电气工程硕士学位论文基于PLC的地源热泵空调控制系统研究.doc

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1、分类号 密 级 UDC 学校代码 10500 工程硕士学位论文题 目： 基于PLC的地源热泵空调控制系统研究英文题目：A Study on Ground Source Heat Pump Air-conditioning Control System Improvement Based on PLC学位申请人姓名： 申请学位领域名称：电气工程指导教师姓名： 二一一年五月分类号 密 级 UDC 学校代码 10500 工程硕士学位论文题 目 基于PLC的地源热泵空调控制系统研究 英文题目 A Study on Ground Source Heat Pump Air-conditioning Con

2、trol System Improvement Based on PLC 研究生姓名（签名） 校内导师姓名（签名） 职 称 校外导师姓名（签名） 职 称 申请学位领域名称 领域代码 论文答辩日期 学位授予日期 学院负责人（签名） 评阅人姓名 评阅人姓名 年 月 日学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位

3、论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日湖 北 工 业 大 学 工 程 硕 士 学 位 论 文摘 要能源问题是人类面临的重大挑战之一，合理并高效地利用地能资源是解决能源问题的有效方法。地源热泵系统是目前国内外利用地能的一种重要形式。它是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于40

4、0米深）作为冷热源进行能量转换的供暖空调系统。传热介质是在一个完全封闭的循环管道内流动，通过管壁导热与岩土进行热量的转换，环保无污染。地源热泵系统可用于供暖、空调，同时还可用于供卫生热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调两套装置或系统，功能多，应用范围广。本文以山东丝绸纺织职业学院地源热泵空调系统为例，首先对可编程控制器做了简要介绍，综述了PLC控制系统的一般结构及PLC网络通信基本原理和方法；提出了PLC控制系统设计的原则、内容和步骤，重点介绍了OMRON大、中、小型可编程控制器的各项性能，以及其编程软件CX-P。然后对山东丝绸纺织职业学院地源热泵空调系统做了介绍，对其电气控制原理

5、做了说明，并且比较了继电接触器控制系统和PLC控制系统的优缺点，提出利用PLC控制系统对地源热泵空调电气控制系统进行改进，确定改进思路，给出了详细的改进方法。最后，在上述研究的基础上，总结了研究成果， 对未来的研究方向提出了进一步的展望与构想。关键词：可编程控制器，控制，地源热泵 I湖 北 工 业 大 学 工 程 硕 士 学 位 论 文AbstractEnergy problem is one of the major challenges that human beings face,and utilizing geothermal energy reasonably and efficie

6、ntly is an effective method to solve the energy problem. Ground source heat pump system is one of the important ways to utilize geothermal energy at home and abroadThe ground source heat pump is a heating air conditioning system that makes energy conversion by the use of geothermal resources (usuall

7、y less than 400 meters) on the earth surface as cool and heat sourcesHeat transfer medium flows in a fully-closed loop flow and makes thermal conversion with rocks through tube wall heat conduction, environmental and unpollutedGround source heat pump system can be used for heating and air conditioni

8、ng as well as sanitary hot water, and one system can substitute the original boiler and air conditioning system with multiple functions and large application rangesThis paper gives a brief introduction to the programmable controller and reviews the general structure of PLC control system and basic p

9、rinciples and methods of PLC network communication, based on the ground source heat pump air conditioning system in Shandong Silk &Textile Vocational College. Besides, the paper puts forward the principles, contents and steps for PLC control system design and mainly introduces various performances a

10、bout OMRON large-size, medium-size and small-size programmable controllers, and the programming software CX PWhats more, the paper introduces the ground source heat pump air conditioning system in Shandong Silk &Textile Vocational College, illustrates the electric control principle, and compares the

11、 advantages and disadvantages of the relay - contactor control system and PLC control system，proposes the improvement of ground source heat pump air conditioning system utilizing PLC control system, makes improving ideas definite and puts forward detailed improving methodsAt last, on the basis of th

12、e study above, the paper summarizes the research results and puts forward further prospects and conception for the future research.Keywords: ProgrammableLogic Controller，Control，Ground source heat pumpIV目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 论文的研究背景和意义11.2 国内外相关研究和现状21.3 本论文的工作和内容4第2章 可编程控制器简介52.1 可编程控制器

