流电动机速度和转矩的多功能标准变频器。本变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术，可使电动机低噪声运行。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了 [15]良好的保护创新的BiCo(内部功能互联)功能有无可比拟的灵活性。 其具有缺省的工厂设置参数，它是给数量众多的可变速控制系统供电的理想变频传动装置。由于MICROMASTER 440具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数以后，它也可用于更高级的电动机控制系统。既可用于单独传动系统，也可集成到自动化系统中。 变频器适用于各种变速驱动装置。由于它具有高度的灵活性因而可以在广泛的领域得到应用。它尤其适合用于吊车和起重系统、立体仓储系统、食品、饮料和烟草工业以及包装工业的定位系统。 第 19 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 3.2.1 主要特征 易于安装;易于调试;牢固的EMC设计;可由IT电源供电;对控制信号的响应是快速和可重复的;参数设置的范围很广，确保它可对广泛的应用对象进行配置;电缆连接简便;具有多个继电器输出;具有多个模拟量输出(0~20mA);6 个带隔离的数字输入，并可切换可NPN/PNP 接线;2 个模拟输入:1)ADC1:0~10V，0~20mA 和-10 至+10V 2)ADC2:0~10V，0~20mA;2 个模拟输入可以作为第7 和第8 个数字输入;BICO 技术;模块化设计，配置非常灵活;开关频率高(传动变频器可到16kHz)，因而电动机运行的噪音低;内部RS485 接口(端口);详细的变频器状态信息和完整的信息功能。 3.2.2 控制性能的特点 最新的IGBT技术;数字微处理器控制;高质量的矢量控制系统;磁通电流控制(FCC)改善动态响应，并且优化电动机的控制;线性V/F特性;平方V/F特性;多点v/f特性(可编程V/F特性);力矩控制;捕捉再起动;滑差补偿;在电源中断或故障跳闸以后，自动再起动;可以由用户定义的自由功能块，实现逻辑运算和算术运算的操作;动态缓冲;用于定位控制的减速斜坡函数曲线;高品质的PID控制器(具有参数自整定功能)，可用于一般的过程控制;可编程的加速/减速斜坡函数，0秒至650秒;斜坡起始段和结束段的平滑功能;快速电流限制(FCL)功能，避免运行中不应有的跳闸;快速、可重复的数字输入响应时间;使用两个高分辨率的10位二进制模拟输入，实现速度精调;复合制动，实现快速制动控制;4个跳转频率。 3.2.3 保护功能 过压/欠压保护;变频器过温保护;使用PTC通过数字输入实现电动机过热保护;接地故障保护;短路保护;闭锁电动机保护;防止电动机失速;参数联锁。 3.2.4 变频器运行的环境条件 1.变频器要求的环境温度都是0,40度，这个温度比较适合变频器正常运行。2.空气的相对湿度?95%，无凝露。3.不允许变频器掉到地上或遭受突然的撞击。不允许把变频器安装在有可能经常受到振动的地方。4.不允许把变频器安装在接近电磁辐射源的地方。5.不要把变频器安装在存在大气污染的环境中，例如，安装在存在灰尘、腐蚀性气体等的环境中。6.变频器的安装位置切记要远离有可能出现淋水的地方。例如，不要把变频器安装在水管的下面，因为水管的表面有可能结露。禁止把变频器安装在湿度过大和有可能出现凝露的地方。7.在变频器附近不要安装有对冷却空气流通造成负面影响的其它设备。确认变频器的冷却风口处于正确的位置，不妨碍空气的流通。 3.2.5 使用变频器设计系统时需注意的问题 1. 变频器柜内除本机专用的空气开关外，不宜安置其它操作性开关电器，以免开关噪声入 第 20 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 侵变频器，造成误动作; 2. 变频器电源输入侧可采用容量适宜的空气开关作为短路保护，但切记不可频繁操作。由于变频器内部具有大电容，其放电过程较为缓慢，频繁操作将造成过电压而损坏内部元件; 3. 注意防止发生共振现象。由于定子电流中含有高次谐波成分，电机转矩中含有脉动分量，有可能造成电机的振动与机械振动产生共振，使设备出现故障。应预先找到负载固有的共振频率后，利用变频器频率跳跃功能设置，躲开共振频率点。 为了控制电源，一般在变频器电源进线上串接一个超过变频器额定电流两倍以上的交流接触器。但应注意，除紧急情况外，接触器的通断只能在变频器停止运行的情况下才能进行。 3.3 PLC选型 3.3.1 PLC简介 可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 3.3.2 PLC控制功能的选择 该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。 1、运算功能 简单可编程逻辑控制器的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能;普通可编程逻辑控制器的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能;较复杂运算功能有代数运算、数据传送等;大型可编程逻辑控制器中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现，目前在可编程逻辑控制器中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。 2、控制功能 控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。可编程逻辑控制器主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高可编程逻辑控制器的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。 3、通信功能 大中型可编程逻辑控制器系统应支持多种现场总线和标准通信协议(如TCP/IP)，需要时应能与工厂管理网(TCP/IP)相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。可编程逻辑控制器系统的通信接口应包括串行和并行通信接口、RIO通信口、常用DCS接口等;大中型可编程逻辑控制器通信总线(含接口设备和电缆)应1:1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的(如点对点、现场总线)通信处理器。 4、编程功能 离线编程方式:可编程逻辑控制器和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU 第 21 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。 在线编程方式:CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型可编程逻辑控制器中常采用。 