摘 要

近年来，能源利用技术不断提高，新的能源回收利用方法越来越多，旧的能源回收

方法已经不再适用。而热泵技术则是近几年迅速发展和普及应用的技术之一，本系统的目地就是采用风源热泵技术来解决别墅的冬季供暖和夏季制冷问题。

该系统是根据前期的调研及其热负荷分析的基础上设计完成的。该系统的主要功能是为别墅冬季供暖和夏季制冷。其中该系统的设计部分主要包括了系统整体设计、电路设计、I/O接口设计、流程图设计、控制面板设计、电气柜设计、梯形图设计以及相关元气件的选型计算。系统设计主要设计该热泵系统的工作过程，此外还有构成系统的器件，如热泵机组、风机、电磁换向阀、水泵等；电路设计主要设计电机与380V电源的连接及其保护措施，如短路保护和过载保护，此外还有220VAC和24VDC电的取得；流程图设计主要设计的是热泵机组工作的流程、工作顺序；I/O接口图设计主要设计的是接触器线圈、电磁阀线圈、按钮开关、行程开关、传感器、变频器与PLC接口的连接方式；控制面板设计集成了所有的功能开关和一个西门子TD400C文本屏；电气柜设计则主要设计各种电气元件的位置与连线，这里包括空气开关、马达保护开关、熔断器、接触器线圈、PLC、变频器等电器元件。

关键词：热泵 S7-200PLC 梯形图 继电器 控制面板

ABSTRACT

In recent years,energy utilization technology is constantly enhanced ,more and

more new energy recovery methods emerge.The old energy recovery methods shall not apply.Nevertheless,heat pump technology is one of the rapid development and universal applied technology.The aim of the system is using pump technology to solve the problem of heating in winter and summer refrigeration for villa.

The system is completed on the foundation of the earlier investigation and heat load analysis.The main function of the system is to provide heating in winter and summer refrigeration for villa. The design of the system mainly includes system overall design, circuit design,I/O interface design,flowchart design,ladder diagram design,control panel design,electric cabinet design,and the selection&calculation of related components.System design mainly includes the work process of heat pump system and components,such as heat pump units,fan,electromagnetic directional valve,water pump and so on.Circuit design mainly designs the connection of motor and 380V power and protective measures,such as short-circuit protection and overload protection.In addtion the 24VDC and 220VAC acquired.Flowchart design mainly designs the work process and work order of the heat pump units.I/O interface design mainly designs the connection way of contactor coil, electromagnetic valve coil, button, switch and travel switch, sensors, frequency converter with PLC interface.Control panel design mainly integrate all of function switch and a Siemens TD400C text screen.Electric cabinet design mainly designs the location and connection of a various of components.There are including air switch, motor protection switch, fuse, contactor coil, PLC, frequency converter and so on.

We can solve the problem of heating in winter and summer refrigeration of villa through the system.Also can we save more emergy and reduce environment pollution through the system.

Key words: heat pump S7-200PLC ladder diagram relay control panel

目 录

第一章 概论 ............................................................................................................................ 1 1.1中国热泵技术发展的历史与现状 ..................................................................................... 2 1.2热泵循环的热力学原理 ..................................................................................................... 2 1.3本系统工作原理 ................................................................................................................. 4 1.4小结 ..................................................................................................................................... 6 第二章 小型别墅风源热泵系统的总体设计 .........................................................................7 2.1风源热泵系统设计 ............................................................................................................. 7 2.2 风源热泵系统的选型 .........................................................................................................8 2.3 基于PLC控制系统设计 ................................................................................................... 10 2.4本章小结 ........................................................................................................................... 11 第三章 硬件设计 .................................................................................................................. 12 3.1 PLC的基本概念与基本结构 ........................................................................................... 12 3.2主电源回路控制原理 ....................................................................................................... 13 3.3所需电源的取得 ............................................................................................................... 13 3.4 PLC I/O 接口设计 ........................................................................................................ 14 3.5线径的选择计算 ............................................................................................................... 16 第四章 软件设计 .................................................................................................................. 17 4.1基本动作要求 ................................................................................................................... 17 4.2软件编程 ........................................................................................................................... 18 4.3程序中参数的设置 ........................................................................................................... 25 4.4创建自定义面板 ............................................................................................................... 26 4.5本章小结 ........................................................................................................................... 28 第五章 总结 ............................................................................................................................ 29 参考文献 .................................................................................................................................. 31

大连交通大学2012届本科生毕业设计（论文）

第一章 概论

1.1中国热泵技术发展的历史与现状

中国的热泵发展与应用相对于工业发达国家有一段明显的滞后期，但起点较高，有些研究项目达到了当时的世界先进水平。早在20世纪50年代初，天津大学、同济大学的一些学者已经开始从事热泵技术的研究工作，为我国热泵事业开了个好头。1965年我国第一台制热量为3720W的热泵型窗式空调器在上海研制成功；我国第一台水热泵空调机组在天津研制成功。1965年哈尔滨建筑工程学院徐邦裕教授等首次提出应用辅助冷凝器作为恒温恒湿空调机组二次加热的立柜式恒温恒湿热泵空调机。20世纪70年代初我国第一例采用热泵机组实现的恒温恒湿工程在黑龙江省安达市完成。

1989～1999年期间，我国热泵行业紧跟国民经济突飞猛进的时代潮流，在理论研究、实验研究、产品开发、工程应用等方面取得可喜成果。1995年开始生产变频空调器。房间空调器的生产已成为世界生产大国，1996年产量达645.9

万台，其中热泵型空调占65％。窗式热泵空调器、分体式热泵空调器开始步入百姓家庭。到1999年底，上海每百户居民拥有家用空调器85.2台，广东为83.47台，北京为49.9台，天津为59.8台。1989～1999年热泵专利总数161项。我国的热泵新产品不断涌现，20世纪90年代中期开发出喷水井水源热泵冷热水机组，20世纪90年代末又开发出污水源热泵系统。采用大容量的螺杆式压缩机和小容量的涡旋式压缩机的空气源热泵冷热水机组产品日趋成熟，在华中、华东和华南地区逐步形成中小型公共和民用建筑空调项目的冷热源设计主流。1995年以后，空气源热泵冷热水机组的应用范围由长江流域开始扩展到黄河流域。20世纪90年代中期我国一些大中城市的现代办公楼和大型商场建筑中开始采用封闭式环路水源热泵空调系统（又称水热泵空调系统）,到1997年国内采用水环热泵空调系统的工程共52项。全国各省市几乎均有热泵应用工程实例。

20世纪90年代逐步形成了我国完整的热泵工业体系。热泵式家用空调器厂约有300家；空气源热泵冷热水机组生产厂家约有40家；水源热泵生产厂家约有20家；国际知名品牌热泵生产厂商纷纷在中国投资建厂。我国已步入国际上空调用热泵的生产大国，产品的质量也与世界知名品牌相差不远。

进入21世纪后，我国热泵技术的研究不断创新。热泵理论研究工作比以前显著地加大了深度与广度，对空气源热泵、水源热泵、土壤热泵和水环热泵空调进行了系统的研究。热泵的变频技术、热泵计算机仿真技术和优化技术、热泵的CFCs替带技术、空气源热泵的除除霜技术、一拖多热泵技术等都取得了实质性的进展。2000～2003年间热泵

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