13、的由来和定义52.2 可编程控制器的优点和发展趋势62.2.1 可编程控制器的优点62.2.2 可编程控制器的发展趋势62.3 可编程控制器基本概况72.3.1 可编程控制器的基本结构72.3.2 可编程控制器的基本工作过程72.3.3 可编程控制器的编程语言82.3.4 可编程控制器的主要性能指标82.4 OMRON可编程控制器简介82.4.1 概述82.4.2 OMRON PLC编程工具112.4 本章小结13第3章 地源热泵空调控制系统143.1 地源热泵空调系统概述143.1.1 地源热泵介绍143.1.2 地源热泵空调系统简介153.2 地源热泵空调控制系统现状193.2.1 地源热

14、泵空调系统电气控制193.2.2 地源热泵空调控制系统改进思路203.3 本章小结21第4章 基于OMRON可编程控制的地源热泵空调控制系统改造224.1 PLC控制系统设计方法224.1.1 PLC控制系统设计基本内容224.1.2 PLC控制系统设计一般步骤224.1.3 继电接触器控制移植成PLC梯形图的规则方法244.2 地源热泵空调电气控制系统改造方案244.2.1 控制要求244.2.2 PLC自动控制系统设计244.2.3 地源热泵空调电气控制系统循环泵程序244.3 本章小结24第5章 总结与展望24参考文献24致 谢24第1章 绪论1.1 论文的研究背景和意义随着国家经济的发

15、展，企业实力的加强，国内很多企业为了加强自身的经济效益和市场竞争力，都进行了适合自身特点的改造和结构升级，可编程控制器是在众多的升级改造中使用最多的。可编程控制器是一种为工业机械控制所设计的专用计算机，广泛的应用于各种自动控制系统之中。在继电-接触器控制和计算机控制的基础上研制开发出了可编程控制器，它逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。早期的可编程制器在功能上只能进行逻辑控制，因而称为可编程程序逻辑控制器(ProgrammableLogic Controller，简称PLC)1。随着科技的飞快进步，控制功能也在不断增强。除此之外，可编

16、程控制器还可以进行算术运算、模拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字、模拟量的输入、输出控制各种类型的机械生产过程。如今可编程控制器已经深入到人们生活的各个领域当中。地源热泵空调系统由于具有很好的节能优势，一直受到世界能源组织、环保组织和发达国家推崇，被市场广泛接受。自上世纪八十年代以来，随着地源热泵系统的推广，年增长率一直保持在20以上。以美国为例，1985年美国共有14，000台地源热泵，光1997年一年就安装了45，000台，到目前为止已安装了400，000台，并且每年以10的速度稳步增长(1999年个人用户增长11，商业用户增长3%)。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调

17、总持有量的19，其中新建筑中占30。此外，美国已经成立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会，在近几年中，此协会将会在开发、研究和推广方面投入约一亿美元。美国计划最终达到每年安装40万台地源热泵的目标，届时将降低温室气体排放100万吨，相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植100万英亩的树木，每年节约能源费用高达42亿美元，此后，每年节约能源费用还可再增加17亿美元。另外，在美国还成立了国际地源热泵协会。在最近几年，中国面临着巨大的能源压力。中国经济在保持较高速度增长的同时，还必须要考虑到环保和可持续发展问题。因此既要提高能源的利用率，又要对能源结构

18、进行调整，调整能源结构的方向就是从以煤为主转为以燃气、电为主。目前，中国政府已于1997年与美国政府签订热泵技术引进协议；国家建设部1999年提出在10年内建筑节能效率要在现有基础上提高50%；北京市政府已明令在四环以内，撤掉所有燃煤锅炉，在三年内改造1000万平方米建筑取暖方式，使用清洁能源，并在财政上予以扶持。据调查统计，目前我国住宅空调安装率迅速增长，上海居民住宅空调拥有率已超过6096，北京为34，城镇居民拥有率为21%。对于黄河、长江中下游地区的城市，住宅环境就不仅仅是采暖问题，而是需要考虑人与自然和谐平衡的综合性问题。为此，采用具有诸多优势的地源热泵将成为最具竞争力的住宅空调方式。