五种标准化编程语言:顺序功能图(SFC)、梯形图(LD)、功能模块图(FBD)三种图形化语言和语句表(IL)、结构文本(ST)两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准(IEC6113123)，同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。 5、诊断功能 可编程逻辑控制器的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对可编程逻辑控制器的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。可编程逻辑控制器的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。 6、处理速度 可编程逻辑控制器采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则可编程逻辑控制器将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。目前，可编程逻辑控制器接点的响应快、速度高，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期应满足:小型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.5ms/K;大中型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.2ms/K。 综上所述，再结合实际情况，为便于今后系统的改造或者升级，需要留出一定的I/O点以做扩展使用。我们选用西门子S7-200PLC作为主控制器，其中主机型号:CPU226。 3.3.3 西门子S7-200PLC介绍 S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。 S7-200系列出色表现在以下几个方面:1)极高的可靠性;2)极丰富的指令集;3)易于掌握;4)便捷的操作;5)丰富的内置集成功能;6)实时特性;7)强劲的通讯能力;8)丰富的扩展模块。 S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如:冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制。 CPU226的主要技术指标: 1.集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。2.可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。3. 13K字节程序和数据存储空间。4. 6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。5. 2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。6.I/O端子排可很容易地整体拆卸。7.用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。8.可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。 S7-200的工作模式: 第 22 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) S7-200系列PLC有3中工作模式，即RUN，STOP和TERM模式。 RUN模式:CPU在RUN模式下执行完整的扫描过程，通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。此时，在CPU模式的LED显示面板上“RUN”显示当前的工作模式。在此模式时，不能向PLC装入程序、 STOP模式:PLC处于停止方式，CPU不执行用户程序，可装载编程软件的计算机通信，可以创建和编辑用户程序，设置PLC的硬件功能，向PLC装入用户程序和硬件设置信息。 TERM模式:是一种暂态，可以用程序将TERM转换为RUN或STOP状态，在现场调试程序时很有用处。TERM状态还和机器的特殊标志位SM0.7有关，可用于自由口通信时的控制。 3.3.4 模拟量I/O模块的种类 在工业控制中，某些输入量(例如压力、温度、流量、速度等)是模拟量，某些执行机构(例如电动调节阀、变频器等)要求PLC输出模拟信号，而PLC的CPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换为标准量程的电流或电压，PLC用A/D转换器把这些模拟量转换为数字量，带正负号的电流、电压在A/D转换后用二进制补码表示。D/A转换器把数字输出量转换为模拟电压或电流，再去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务就是实现A/D转换和D/A转换。 A/D转换器和D/A转换其的二进制位数反映了它们的分辨率，位数越多，分辨率越高。转换时间也是模拟I/O模块的一个重要指标。 S7-200PLC主要有3种模拟量扩展模块: 1.模拟量输入模块(EM231，4路) 2.模拟量输出模块(EM232，2路) 3.模拟量输入输出模块(EM235，4路输入，1路输出) S7-200PLC模拟量扩展模块中的A/D、D/A转换器位数均为12位。 3.3.5 EM231技术指标 1.具有4个模拟量输入通道。2.电压输入范围:单极性0~10V、0~5V;双极性?5V，?2.5V。3.电流输入范围:0~20mA。4.每个通道占用存储器AI区域2个字节。该模块模拟量的输入值为只读数据。5.输入信号经模数转换后的数字量数据值是12位二进制数。最高有效位是符号位:0表示正值数据，1表示负值数据。6.模拟量输入数据字格式有单极性数据格式和双极性数据格式。前者的全量程范围设置为0~32000.后者为-32000~+32000。 3.3.6 EM232技术指标 1.提供2路模拟量输出。2.输出信号的范围:电压输出为?10V，电流输出为0~20mA。3.每个输出通道占用存储器AQ区域2个字节，用户程序无法读取模拟量输出值。4.PLC运算处理后的数字量信号(BIN数)为12位，最高有效位是符号位:0表示正值，1表示负值。5.电流输出数据格式为0~+32000。6.电压输出的数据格式为-32000~+32000。 第 23 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 3.4 系统硬件设计 假设该系统应用在100平米的公寓，根据公寓的冷负荷为114~138瓦/平方米来算，大体的空调系统的设备如下: 1)冷冻机主机2台; 2)冷冻水水泵6台，3用3备用，冷冻水水泵功率22千瓦; 3)制冷主机的控制根据自身设定的冷冻水出口温度。此主机的冷冻水出口温 度设为7?，在其冷冻水入水温度高于7?情况下，制冷主机会正常工作;如入水温度达到或接近7?时，制冷主机会自动停机。 表3-1 中央空调控制系统的环境参数 季节 舒适度等级 温度(?) 相对湿度(%) 风速(m/s) ? 22~24 30~60 ?0.2 冬季 ? 18~21 60 ?0.2 ? 24~26 40~70 ?0.25 夏季 ? 27~28 40~70 ?0.25 系统主回路示意图、系统电路图、主要设备的端口连接图如下: 图3-2:系统PLC选用西门子S7-200，CPU型号为226。该PLC上集成了通讯接口可供RS-485线缆通讯，并设置了TD200文本显示器，用来显示系统工作状态和报警信息等。变频器MM440可通过串口与PLC通讯。通过变频器的控制来决定冷冻泵的工作频率和工作台数。 图3-3:该控制系统分手动和自动模式，手动模式下通过开关的闭合控制电机的运转，自动模式下通过PLC及变频器控制，启动时1#冷冻泵变频启动，当温度条件不满足需要增加工频泵数量时，工频触点吸合1#冷冻泵转为工频运行，2#冷冻泵待机等待启动脉冲信号，当温度条件满足不需要多台冷冻泵工频运行时，工频触点断开减少工频工作台数，变频触点吸合转为变频运行。以此类推。 图3-4:EM231、EM232由PLC L+端口输出的24V电源供电，变频器的3、4接口是用于接受模拟量输入信号，29、30接口用于通过RS-485与PLC通讯。 第 24 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 温度变 送器TD200人机界面西门子S7-200 EM231EM232CPU226 驱动柜驱动柜驱动柜远程I/O口远程I/O口远程I/O口 MM440 变频器 冷冻泵冷冻泵冷冻泵冷冻泵冷冻泵冷冻泵 (备用)(备用)(备用)图3-2 中央空调冷冻水循环控制系统主回路连接示意图 第 25 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) N L3 L2 L1 SAKM3KM5KM1L1L2L3VVVFUVW KM5KM1KM3SB1SB3SB5 KM2KM6KM4SB4SB6SB2 FR1FR2FR3 Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.1Q1.2 KM3MMMKM4KM6KM5KM2KM1 PLCKM1KM2KM3KM4KM5KM6 图3-3 中央空调控制系统电路图 PT100PT100Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.1Q1.2 120/240VAC变送器变送器 1L 00 01 02 03 04 05 06 07 2L 01 02 M ? N L+RA A+ A RB B+ BM0 V0 S7-200 CPU226EM231EM232串口M L+ ?M L+ ? 1M0001020304050607 2M 00 01 02 03 04 05 L+SB6SB5SB4SB3 24VDCSB2SB1SA380VL QSL3 4MM440变频KM5KM1KM3器29 30 V KM6 KM4 KM2MMM 图3-4 中央空调控制系统主要设备的端口连接图 RS-485网络线缆用于USS通讯 3.5 本章小结 本章介绍了中央空调控制系统的硬件设计，对变频器、PLC、温度传感器进行了选型，并设 计了人机界面。最后对整体系统进行了硬件连接的设计。 第 26 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 第4章 PLC主流程图 启动1#空 调 N开启制冷系统停止 Y 冷却塔风 机启动 冷却水泵 启动 N备用泵启冷冻水泵运行动 Y 冷冻泵启 动 冷冻机组 启动 冷负荷 N启动2#空冷负荷是否满足调 NY启动3#空冷负荷是否满足调 Y 正常运行 图4-8 程序设计流程图 返回 4.2本章小结 本章介绍了RS-485通讯和USS协议，并对PLC、MM440变频器进行了初步参数设置，来 实现变频器与PLC通过USS协议进行RS-485串行通讯。最后通过MCGS软件实现组态的 设计。 第 27 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 第 28 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 结论 本论文阐述了基于PLC和变频器对中央空调控制的基本原理及过程。主要工作如下: 1)对中央空调控制系统现状进行了解，研究了系统的工作过程和工作原理。 2)提出了与传统PID控制结合，实现比较稳定的温度控制系统。 3)采用PLC与变频器协调控制的硬件系统，完成对中央空调系统节能、稳定的最优化控制。 4)经过最后的软件及组态设计，使系统完整。 在设计中，我学到了许多有关PLC、变频器、温度变送器方面的知识，这让我更深入的体会到PLC和变频器在中央空调控制方面的应用能力。 第 29 页 共 57 页 吉林建筑工程学院城建学院电气信息工程系自动化专业课程设计(论文) 参考文献 1 赵彬(中央空调变频节能的应用及展望(厦门大学学报: 2000，20(1):25~42 2 李怿峰(中央空调节能智能控制系统的研究与实现(华南理工大学硕士论文，2002: 42~52 3 陈鑫(模糊控制技术在空调监控系统中的应用，福州大学硕士论文，2004:50~56 4 潘金文，江琼珍(变频控制技术在中央空调水泵系统中的应用(大连理工大学学报: 2003，35(2): 53~55 5 张卫政(基于模糊控制的风机盘管空调系统应用研究，广东工业大学硕士论文，2005: 70~81 6 韩宝琦，李树林(制冷空调原理及应用(机械工业出版社，2006:60~64 7 梁春生，智勇(中央空调变流量控制节能技术(电子工业出版社，2005:70~72 8 史乃，汤蕴缪(电机学(机械工业出版社，2003:186~190 9 纪文英，刘泽华(中央空调系统水泵变频运行性能的实验研究和节能分析(吉林大学 学报，2004，25(1):89~98 10 Rob moult(Fundamentals of DDC，ASHRAE J，2000，(4):34~52 11 刘素芹(PID与模糊控制算法的比较及其改进，石油大学学报， 2003，30(1):45~52 12 Michel(A(Bemier,Bernard Bourret(Pumping energy and variable frequency drives(December 1999:20~21 13 K( Kimura(Scientific Basis of Air Conditioning(Applied Science Publishers Ltd， London，1997:34~35 14 X(Huang，,(,(Yong ，,(,(Qiang(Study on the semi -centralized evaporative cooling air-conditioning system’s automation，Journal of Xi'an University of Technology， 2011，28(1):45~56 15 MM440 变频器使用大全，西门子(中国)有限公司，2005:27~35 16 S7-200 SIMATIC 文本显示用户手册，2007:20~35 17 何文雪，刘华俊(PLC编程与应用(机械工业出版社，2010:258~266 18 吴作明(工控组态软件与PLC应用技术(北京航空航天大学出版社，2007:1~63 第 30 页 共 57 页 亲爱的朋友,上文已完,为感谢你的阅读,特加送另一篇范文, 如果下文你不需要,可以下载后编辑删除,谢谢, 道路施工方案 1、 工程概况 2、 编制说明及编制依据 3、 主要施工方法及技术措施 3(1施工程序 3(2施工准备 3(3定位放线 3. 