19、21.2 国内外相关研究和现状近40年，可编程控制器从无到有，逐步实现了从工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其应用领域从小到大，逐步实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越；它的功能更是从弱到强，彻底实现了逻辑控制到数字控制的进步。可编程控制器作为现代工业自动化三大支柱之一，正在成为工业控制领域的主流控制设备，被人们所认可，在世界各地发挥着越来越大的作用。自从20世纪末期至今，可编程控制器向着更加适应于现代工业需要的方向发展。尤其进入21世纪，PLC有了更大的进步。从产品规模上看，向超小型及超大型方向发展；从技术上看，目前计算机技术的新成果被更多地应用于可编

20、程控制器的设计和制造上，使其具有更快的运算速度、更大的存储容量、更强的智能品种开始出现；从市场上看，原来各国各自生产多品种产品，此种情况随着国际竞争的加剧逐渐被打破；从产品的配套性上看，更丰富的产品品种、更齐全的规格，更完美的人机界面、更完备的通信设备，这一切都能更好地适应各种工业控制场合的需求；从网络的发展情况来看，是可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统。随着能源和环境问题日趋严重，自从上个世纪70年代以来，在人们生活的各个方面，节能减排也被更多的考虑，地源热泵作为可再生的地热源，再一次引起了人们的关注。尤其是这几年，能源和环境问题的日益突出，地源热泵的研究和应用迅速发展起

21、来，国内外的很多高校和研究机构相继展开了理论和实际应用方面的研究。伴随着研究的逐步深入，在全国范围内，我国的地源热泵研究工作者们举行了各种交流研讨会。中国制冷学会第二专业委员会主办了“全国余热制冷与热泵技术学术会议”；1988年中科院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”；中国能源研究会地热专业委员会于1994年9月6日至8日在北京召开了第四次全国地热能开发利用研讨会；从90年代开始，每届全国暖通制冷学术年会上都有“热泵应用”的专题；2000年6月1923曰，中美地源热泵技术交流会在北京召开，会议介绍了地源热泵技术，国外的应用状况和在中国的推广；山东建筑工程学院地源热泵研究

22、所与山东建筑学会热能动力专业委员会联合发起并承办“国际地源热泵新技术报告会”予2003年3月17日在山东建筑工程学院举行，加强了国内外地源热泵先进技术的交流。从上个世纪80年代开始，国内对地源热泵进行了一系列的研究工作，主要集中在以下几个方面：（1）地下埋管换热器的传热模型和传热研究；（2）热泵装置与部件的仿真模型的理论和实践研究； （3）夏季瞬态工况数值模拟的研究；（4）其他能源如太阳能、水电等与地热源联合应用的研究；（5）地源热泵空调系统制冷工质替代研究；（6）地源热泵系统的经济性能和运行特性的研究； （7）地源热泵系统的设计和施工；（8）土壤热物性及土壤导热系数的试验研究；（9）地源热泵

23、系统与埋地换热器的技术经济性能匹配方面机组整体性能的研究。为了更好的利用能源，节约能源，保护环境，很多专家学者进行了其他能源和地源热泵的联合应用方面的研究。例如，山东建筑工程学院和西安建筑科技大学分析了太阳能辅助供暖的地源热泵的经济型。他们指出，我国北方在冬季地方土壤温度较低，并且以热负荷为主，若采用地源热泵供暖形式，则机组和换热器的初期投资会比较高，其连续运行的效率也较低。而在夏季运行时机组容量过大，会造成浪费。因此，可以利用太阳能集热器作为辅助能源。在白天的时候，依靠地源热泵供暖，而在夜间则利用太阳能集热器储存的热量，由地热和太阳能共同供暖，比单纯用地源热泵供暖更加经济节能。伴随着地源热泵

24、在中国的逐渐推广，地源热泵系统经济性能和运行特性的研究也日益受到各界的重视。比如，哈尔滨工业大学针对地源热泵钻井费昂贵、初期投资比普通供暖空调高的问题，就利用经济评价方法，把哈尔滨地区供暖面积10000作为计算对象，比较分析了地源热泵3种驱动源(电动机、燃气机、柴油机)、3种辅助热源(电锅炉、油锅炉、燃气锅炉)、9种系统组合的经济参数(初投资、年经营成本、年总成本、净现值，净现值率及投资回收期)，计算得出燃气机驱动、190kw辅助燃气锅炉的地源热泵系统为最佳的结论。而北京建筑工程学院的研究则从节能分析出发，结合工程实例，对比了地源热泵系统即地下水热泵系统和土壤源热泵系统与风冷热泵系统在技术和经