4土方开挖 3(5卵石路基施工 3(6天然砾基层施工 3. 7高强聚酯土工格楞 3(8水泥稳定砂砾基层施工 3(9路缘石施工 3. 10玻璃纤维土工格栅施工 3(11沥青面层施工 3. 12降水施工 4、 质量控制措施 5、 雨季施工安排 6、 安全技术措施 1. 工程概况 本项目建设的厂址位于新疆石河子市。工程场地位于石河子高新技术开发区经七路西。场地原为麦田，地势南高北低。厂区道路连通各装置区域，并与经七路相连。 2. 编制说明及编制依据 为保质按时顺利完成厂区道路，根据 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 招标文件、设计施工图，以及现场实际场地，并结合我公司多年来的现场施工经验编制此方案。 规范及标准: 《沥青路面施工技术质量规范》 JTG F40-2004 《工程测量规范》 GB50026-2007 《建筑施工安全检查标准》 JGJ59-1999; 3. 主要施工方法及技术措施 3.1施工程序 降水——施工测量——土方开挖——路基(卵石)整平——机械压 实——天然砂砾基层——机械压实——高强聚酸土工格楞——浆砌 卵石立缘石基础——水泥砂浆勾鏠——天然砂砾基层——机械压实 ——安装路缘石——水泥稳定砂砾底基层——玻璃纤维土工格楞 ——粗粒式沥青混凝土面层——中粒式沥青混凝土面层 3.2施工准备 熟悉图纸及规范，做好技术交底工作。按图纸范围确定施工范围，标出外框范围线，清出障碍物。联系施工需用材料、机械的进场工作。根据业主提供的平面控制坐标点与水准控制点进行引测。根据施工图规定的道路工程坐标点，进行测量放样的业内复合计算。 3.3定位放线 根据现场实际情况，在道路两侧沿线间隔50m左右布置测量控制桩，轴线定位(坐标)桩与高程测量控制桩合用。控制点沿道路中心线两侧交错间隔布置，形成多个控制体系，同时控制桩做醒目标志，以防在施工过程中被碰动。土方施工后，测量人员应及时重新放线，路基处理后，应在路基上测定路面中心线、边界线以及标高控制点。 其基本步骤为:校验路基轴线控制桩;合格后，根据轴线控制桩详细放出路边线以及设置标高控制桩。 放线自检和业主监理验收后方可使用。验线允许偏差根据规范规定。 3.4 土方开挖 施工方法:在施工测量放线确定基础位置，经检查复核无误后，作为施工控制的依据，并经过监理确认后，即可进行基础土石方的开挖。 主要施工机具:挖掘机、装载机、尖、平头铁锹等。 3.4.1作业条件: 土方开挖前，应摸清地下管线等障碍物，以及地下水位等情况，并应将施工区域内的地下障碍物清除和处理完毕。 道路的定位控制线(桩)，标准水平桩及基槽的灰线尺寸，必须经过共同检验合格，并办完预检手续。考虑在机械无法作业的部位和修整边坡坡度采用人工进行施工。熟悉图纸，做好技术交底。索取地勘资料及 气象资料。 夜间施工时，应合理安排工序，防止错挖或超挖。施工场地应根据需要安装照明设施，在危险地段应设置明显标志。 3.4.2挖土方流程: 确定开挖的顺序和坡度?沿灰线切出槽边轮廓线?分层开挖?修整槽边?清底。 (1)基地坡度剖面图: 现场土质为粉质粘土,开挖 深度不超过1.5m可不放坡,不加支撑,挖深度超过1.5m必须放坡,放坡坡度为1:0.75。 (2)开挖基槽: 采用反铲挖土机开挖基槽从槽的端头,以倒退行驶的方法进行开挖,将土方甩到基槽两侧,应保证边坡的稳定。场地以下耕织土层直接清理现场，剩余好土回填基槽使用。 (3)施工要求: 基坑(槽)开挖后，不得直接开挖至设计底标高，避免机械开挖扰动地基土层。在挖到距槽底20cm以内时，测量放线人员应配合抄出距槽底20cm水平线，并在槽壁上每隔3~5m钉水平标高小木桩或短钢筋，在挖至接近槽底标高时0.2m时，用尺或事先量好的20cm标准尺杆，随时以小木桩校核槽底标高。最后由两端轴线(中心线)引桩拉通线，检查距槽边尺寸，确定槽宽标准，据此修整基槽，最后人工清除槽底土方。 土方开挖时应注意边坡稳定。严禁切割坡脚，以防导致边坡失稳，当边坡坡度陡于五分之一，或在软土地段，不得在挖土上侧堆土。必要时可适当放缓边坡或设置支撑。施工时，应加强对边坡、支撑、土堤等的检查。同时应注意基坑边沿控制线好其他单位设施，避免损伤. 夜间施工时，应有足够的照明设备，在危险地段应设置明显标志，并要合理安排开挖顺序，防止错挖、超挖。 雨期施工在开挖基坑(槽)时，应注意边坡稳定，必要时可适当放缓边坡坡度，防止地面水流入。坚持对边坡进行检查，发现问题要及时处理。 (4)应注意控制的质量问题 基础底部土方超深开挖:开挖基坑(槽)或管沟均不得超过基底标高。如个别地方超挖时，其解决方法应取得设计单位的同意，不得私自处理.基坑开挖中如遇局部地基问题，施工方应及时 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 有关各方人员现场共同协商处理，未得到各方任何之前，不得擅自处理。基坑开挖并清理完，经钎探(根据当地监理、质检部门要求)和验槽合格后，方可进行下道工序的施工。 基底未能得到保护:基坑(槽)开挖后应尽量减少对基础底部基土的扰动。如基础不能及时施工时，可在基底标高以上留出0.3m厚土层，待做基础时再挖掉。开挖尺寸不足:基坑(槽)或管沟底部的开挖宽度，除结构宽度外，应根据施工需要增加工作面宽度。如排水设施、支撑结构所需的宽度，在开挖前均应考虑。基坑(槽)边坡不直不平，基底不平:应加强检查，随挖随修，并要认真验收。 3.5卵石路基基层施工 路基施工是道路施工重点， 必须将原地面上各种杂物清除，保证填土表面无积水。 对于压路机不能压到得地方，采用夯机夯实或者人工夯实。 厂区道路路基密实度不小于96%,经检测合格后方可经行后续施工。 本工程采用200厚卵石基层,基层每边比基础宽出270mm。自卸汽车倒至基槽漂石，反铲挖掘机整平后，压路机压实。 3.5.1材料 卵石:采用粒径100-200mm卵石做为底基层。上层为天然砂砾，水 泥稳定砂砾层及粗，中式沥青面层。 3.5.2施工方法 (1)施工测量 施工前对下承层按质量验收标准进行验收之后，恢复中线，直线段每20m设一桩，并在两侧路面边缘0.3-0.5m处设标志桩，在标志桩上用记号笔标出漂石基层边缘设计标高。 (2)整平 卵石入槽后，挖掘机倒退法整平。进行分层施工，基层的设计厚度为200mm，根据现场实际情况,基底土方含水率较大,为了保证第一层漂石整体均匀性, 防止地基翻浆，第一层漂石虚铺厚度400mm,碾压整平后，直接回填天然砂砾，分层碾压至设计标高。 (3)试验取样 选择资质符合要求的试验室进行戈壁分层碾压取样试验。现场取样每层天然砂砾碾压完成后,由监理单位见证试验室现场对戈壁取样,压实系数要求不小于0.96.取样要求,每1000平方取样两点,不足1000平方时按两点取样。 3.6天然砂砾路基施工 天然砂砾应平铺整平后，进行机械碾压。压路机采用18t内震式。碾压时先轻后重，先慢后快。直线段，由两侧路肩向路中心碾压，平曲线段由内侧向外侧进行碾压。碾压时，主碾重叠不小于30cm。 压路机的碾压速度，头两遍采用1.5-1.7Km/h，以后采2.0-2.5Km/h。在规定的时间内碾压到要求的压实度，达到没有明显的轮迹。碾压过程中，如有“弹簧”、松散、起皮等现象，铲除换填，使其达到质量要求。分段施工时,上下两层接缝距离为500mm,接缝处夯压密实。 3.7高强聚酯土工格楞 土工格栅选取用聚酯涤纶纤维为原料。采用经编定向结构，织物中的经纬向纱线相互间无弯曲状态，交叉点用高强纤维长丝捆绑结合起来，形成牢固的结合点，充分发挥其力学性能，高强聚酯土工格栅具有抗拉强度高，延伸力小，抗撕力强度大，纵横强度差异小，耐紫外线老化、耐磨损、耐腐蚀、质轻、与土或碎石嵌锁力强，对增强土体抗剪及补强提高土体的整体性与荷载力，具有显著作用。 土工格栅施工要点: 1、施工场地:要求压实平整、呈水平状、清除尖刺突起物。 2、格栅铺设:在平整压实的场地上，安装铺设的格栅其主要受力方向(纵向)应垂直于路堤轴线方向，铺设要平整，无皱折，尽量张紧。用插钉及土石压重固定，铺设的格栅主要受力方向最好是通长无接头，幅与幅之间的连接可以人工绑扎搭接，搭接宽度不小于10cm。如设置的格栅在两层以上，层与层之间应错缝。大面积铺设后，要整体调整其平直度。当填盖一层土后，未碾压前，应再次用人工或机具张紧格栅，力度要均匀，使格栅在土中为绷直受力状态。 3、填料的摊铺和压实:当格栅铺设定位后，应及时填土覆盖，裸露时间不得超时48小是，亦可采取边铺设边回填的流水作业法。先在两端摊铺填料，将格栅固定，再向中部推进。碾压的顺序是先两侧后中间。碾压时压轮不能直接与筋材接触，未压实的加筋体一般不允许车辆在上面行驶，以免筋材错位。分层压实度为20-30cm。压实度必须达到设计要求，这也是加筋土工程的成败关键。 4、防排水措施:在加筋土工程中，一定要作好墙体内外的排水处理;要做好护脚，防冲刷;在土体内要设置滤、排水措施。 3.8水泥稳定砂砾基层施工 1.摊铺混合料前，要清扫砂砾执层，垫层上不能有杂物。要严格检 查底基层之纵断高程和横断面坡度，检测指标与偏差必须满足设计与规范要求。然后洒水湿润底基层表面，但不能有自由水存积。 2(用摊铺机摊铺混合料时，中间不宜中断。 因故断超过初凝时间过长，应设置施工缝。 摊铺机行下速度控制在1M-5M/min，并匀速行进。 3.水泥稳定砂砾基层施工中，横缝是不可避免的，对接缝处理规范有严格要求。另外根据实际操作之经验，我处理之方法是先在横缝处多填混合料，压路机横向碾压2-3遍，再铲除明显高出之部分，再横压力1-2遍，最后再纵向依次碾压，压路机纵向行驶要超过横缝，碾压完毕再人工挖除1米，以便下次接缝。 4.水泥稳定砂砾基层碾压成型后，要能时喷雾洒水，以防止水泥稳定基层风干。48小时内要保持表面湿润不干燥，然后连续约3天，以后可适当减少洒水次数，但必须保持表面湿润。洒水养生不少于7天，期间要禁止一切车辆通行，洒水车要缓慢行进洒水均匀。流水施工作业时，水泥稳定砂砾基层洒水养生4天后，可洒透乳化沥青养生，第5天可铺沥表下面层。这样作业对基层质量没有影响，还可快加工程进度。 3.9路缘石施工 路缘石施工应符合下列要求: 核对道路中心线无误后，进行边线放样，确定路缘石底面标高。 路缘石施工应根据路缘石平面位置和顶面标高，放样依次排砌。相邻侧石接缝必须平齐，然后进行勾缝。 3.10玻纤土工格栅施工 常用的玻纤土工格栅有带自粘胶和不带自粘胶两种，带自粘胶的可直接在已平整的基层铺设，不带自粘胶的，通常采用钉子固定法。 钉子固定法所需材料为: i. 40×40×0.3毫米的固定铁皮，要求平整不翘角 ii. 2英寸钢钉(优质水泥钉) 1、钉子固定法铺设玻纤土工格栅时，先将一端用固定铁皮和钉子固定在已洒布粘层沥青的下层结构上，钉子可用锤击或射钉枪射入，再将格栅纵向拉紧并分段固定，每段长度为2-5米，对于水泥混凝土路面，可按收缩缝间距分段。钢钉位置设于接缝处，要求格栅拉紧时，其纵横向均处于挺直张紧状态。 2、 格栅搭接距离为:纵向接头搭接距离不小于20厘米，横向搭接距离不小于15厘米，纵向搭接应根据沥青摊铺方向，将前一幅处于后一幅之上。 3、不能将钉子钉于玻纤格栅上，也不能用锤子直接敲击玻纤格栅，固定好后，如发现钉子断裂或铁皮松动，则需重新固定。 4、玻纤格栅铺设固定完毕后，须用胶辊压路机适度碾压稳定。使格栅与原路表面粘牢固，严格控制运送混合料的车辆出入，在格栅层上禁止车辆急转向、急刹车和倾泻混合料脚料，以防止对玻纤格栅的施工损伤。 5、施工注意事项 (1)严格控制远送混合材料的车辆出入，在格栅层上禁止车辆急转向、急刹车和倾斜混合材料，以防止对玻纤格栅的损坏。 (2)玻纤格栅背胶易溶于水，雨天或路面潮湿时不得施工。 (3)玻纤格栅为玻璃纤维制造，对人体皮肤易产生刺激作用，施工人员须戴防护手套。 (4)当使用胶轮压路机需注水增加重量时，其注水量不能太慢，以防溢流到玻纤格栅上，造成其背腹失去粘性。 (5)玻纤格栅铺设过程中，若发现原有较小的坑塘没有预先填平，可在铺好的格栅上将对应坑塘的部分剪去，以便在铺上层沥青混合材料时能完全填平坑塘。 (6)格栅铺设时，要求路面温度在5?—6? (1)机械铺设 将整卷土工格栅装在拖拉机前的放卷架上，注意其粘性面向下。 使拖拉机向前走，保证土工格栅平直地粘在路面上。s 用胶轮的轻型压路机碾压1-2遍。 摊铺沥青混合料路面。 (2)人工铺设 将整卷土工格栅放在卡车后或手推车的放卷架上，注意其粘性面向下。确保放卷轴已锁定，布卷不致自由松动。当卡车(或手推车)慢慢向前走时，应踩住格栅一端。如格栅有松驰时，即时调整以防皱折。 用胶轮的轻型压路机碾压1-2遍，激活格栅背胶即可摊铺沥青路面。 3.11沥青混凝土面层施工 (1)沥青透层油 沥青透层油在已建成的石灰粉煤灰砂烁上洒布，主要材料为慢烈的洒布型阳离子或阴离子乳化沥青(PC-2或PA-2)及粒径为0.5-1.0cm的石屑。透层沥青采用沥青洒布车喷洒，用量1.0L/?，洒布要求均匀， 不产生滑移和流畅。当有遗漏时，采用人工补洒。浇洒透层沥青后，易立即洒石屑或粗砂，用量3m?,1000?.然后用6-8T的钢简式压路机展压一边。洒布之后，保证24小时内不得扰动，使沥青充分渗透到基层中。 (2)沥青混合料面层施工工艺: ?、准备工作: 沥青混凝土路面使用二台摊铺机，两侧为基准线，两机相距10m左右。先对沥青混凝土面层的施工将切实做好基层验收、技术准备、人员组织、设备组织、作业准备、混合料运输、混合材料摊铺和碾压底基验收这八个环节。基层和沥青混凝土面层平整度、厚度必须严格满足设计要求，为上面层施工打下良好基础。 a、材料准备:施工使用的沥青混合材料必须按照要求申报使用许可，如改变已批准的混合料配比，则需重新申报。 b、人员准备:摊铺实验之前，在驻地监理办和现场指挥在场的情况下汇报施工方案并召开技术交底会，明确各岗位的职责和技术要求，做到分工明确、各司其职、井然有序并在驻地办批准下进行施工。试验段后，召开技术总结会，针对存在的问题和不足，制定有效的整改措施进一步完善施工工艺并经监理工程师批准后进行全面施工。现场指挥和整体工作协调;现场疏导、安全及车辆调配;现场施工、跟机作业及准备工作;看护基准线设备、调控宽度和油边调控摊铺石的高程、厚度和横坡度;测量温度、组织碾压及试验检测等工作将配备专人负责。 c、机器准备:参加沥青混凝土面层施工的机器设备必须处于完好状态，备份施工机器及水车，加油车和装载机等辅助机器与施工密切配合，做到随叫随到。各种作业机器严禁有漏油现象，维护和保养机器时，必须采取有效措施防止污染和破坏。