25、济方面的性能。结果表明地源热泵系统性能参数比风冷热泵系统有较大提高；在初期投资和运行费用方面，比风冷热泵系统节省2430%左右。1.3 本论文的工作和内容本文介绍了可编程控制器的应用及编程方法，以山东丝绸纺织学院地源热泵系统为例，分析了该电气控制系统的具体组成，提出了可编程控制器在该系统中的应用方法，改进了该系统。本文共分5章，从研究背景和意义入手，第1章介绍了研究的背景和意义，国内外研究现状；第2章对可编程控制器进行了阐述，重点介绍了OMRON可编程控制器；第3章对山东丝绸纺织职业学院地源热泵空调系统做了简要概述，分析了山东丝绸纺织职业学院地源热泵空调系统电气控制部分，提出了改进思路；第4章

26、利用OMRON可编程控制器对该地源热泵空调系统进行了改进；第5章为全文总结与展望，并对后续工作提出了设想。40第2章 可编程控制器简介2.1 可编程控制器的由来和定义在PLC出现之前，工业生产控制是用工业继电器实现的。在一个复杂的控制系统中，可能要使用成百上千个各式各样的继电器，接线、安装的工作量非常大。于是，人们产生了寻求一种新型控制装置的想法。1968年，美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司（GM公司）根据市场形势和生产发展的要求对外公开招标，招标要求：(1)软连接代替硬接线；(2)维护方便；(3)可靠性高于继电器控制柜；(4) 成本低于继电器控制柜；(5) 体积小于继电器控制柜；(6) 输

27、入电压为115v；(7) 具有数据通讯功能；(8)能够在恶劣环境下工作；(9)进行扩展时，原系统变更要少；(10)用户程序存储容量可扩展到4K。其核心思想就是：用程序代替硬接线，输入输出电平可与外部装置直接相联，结构易于扩展，这是PLC的雏形。1969年，美国数字设备公司（DEC公司）首先响应，研制出来世界上第一台PLC，型号为PDP-14。用它来代替传统的继电器控制系统，在美国GM公司的汽车自动装配线上试用获得了成功。自此之后，这项技术迅速的发展起来。我国与1977年研制成功了以一位微处理器MCI14500为核心的PLC，开始工业应用。1987年，国际电工委员会（IEC）在其颁布的可编程序控

28、制器标准草案第三稿中，对可编程序控制器定义如下：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序控制器的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，各种机械或生产过程的控制。可编程控制器及其有关设备，应该按照易于工业控制系统形成一个整体，且易于扩充其功能的原则设计。3现代的PLC的功能已远远超出上述定义的范围，近几年来，PLC的发展异常迅猛，产品更新换代的速度明显加快，功能日益增强，应用领域更加广泛。PLC已成为实现工业自动化的一种强有力的工具。2.2 可编程控制器的优点和发展趋势2.2

29、.1 可编程控制器的优点PLC的诞生给工业控制带来了一次革命性的飞跃，PLC具有很多的优点：（1）可靠性高。采用了微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体集成电路组成，在输入、输出接口均采用光电隔离，使外部电路与内部电路之间没有直接的电联系，有效地抑制外部的电磁干扰。（2）编程简单。采用易学易懂的梯形图语言，梯形图语言实际上是面向用户的高级语言，PLC在执行梯形图时，将它“翻译”成机器语言去执行。（3）通用性好。PLC是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的，只需改变程序及少量的接线即可实现不同的控制要求，充分体现了灵活性和通用性。（4）功能强大。PLC不仅可以完成逻辑运算、计数、定时功能，