沥青混凝土面层施工时，将使用作业机具如下表: 机器名称 型号 数量 用途 摊铺机 ABG423 2台 摊铺 钢轮压路机 DD110 2台 初压 钢轮压路机 DD130 2台 复压、终压 水车 5T 1台 加水 其他 少火车、烙铁、平粑、筛子、方掀、靠尺、手推车 d、检测仪器准备:检测仪器配备主要有直尺、红外线测温计、平整仪等。在施工作业前做全面检查，并经调试证明处于性能良好状态。 e、确定作业面:作业准备在施工沥青混凝土面层前先确定好其作业面，以使施工能连续进行，并组织人员: 熟悉作业面高程，纵横坡、超高、加宽等技术参数。 了解基层施工中的问题，并确定相应的补救措施。 标划施工大样线，对调控点、变坡点等特殊点和摊铺机的行车线与分车线都必须有明显标识。 施工前由施工技术人员依据道路5米一个横断面在两侧做出标记，并注明相应桩号。 随后在两侧平台上将基准线固定，安装完毕后，设专人看护。首先对下承层进行全面自检，按照规范要求对密实度、平整度、高度、厚度、横坡、纵坡等进行全面检测，自检合格后报验验收，同时设点作为以后路面各层检测的固定点位。 验收通过后，进行下一步工序。 ?、沥青混合料生产、运输和卸料监督: 沥青混凝土的生产和运输首先由我项目部委托试验室控制沥青的生产质量，按规范要求完成各种室内试验，并及时将结果向监理人员反馈未经监理人员同意不能调整配合比，严禁手动放料。专人负责测量温 和观看外观质量，以避免不合格材料用于施工中。其次，热拌沥青混合料采用较大吨位的汽车运输(料厂提供)、车厢清扫干净，为防止沥青与车厢板粘结，可涂一层油水混合液，但车厢底部不得有余液积聚。并且根据沥青混凝土拌和设备的生产能力合理安排运输力量，考虑到尽力可能使摊铺机前方运料车在等侯卸料的保证在5辆车以上。在连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前10-3-cm处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车挂空挡，靠摊铺机推动前进。运料车用篷布覆盖，用以保温、防雨雪、防污染。沥青混合料运至摊铺地点后，委派专人逐车检查拌合质量及油温。凡温度低于规定要求(140-160、东施170-160)及严重离席料、花料、油大料或已经结成团块、以遭雨淋湿的混合料立即清除，不摊铺在道路上。 ?、摊铺 摊铺机就位时，在熨平板下面铺放垫木，垫木的顶面高即为该点的设计高程加摊层，垫木的实测高程准确，并反复校准，直至满足规范要求后，摊铺机方可就位。摊铺机在收料前在料斗内涂刷少量防止粘料用的柴油。摊铺机在运行前事先预热，起步后立即检测高程、横坡和厚度，及时进行校对与调整，此项工作在摊铺30米距离内完成，如有必要可停机检测，问题较大时必须重新起步。沥青混合料的松铺系数根据实际的混合料类型，施工机器和施工工艺等，由试铺试压方法或根据规范中松浦系数的规定选用。沥青混合料的摊铺温度符合规范要求，并根据沥青标号、粘度、气温、摊铺层厚度选用。沥青混合料必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺。摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿。摊铺速度根据拌和机产量、施工机器配套情况及摊铺层厚度、宽度情况定，并符合2-6m/min的要求。再摊铺过程中，摊铺机螺旋并料器不停顿的转动，两侧保持有少于送料器高度2/3的混合料，并保证在摊铺机全宽度断面 上不发生离析。对于局部小离析处筛细料处理。熨平板按所需厚度固定后，不得随意调整。 在摊铺过程中有专人指挥车辆卸料，衔接及时，从儿减少摊铺机运行中停机待料。如果出现供料段档，停机并适当压车，严禁随来料随摊铺。在摊铺过程中，我单位设专人及时跟踪测量沥青路面的纵段面高度，横坡及摊铺厚度，如不符合要求及时调整。用机器摊铺的混合料，尽量不用人工反复修整。 当出现横断面不符合要求、构造物接头部位缺料、摊铺带边缘局部缺料、表面明显不平整、局部混合料明显离析、摊铺机后有明显的托痕等情况时，可用人工作局部找补或更换混合料，并且现场主管人员指导下进行。缺陷严重时，予以铲除，并调整摊铺机或改进摊铺工艺。当属机器原因引起严重缺陷时，立即停止摊铺。人工修补时，工人不宜站在热混合料层面上操作。当机下料温过低时，必须抬机做横缝。对未经初压的摊铺料禁止随意踩踏和修整。 ?、碾压: 沥青混凝土料的压实，根据不同的料温按初压、复压、终压(包括成型)三个阶段进行。设专人检测沥青混合料温度和指挥碾压机器，摊铺后沥青混合料温度在初压阶段，路边插红色旗作为标志。 沥青混合料的温度在复压阶段，在路边插黄色旗作为标志。沥青混合料温度在终压阶段，在路边插绿色旗作为标志。 沥青混合料施工温度一览表 沥青混合料类型 普通沥青混合料 出厂温度 ? 140-160(冬施170-160) 到场温度 ? 130-150(冬施-150) 摊铺温度 ? 120-150(冬施160-130) 碾压温度 ? 120-170 (冬施130-90) a、初压在混合料摊铺后较高温度进行，低速前进不得产生推移、发裂，我单位将采用1台DD110双钢轮压路机进行作业(1.5-2.0km/h)。压路机由低向高碾压。相邻碾压带重叠1/3-1/2轮宽，压完全幅为一遍。边缘无知当时，用靶子将边缘的混合材料稍稍靶高，然后将压路机得外侧轮伸出边缘10cm以上碾压。也可在边缘先空出度30-40cm，待压完第一遍后，将压路机大部分重量位于以压实过的混合料面上再压边缘，以减少向外推移。压路机碾压2遍(先静后振)，其压力不宜小于350N/cm。 初压后检查平整度、路拱，必要时予以适当休整。碾压时将驱动轮面向摊铺机，碾压路线及碾压方向禁止突然改变而导致混合料产生推移。压路机启动、停止必须减速进行。在此过程中，特别注意平整度和路拱。 b、复压:复压紧接在初压后进行，并符合下列要求:复压采用DD130震动压路机(4-6km/h)，碾压遍数经试压确定，不宜少于4-6遍，达到要求的压实度，并无显著轮迹。当采用振动压路机时，震动频率宜为35-50HZ，并根据混合料种类、温度和厚度选用。层厚较厚时选用较大的频率和振幅，相邻碾压带重叠宽度为10-20cm。振动压路机倒车时先停止振动，并在向另一方向运动后再开始震动，以避免混合料形成鼓包。振动压路机碾压两遍，胶轮压路机碾压两遍。 c、终压:终压紧接在复压后进行。终压选用1台DD130压路机(3km/h)静碾，且不得少于两遍，并无轮迹。路面压实成型的终了温度符合规范的要求。终压时，由质控人员用平整度仪检测平整度，核子密度仪测密度。如不满足要求，及时赶压。 机器碾压速度一览表 压路机类型 初压 复压 终压 钢轮压路机 1.5-2.0km/h 3.0km/h 3.0km/h 振动钢轮 不振1.5-2.0km/h 振动4-6km/h 不振2-3km/h 压路机的碾压段长度以与摊铺速度平衡为原则选定，并保持大体稳定。 压路机每次由两端折回的位置阶梯形的随摊铺机向前推进，使折回处不在同一横断面上。压路机不得在未经压实的混合材料上进行倒轴，必须沿同一轮迹反回，在摊铺机连续摊铺的过程中，压路机不得随意停顿。设专人清洁压路机轮。压路机不得在未碾压成型并冷却的路段上转向、掉头或停车等候。振动压路机在已成型的路面上行驶时关闭振动。对压路机无法压实的构造物接头、拐弯死角、加宽部分及某些路边缘等局部地区，采用振动劣板压实。对边缘处使用人工夯锤、热烙铁补充压实。碾压结束后，在未冷却前，压路机或其他车辆不得在路上停放，不得散落矿料、油料等杂物，并及时检测平整度和压实度。 摊铺过程中如遇大雨，必须立即停止摊铺，并覆盖运输车辆和摊铺机内混合料，对以摊铺的料层，适当提高碾速，采用振动方式尽快结束碾压。对已碾压完毕的段落，24小时后放行交通。 d、接缝:在施工缝及构造物两端的连接处必须仔细操作，保证紧密、平顺。在纵缝上的混合料，在摊铺机得后面立即用DD130钢轮压路机以静力进行碾压，碾压工作连续进行，直至接缝平顺而密实。摊铺时采用梯队作业的纵缝采用直渐热接法。由于工作中断，摊铺材料末端已经冷却，或者在第二天恢复工作时，就做成一道横缝。且在相连层次与相邻程间错开1米。 具体操作方法如下:在施工结束时，摊铺机在接近端部前约1米处将熨平板稍稍抬起势力现场，用人工将端部混合料铲齐后再予碾压。然后用3米直尺检查平整度，趁尚未冷透时垂直创除端部层厚不足部分，使下次施工时成指教连接。在新剖齐的直茬垂直面上喷一薄层粘层油，并用喷灯火焰热原沿缝往复均匀考热。 横向接缝的碾压先用DD130压路机进行横向碾压。碾压时压路机位于已压实的混合料层上，深入新铺层的宽度为15cm。然后每压一遍向新铺混合料移动15-20cm，直至全部在新铺层上为止，再改为丛向碾压。当相邻摊铺层已经成型，同时又有丛缝时，可先用钢筒试压路机沿纵缝碾压一遍，其碾压宽度为15-20cm，然后再沿横缝作横向碾压，最后进行正常的纵向碾压。 不在同日摊铺的纵缝，在摊铺新料前对先铺带边缘加细修理，将松动、裂纹、厚度不足或为充分压实部分清除掉，刨齐缝边垂直，线形直顺，并喷刷一薄层粘层油，热沥青方可摊铺新料。用热混合料敖于已刨之纵缝上，一般宽15-20cm，高约10-15cm，超前10-20cm于摊铺点。纵缝在摊铺后立即碾压，碾压时碾轮大部分压在以碾压路面上，约10-15cm宽度压在新沥青混合料上，然后逐渐移动(侧轴)越过纵缝。横向施工缝摊铺机摊铺混合料，因故中断时，必须设置横向接缝。摊铺机驶离混合材料末端，人工将末端混合材料弄整齐，紧靠混合料放两根方木，方木高度与混合料的压实厚度相同。整平紧靠方木的混合料;放牧的另一侧用砂烁或碎石回填约3米长，其高度应高出方木几厘米;将混合料碾压密实，在重新开始摊铺混合料之前，将砂烁或碎石和方木除去，并将下承层顶面清扫干净和拉毛;摊铺机返回到已压实层得末端，重新开始摊铺混合料;如压实度末端未用方木作支撑处理，则将摊铺机附近及其下面未经压实的混合料铲除，并将以碾压密实且高程和平整度符合要求的末端挖成一横向(与路中心垂直)垂直向下的断面。然后在摊铺新的混合料。 半幅施工中，纵缝必须垂直相接:在前一幅摊铺时，在靠后一幅的一侧用方木作支撑，其高度与混合料层的压实厚度相同。养生结束后，在摊铺另一幅之前，拆除支撑木。在混合料摊铺整型、稳定、找平修整、 压实过程中完全中断交通。碾压完毕后，外观上达到表面平整密实。对于多层结构层施工，上下横缝间距不下于1m，纵缝间距不小于30cm。 e、取样、试验和检验: 对使用同种料源的沥青混合料每天取样一次，并按照规范的标准方法对规定的项目进行检验。 混合料施工过程中，每天或2000m2取样一次，进行含水量、石灰含量、无侧限抗压强度等的试验。在已完成的摊铺层上根据本工程技术规范要求的频率进行压实度的试验。 试验段设置8个测点，每碾压4、6、8遍时测高(以及碾压前松浦标高)，以得出实际松浦系数，直至最后土层表面不再下降为止。密实度分别在4遍、6遍、8遍时分8个点个检测一遍，用以控制碾压遍数。试验段结束后，将资料汇总上报监理工程师。 f、开放交通及冬季施工措施:沥青混合料路面待摊铺层完全自然冷却，混合料表面温度低于50?后，并在24小时后，再根据实际情况开放交通。需要提早开放交通时，可洒水冷却降低混合料温度。 沥青路面雨季施工符合下列要求: 1、注意天气预报，将强工地现场与沥青拌合场联系，缩短施工长度，各项工序紧密衔接; 2、运料汽车和工地有防水设施，并做好基层和路肩的排水设施; 3、当遇水合下层潮湿时，不得摊铺沥青混合料，对未经即遭雨淋的沥青混合料，全部清除，更换新的。 沥青路面冬季施工要求: 1、冬施期间应提高沥青混合料拌合温度，石油沥青混合料为160-170?;摊铺时间宜在上午9h至下午4h进行;施工气温低于5?，不宜摊铺热拌沥青混合料;快速路、主干路施工气温不宜低于10?。 2、运输沥青混合材料应采取保温措施，石油沥青混合料到达工地温度不得低于150?。 3、基层表面应干燥、清洁，无冰、雪、霜等。并应准备哈奥挡风、加热、保温工具和设备等。 4、接茬处预热温度宜保持在65-70?，碾压中，应用压路机器茬加强碾压两遍以上。 5、人工摊铺，卸料后应及时覆盖保温;并宜采用‘三块二及时’操作法，即:卸料快、摊铺快、楼平快，及时修整、及时碾压。 6、冬季期间应备有足够的压路机等进行碾压。碾压温度不应低于90?。 g、养生:压实成型合格后，油面温度降至与大气温度同时即可开放交通。 (3)、质量要求 a、主控项目 1、沥青混凝土路面压实度应符合6.2.1的规定。 2、沥青混凝土路面厚度符合设计要求和表6.2.1的规定。 3、沥青混凝土路面的弯沉值应符合设计要求。 沥青混凝土路面主控项目充许偏差表 序号 项目 规定值或充许偏差 检验频率 检验方法 1、压实度 快速路、主干路?96% 1000m2 1 见附录B 次干路、支路?95.6% 2、厚度 -5mm----+10mm 1000m2 1 用钢尺量 3、弯沉值 符合设计要求 20m 路宽(m),9 1见附录F9—15 2 ,15 3 注:?用蜡封法或表干法测得的现场沥青混凝土密度与用马歇尔稳定度仪试验或30Mpa压力成型法则得的标准密度相比较; ?本表中压实度采用马歇尔稳定度仪击实成型标准。 ?弯沉值单位1/100mm; ?本表第2、3项也可采用自动检测设备进行检测; ?改性沥青混凝土路面可参照此表进行经验。 b、一般项目 1、表面应平整、坚实，不得有脱落、掉渣、裂缝、推挤、烂边、粗细料集中、油斑等现象。 2、用12t以上压路机碾压后，不得有明显轮迹。 3、施工接缝应紧密、平顺，烫缝不应估焦。 4、面层与路缘石、平石及其它构筑物应接顺，不得污染其他构筑物，不得有积水现象。 5、沥青混凝土路面质量充许偏差见表 沥青混凝土路面变差表 序号 项目 规定值或充许偏差 检验频率 检验方法 1抗滑 摩擦系数 符合设计要求 200m 1 摆式仪 见附录H 全线连接 横向力系数车 构造深度 符合设计要求 200m 1 砂铺法 2 平整度 快速路、主干路σ?1.2mm 100m 路宽(m),9 1用测平仪检测见附录G，见注? 9---15 2 次干路、支路σ?9 1用3m直尺和塞尺连续量取两尺最大值见注? 9-15 2 ,15 3 3 宽度 不小于设计值40m 1 测距仪或用钢尺量 4 中线高程?10mm 20m1 用水准仪测量 5 中线线位20mm 200m4用经纬仪测量 6 横断高程?10mm且横坡差不大于3%20m路宽(m),9 2 用水准 仪测量 9—15 4 , 15 6 7 井框与路面高差?5mm 每座4 十字法用塞尺最大值 注:?测平仪为全线每车道连续监测每100m计算标差σ;无测平仪时即可采用3m直尺检测;表中检验频率点数为测线数; ?本表第1、2项也可以采用自动设备进行检测; ?底基层表面应按设计规定用量撒泼透油层、粘层油; ?改性沥青混凝土路面可采用此表进行检验。 