30、还可以完成算术运算、A/D、D/A转换、数字运算和数据处理以及通信联网、生产监控等功能。即可控制一台单机、一条生产线，又可控制一个机群，多条生产线；即可现场控制，又可远距离控制；即可控制简单系统，又可控制复杂系统。（5）体积小、功耗低。PLC采用的是半导体集成电路，所以具有体积小、重量轻、功耗低的特点，设计结构紧凑，便于装入机械设备内部，被视为实现机电一体化的理想控制设备。（6）设计施工周期短。在使用PLC完成一项控制工程时，系统设计完成以后，PLC程序设计和现场控制柜等硬件的设计及现场施工可以同时进行。PLC的程序设计可在实验室进行模拟调试，程序设计好后，再将PLC安装在现场，进行调试。随着

31、微电子技术的快速发展，PLC的功能逐渐强大，主要应用于开关量的逻辑控制，模拟量控制，机械运动控制，通信、联网、及集散控制，数据处理等领域。2.2.2 可编程控制器的发展趋势为了适应大中小型企业的不同需要，进一步扩大PLC在工业自动化领域的应用范围，PLC正朝着以下两个方向发展：（1）方便灵活和小型化。小型化发展是指体积小、价格低、速度快、功能强、标准化和系列化发展。体积小巧，易于装入机械设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。（2）高功能和大型化。对钢铁企业、化工工业等大型企业实施生产过程控制的自动控制一般比较复杂，尤其是实现对整个工厂的自动控制。因此，PLC需向大容量、高可靠性、高速度、高

32、功能及网络化方向发展。为得到更高速度，需提高CPU等级。2.3 可编程控制器基本概况2.3.1 可编程控制器的基本结构PLC是一种通用的工业控制装置，其组成与一般的微机系统基本相同。主要由6部分组成：CPU（中央处理器）、存储器、输入/输出接口电路、电源、外设接口及I/O扩展接口。如图2-1所示。图2-1 PLC结构示意图2.3.2 可编程控制器的基本工作过程PLC的工作方式为循环扫描方式，具体工作过程大同小异。大致分为3个阶段：输入采样、程序执行和输出刷新。重复执行上述3个阶段。如图2-2所示。图2-2 PLC的基本工作过程2.3.3 可编程控制器的编程语言PLC是专为工业自动控制而开发的，

33、主要的使用对象是广大的电气技术人员，为了使他们能够更好、更快的掌握及应用，PLC通常不采用计算机编程语言，采用的是面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，有梯形图、语句表、逻辑功能图、逻辑方程式或布尔代数。可编程控制器的编程语言，根据生产厂家不同和机型不同而各不相同。2.3.4 可编程控制器的主要性能指标PLC的主要性能指标主要有以下几个方面：（1）I/O点数，即输入、输出点数。这些端子可通过接线与外部设备相连接。（2）程序容量。决定了存放用户程序的长短，一般以字为单位来计算。（3）扫描速度。指PLC执行程序的速度，是衡量PLC控制速度的重要指标。（4）指令条数。指令条数的多少是衡量PLC

34、软件功能强弱的重要指标。（5）内部继电器和寄存器。（6）特殊功能及高级模块。2.4 OMRON可编程控制器简介2.4.1 概述日本OMRON公司是世界上生产可编程控制器（PLC）的著名厂家之一，其大、中、小型机各具特色，占有中国绝大部分市场，在国内用户中享有较高的声誉。（一）小型可编程控制器 表2-1列出来CPM2A的各个CPU单元。表2-1 CPM2A的各个CPU单元名 称型 号规 格CPU单元继电器输出（内置RS-232端口）CPU单元继电器输出（内置RS-232端口）CPM2A-20CDR-A20I/O点，交流电源CPM2A-20CDR-D20I/O点，直流电源CPM2A-30CDR-A

35、30I/O点，交流电源CPM2A-30CDR-D30I/O点，直流电源CPM2A-40CDR-A40I/O点，交流电源CPM2A-40CDR-D40I/O点，直流电源CPM2A-60CDR-A60I/O点，交流电源CPM2A-60CDR-D60I/O点，直流电源CPU单元晶体管输出（内置RS-232端口）CPM2A-20CDT-D20I/O点，直流电源（NPN）CPM2A-20CDT1-D20I/O点，直流电源（PNP）CPM2A-30CDT-D30I/O点，直流电源（NPN）CPM2A-30CDT1-D30I/O点，直流电源（PNP）CPM2A-40CDT-D40I/O点，直流电源（NPN）

36、CPM2A-40CDT1-D40I/O点，直流电源（PNP）CPM2A-60CDT-D60I/O点，直流电源（NPN）CPM2A-60CDT1-D60I/O点，直流电源（PNP）CPM2A和CPM1A使用相同的I/O扩展单元、特殊功能单元和通信单元，基本指令与CPM1A也基本相同，除此之外，在功能上，较CPM1A还有新的发展。（1）丰富的指令系统，指令系统有新的增加增加的指令有定时器/计数器指令2种、比较指令2种、转换指令6种、表格数据操作指令5种、数据控制指令5种、脉冲输出指令3种、通信指令3种。（2）中断功能完善，高速计数的计数频率增高很多CPM2A具有如输入中断、间隔定时器中断、高速计数

37、器中断等CPM1A所具有的各种中断功能。高速计数器的工作模式增加到4种：相位差(两相)输入模式，脉冲+方向输入模式，增/减脉冲模式和递增模式（3）高速脉冲输出功能更加完善晶体管输出型CPM2A具有此功能，使用01000、01001两个输出点。（4）同步脉冲控制CPM2A的晶体管输出型，其高速计数器功能配合脉冲输出功能，可以产生一个频率为输入脉冲特定倍数的输出脉冲，如图2-3所示。图2-3 同步脉冲控制（5）时钟功能CPM2A的内置时钟允许用梯形图程序读取日期和时间。CPM2A还有一个30秒的补偿位，当该位置为ON时，时间将自动调整到最接近的分钟。（6）完善的通信功能CPM2A外设口可以用RS-

38、232C或RS-422适配器进行转换，所有CPU单元都带有RS-232C口，这就为通信联网提供了更加便利的条件。CPM2A支持的通信功能有上位链接、无协议链接、11PLC链接及NT链接。（二）中型可编程控制器C200HC200HX/HG/HE的简称，它是中型机C200H/C200HS的后续机型。机的模块有电源单元、CPU单元、基本I/O单元、特殊功能单元和通信单元，所有模块都通过其底部的总线插头安装在CPU底板或I/O扩展底板上。表2-2给出了机各种规格的内存卡。表格2-2 机各种内存卡存储型号容量EEPROMC200HW-ME04K4 k字C200HW-ME08K8 k字C200HW-ME1

39、6K16 k字C200HW-ME32K32 k字EPROMC200HS-MP16K16 k字或32 k字C200H的特殊功能单元和通信联网具有特殊功能单元丰富、通信板与通信协议宏功能、通信联网等特点。CS1系列可编程控制器也是很典型的中型机，具有如下几个特点：（1）具有大容量的CPU和丰富的内部器件；（2）指令的功能强大，工作速度极快；（3）CS1的程序设计、开发环境发生了巨大的变化；（4）更多的串行通信端口，扩展的协议宏功能；（5）具有丰富的特殊功能单元；（6）CS1系列的PLC组网能力很强（三）大型可编程控制器OMRON CV系列PLC属于大型机，它的性能比C系列大型H机有明显的提高，有C

40、VM1-CPU01-V2/CPU21-V2、CV500/CV1000/CV2000等型号。具有以下特点：（1）改进了系统结构（2）指令功能强、运算速度快（3）内部器件增多（4）程序存储器容量大（5）I/O刷新的方法多（6）CV机的特殊功能单元相当丰富（7）CV机组网能力强2.4.2 OMRON PLC编程工具通过CX-P软件可以对OMRON系列PLC进行编程和硬件设置。目前CX-P最新版本为7.3，它具有如下几个优点：（1）Windows风格的界面，可以使用菜单、工具栏和键盘快捷键操作。如图2-4所示。图2-4 CX-P操作界面（2）在单个工程下支持多个PLC，一台计算机可与多个PLC建立在线