3.12降水施工 由总包单位提供的地勘报告中说明该场地的地下水为空隙渗水， 埋深在1,2.5m。经观察坑槽开挖情况，渗水速度极慢，再考虑自然 降水，施工中对于道路开挖的沟槽采取分段挖开及时回填，明沟降排 即可满足要求,在每隔50m设置一个集水坑,用50m扬程污水泵将集水 坑内的水直接排入厂区北侧河内。 4、质量控制措施 4、1)质量保证体系及职责 , 根据工程项目的具体情况，设置本项目施工队的质量保证体系图7-1;明确各职能人员和项目施工队的主要工作职能，并且与其相关的质量程序文件挂钩，各负其责。下属各班组数量及其任务分配，应根据实际情况确定，并在施工过程中予以必要、及时的调整。 项目队长 质量员 技 材计 术 料划 员 员 员 施工队及作业人员 新彊大全新能源5000吨/年多晶硅片项目土建工程施工队质量保证体系 4(2)质量标准 4(2.1保证项目 1)基底的土质必须符合设计要求。 2)天然砂砾的干士质量密度必须符合设计要求和施工规范的规定。 4、2(2基本项目 1)面路标高均匀，分层虚铺厚度符合规定，夯压密实，表面无松散，翘皮。 2)留槎和接槎，分层留槎的位置、方法正确，接槎密实、平整。 3)天然砂砾地基允许偏差项目表1-319 项 项目 允许偏差(mm) 检验方法 次 1 顶面标高 用水平仪或拉线和尺量检查 ?25 2 表面平整度 25 用2m靠尺或楔形塞尺检查 5. 冬、雨季施工安排 一、冬期施工概念 根据当地多年气象资料统计，，当室外平均气温连续5天稳定低于 5?即进入冬期施工，当室外平均气温连续5d高于5?时解除各期施工。 二、冬期施工特点 1、冬期施工由于施工条件及环境不利，是各种安全事故多发季节。 2、隐蔽性、滞后性。即工程是冬天干的，在春天开始才暴漏出来问题，因而给事故处理带来很大难度，不仅给工程带来损失而且影响工程使用寿面。 3、冬期施工的计划和准备工作时间性强，这是由于准备工作时间段，技术要求高。 三、冬期施工基本要求 1、冬期施工前两个月即应进行冬期施工战略性安排; 2、冬期施工前一个月即应编制好冬期施工技术措施; 3、冬期施工前一个月做好冬期施工材料、专用设备等施工准备工作; 4、搞好相关人员培训和技术交底工作。 四、冬期施工的准备 1、编制冬期施工的准备，冬期施工组织设计，应包括下列内容:确定冬期施工的方法，工程进度计划、技术供应计划、施工劳动力供应计划、能源供应计划、防火安全措施、劳动用品、冬期施工安全措施;冬期施工各项安全技术经济指标和节能措施。 2、组织好冬期施工安全教育培训 项目部根据冬期施工特点，调整好机构和人员，并制定好岗位责任制，加强安全生产管理。主要加强保温、测温、冬期施工技术机构、能源管理等机构，并从实相应的人员。安排气象预报人员，了解近期、中期天气、防止寒流突袭。对测温人员、保温人员、能员工、管理人员组织专门的技术业务培训、学习相关知识、明确岗位责任制、经考 核合格方可上岗。 3、 物资准备 物资准备内容如下:外加剂、保温材料、温度标计及工器具及劳动用品现场管理和技术管理的表格、记录本、燃料及防冻油料等。 4、 施工现场的准备 ?场地要在土方冻结前平整完工、道路应畅通、并有防止路面结冰的具体措施; ?项目部组织有关机具、外加剂、保温材料(草包、木工部、薄膜)等实物进场; ?生产上水系统应采取防冻措施、并设专人管理、生产排水系统应畅通; ?按照规划落实职工宿舍、办公室等临时设施取暖措施。 五、沥青冬季施工措施 冬季对沥青混凝土面层施工影响较大。一般情况下，当气温低于0度时，不再进行沥青混凝土面层的施工。冬季沥青混凝土施工时可对在中午阳光从充足的时候进行。施工前，应及时联系拌合场联系迅速将沥青混合料运至施工现场，运输过程中要采取保温措施，同时要求混合料出厂温度升高10度，沥青混合料面层铺筑碾压完成应待4-6小时后开放交通。 六、冬季砼施工措施 1、拌合时加温拌合用水，砂石料中剔除冰块，霜块和冻结的砂团; 2、适量减小水灰比，增加砼胶棒时间，砼配合比掺入防冻液，以防砼受冻; 3、要缩短成活工序间隙，并在模板边预设测温孔，随时测定内温; 4、准备好足够的覆盖物，浇捣完成时及时覆盖，尤基冬季在挡风面更加更加应覆盖严密，包括模板外侧需用草包、土木布覆盖好保温; 5、砼表面应及时清扫积雪，防止积雪冻融时吸收砼中热量而使砼产生脱皮现象; 6、及时和气象站联系，遇特大寒流应停止浇捣若在浇捣好后遇特大寒流侵袭，则应采取燃料加温，蒸汽养护等特殊措施。 七、冬期施工安全措施 1、人工破碎冻土应当注意的安全事项; ?注意去掉头打出的飞刺，以免飞出伤人 ?掌铁 的人与掌锤的人，不能脸对脸，应当互成90?。 2、脚手架、马道要有防滑措施，及时清理积雪、外脚手架要经常检查加固; 3、大雪、轨道电缆结冰和6级以上大风等恶劣天气、应当停止垂直运输作业，并将掉笼降到地面，切断电源; 4、风雪过后作业，应当检查安全保险装置并先试吊，确认无异常方可作业; 5、吊机路轨不得铺设在冻胀性土层上，防止土壤冻胀或春季融化，造成路基起伏不平，影响吊机的使用，甚至发生安全事故; 八、冬期施工防火要求 1、施工现场临时用火，要建立用火证制度由工地安全负责人审核。用火证当日有效，用后收回。 2、使用可燃材料进行保温的工程，必须设专人进行监护，巡逻检查。 3、保温材料定位后，禁止一切用火、用电作业，特别是禁止下层进行保温作业，上层进行用火，用电作业。照明线路、照明灯具应该远离可燃的保温材料。道路的施工在雨季，合理的安排雨季施工，是整 个工程质量的一项重要工作。根据本工程的施工内容，施工环境及施工特点，确定以下雨季施工措施: 在不影响总进度的前提下，尽量避开雨天。施工中遇上下雨时，采取分段分期完成，组织力量，集中突击。摊铺一段，施工一段，循环推进，防止路基槽受暴雨冲刷。 路基施工，注意排水工作。雨季修筑土基路，应做到随挖随运，随铺填随压实。雨前和收工前将铺填松土压实完毕，不致积水。 路基施工雨天排水措施:同时在槽外两侧开挖水沟防止地面水流入槽内。 下雨天不得进行土方回填工作。 合理安排好材料进场计划，不一次性在现场大量储备回填用料。灰料进场及时摊铺，以防遇水固化，造成材料浪费。 6. 安全技术措施 坚持预防为主，安全第一的方针，重视和加强安全施工管理工作，保障施工人员的人身生命安全。 贯彻落实国家、地方、行业、总包单位、业主有关安全、卫生的政策、法规、标准和各项规章制度。 严格执行总包单位、业主现场职业健康安全与环境管理规定。 执行公司安全和环境管理第三层管理文件。 建立健全现场安全生产管理责任制、分工明确、责任到人、设立专职安全员。 执行安全检查制度，分级定期进行安全检查。实行安全教育制度，提高职工安全意识。 施工人员进入现场之前必须进行安全教育，必须戴好安全帽及个人防护用品。 土方开挖、回填、路基夯实碾压时派专人指挥施工机械，并在周边设置警示围护。人机配合施工时注意保持安全距离。 施工中使用的电动工具，要专人专用。各种电动机械设备，必须有有效的接地和防护措施。现场用电必有漏电开关，机具做到一机一闸。夯机操作人员必须戴绝缘手套。 夜间施工时，必须保证有足够的照明。 现场作业人员必须服从指挥，严禁离岗、脱岗。 所有机械电机在雨天必须盖上防潮布，防止电机受淋损坏。 运输车辆不得靠近管沟行驶，装卸土方和材料与管沟保持一定距离。 加强对施工现场用电系统用电线路的管理，根据用电安全规定，对不符合安全规定及时拆除，加强电工巡回检查工作，发现隐患，及时排除。