41、连接，支持在线编程。（3）提供全清PLC内存区的操作。（4）可对PLC进行设定。（5）支持梯形图、语句表、功能块和结构文本编程。（6）提供符号编程的功能，编程时使用符号而不必考虑其位和地址的分配。（7）可对程序（梯形图、语句表和结构文本）的显示进行设置，例如，颜色设置。（8）程序可分割显示以监控多个位置。（9）提供丰富的在线监控功能，方便程序调试。（10）可对PLC设计I/O表，为PLC系统配置各种单元，并对其中的CPU总线单元和特殊I/O单元设定参数。（11）可对PLC程序进行加密。（12）通过CX-Server软件的应用，可以使PLC与它支持的各类网络进行通信。（13）具有远程编程和监控功

42、能。2.4 本章小结本章主要是介绍了可编程控制器（PLC）的由来、定义、基本概况以及今后的发展趋势。重点介绍了OMRON 可编程控制器的应用。PLC作为一种专门为工业控制而设计的装置，目前已大量的用于工业现场控制，成为当代工业自动化的主要支柱之一。第3章 地源热泵空调控制系统热泵作为环保节能的供热空调系统，仅利用了空气、土壤、地下水和地表水（江、河、湖、海）等作为冷热源，避免了燃料产生的污染，又具有良好的综合能效比。热泵技术的不断发展和深入，将使热泵汲取能量方式有所发展，从而使机组的能效比更佳。大力发展热泵很有必要性。尤其在冬冷夏热地区，使用一套热泵系统，完成建筑物夏季空调、冬季供暖和全年供卫

43、生热水三项工作，是最理想的选择。近年来，中国这项具有明显节能、环保效果的新型地源热泵技术逐渐受到美国能源部等国际上一批机构的帮助和支持，中国科技部、国家经贸委、国家计委等机构和一些地方政府也表示将继续支持推广该工作。在这些机构的大力支持下，地源热泵这项作为二十一世纪节能、环保的新型建筑空调技术将得到更进一步的推广和应用，人类也将从这项技术中得到更多的实惠。3.1 地源热泵空调系统概述热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。按热泵驱动功的形式分机械压缩式热泵、吸收式热泵、蒸汽喷射式热泵。常见的是机械压缩式热泵。根据机械压缩式热泵所吸收的可再生低位热源的种类热泵可分为：空气源热泵（空气-空

44、气热泵、空气-水热泵）、水源热泵（水-水热泵、水-空气热泵）和地源热泵（土壤-空气热泵、土壤-水热泵）等。3.1.1 地源热泵介绍地源热泵系统不采用载冷剂来传递热量，而是将热泵机组的一个换热器（蒸发器、冷凝器）埋入地下土壤中，制冷剂通过此换热器直接换热。如图3-1所示。直接膨胀式土壤换热器形式的热泵系统称为地源热泵这是无可非议的。但是，目前人们把地下水水源热泵称为水源热泵；把土壤源热泵称为地源热泵也已经为大家所共识。因此，我们也很自然的将土壤源热泵技术称为地源热泵技术。按照土壤源热泵实际运行工况设计、制造的机组称为地源热泵专用机组。图3-1直接膨胀式土壤换热器埋管方式地源热泵技术，利用了浅层常

45、温土壤中的能量作为能源，高效节能、无污染、运行成本低，既可采暖又可制冷、而且还可提供卫生热水。利用了地下土壤常年温度相对稳定的特性，地源热泵系统通过埋入建筑物周围的地耦管与建筑物内部完成热交换的装置。在冬季，通过热泵将大地中的低位热能提高品位以便对建筑物供暖，同时把建筑物内的冷量储存至地下，便于夏季制冷使用；到了夏季，通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑物进行降温，并储存热量，便于冬季制热时使用。若在夏热冬冷地区制冷和采暖天数基本一致，且冷暖负荷大致相同，如果使用同一系统，不仅可以充分发挥地下储能的作用，还能供应生活热水。这就是地源热泵技术之所以被称为二十一世纪的“绿色空调技术”的原因， 地源热泵中央空调系统也成为目前中央空调方案中的最佳选择。如图3-2所示。 图3-2 土壤源热泵系统3.1.2 地源热泵空调系统简介地源热泵中央空调系统主要分为三部分：一是能量采集系统；二是能量提升系统；三是能量释放系统。（一）能量采集系统大地土壤中蕴藏着丰富的低温热能，虽然与深层的高品位能量相比，浅层土壤热能品位要低，但是采集利用价值很大。因为浅层地