动车空调系统plc控制系统设计与调试(附件)【字数：11683】
摘 要本文首先根据课题背景明确了本次研究的主要方向，对原有的列车空调系统进行电气化改造以及使用PLC作为控制器。结合国内外动车发展的情况，总结出了利用变频器对压缩机调速这一设计方案。通过空调系统工艺流程图明确空调制冷系统工作流程。定量计算空调冷负荷以确定空调系统主要部件的选型。通过控制系统的结构框图的分析来阐述空调系统的运行情况。变频器参数的设置来实现对压缩机的变频调速。通过对空调机组的主要部件的选型，对电气控制部分的主要部件进行选型。通过I/O口选择PLC的型号。在绘制出程序框图后，进行编程、调试和模拟仿真。最后设置主从站之间的通迅参数，完成主从站之间的通讯。又完成了模拟仿真调试。
Key words: Air Conditioning Unit; Variable Frequency Commissioning; Energy Saving; Environmental protectio 目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 国内外列车空调发展现状 1
1.2.1 国外列车空调发展现状 1
1.2.2 国内列车空调发展现状 2
1.3 本文主要研究内容 2
第二章 机械结构设计 4
2.1 动车空调系统结构设计 4
2.2 动车空调系统的组成 4
2.3 动车组空调系统的工艺图 4
2.4 动车组空调冷负荷定量分析 5
2.5 空调系统主要部件选型 7
2.5.1 压缩机的选型 7
2.5.2 冷凝器的选型 7
2.5.3 通风机的选型 8
第三章 控制系统硬件设计 10
3.1 控制系统功能分析 10
3.2 空调控制系统结构框图 10
3.3 空调控制系统PLC的I/0分配 10
3.4 PLC机型的选择 11
3.5 EM231模拟量输入模块 12
3.6 温度传感器选择 12
3.7 变频器选型 12
3.8 触摸屏的选择 14
3.9 伺服系统器件的选择 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
第四章 控制系统软件设计 15
4.1 系统设计要求 15
4.2 PLC程序框图 15
4.2.1 主程序框图设计 15
4.2.2 温度控制程序设计 15
4.2.3 报警程序 16
4.3 PLC从站程序 17
4.3.1 调试模式程序 17
4.3.2 工作模式程序 21
4.3.3 报警程序 29
4.4 模拟仿真调试 29
4.5 触摸屏画面的设计 32
4.6 PLC主从站的通信 34
结束语 35
致 谢 36
参考文献 37
附录A 电气原理图 38
附录B 硬件总电路 40
附录C 产品型号清单 42
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
近年来,铁道客车技术快速发展，空调旅客列车数量大量增加。与此同时，列车旅客对于乘车的环境也有了更高的要求。但是我国的大部分列车空调控制技术不能实现精细化的控制。具体表现在列车车厢温度波动大导致旅客乘车有不适感在实际运营过程中，原来的电气控制系统有许多棘手的问题，比如：
(1)部分电气元器件出现老化现象,PCB板维修不方便且损坏后不能立刻修复，使列车空调系统无法工作，增加铁路系统运营的压力;
(2)电气控制系统的控制部分以及不符合实际列车空调运行情况，如果按照原来的逻辑控制进行改造的话费时费力;
(3)车厢内的预存的温度参数不能更改，这是导致厢温度偏高的原因之一。
与此同时高速列车与普通旅客列车的主要区别之一就是列车运行过程中车厢相当于一个密闭空间。因此，高速列车的内部环境与普通的空调旅客列车许多不同之处，主要表现在以下几个方面：?
（1）车厢内的旅客数量多，二氧化碳的排放量以及人体异味散发量大。?
（2）车厢空间相对狭小，车内各类设施布局紧凑，不利于空气流通。
（3）不同健康状况旅客较长的时间内近距离接触且空气流通缓慢。?
（4）车窗面积所占比例较大，易受阳光直射，因此由辐射热引起的空调负荷大。
从普通列车空调出现的问题我们可以看出原有的电气控制已经不能满足列车在可靠性、运算能力、扩展能力、易操作性、易开发性、监控水平等方面控制的设计标准和要求，而高速列车出现对控制系统提出了更高的要求。为实现自动控制，PLC（可编程控制器）得到了广泛的应用。与早期的电气系统由继电器、接触器组成相比，PLC具有体积小、设计周期短、数据处理和通信方便、易于维护与操作等明显优点。对比传统的轨道交通车辆空调控制系统，提出一种更优的适合当前列车空调控制系统的解决方案，能够更好地满足用户对空调控制系统的欲求，简单易操作、便于维护、可扩展及实时状态显示。在将PLC作为控制器的基础上，还利用变频调速技术使车厢内各项参数更为细致的调节。
1.2 国内外列车空调发展现状
1.2.1 国外列车空调发展现状
1964年10月1日日本东海道新干线的开通，使日本成为了全球高速铁路发展的焦点，标志着世界高速铁路进入商业运营阶段。日本动车空调系统的通风系统是从车顶中央风道送风。即便空调机组安装在车底，也可以通过车厢侧面的垂直风道送到车厢风道中。
法国高速列车空调系统的采用是诱导通风技术，即将空调机组安装在车厢下，在车厢下方两侧有通风道到达车窗下方，通过诱导风机通风。德国的高速列车技术发展也比较迅速，其空调系统的最大特点是采用车顶式下送风方式，采用分体式安装方式，通风机安装于车厢顶部。庞巴迪高速列车的司机室空调则选用的是车顶单元式安装方式。空调机组安装在车顶凹进处使车体具有流线型的结构。在司机室顶部安装有特定的可以调节的送风器。为了降低车身总体的重心，而客室空调为分体式安装，目的是降低列车整体的重心。送风方式采用的是顶板弥散式送风方式。当空调模式为供暖模式时，空调机组预置有预热栅，用来补偿新风带来的冷负荷，降低空调的能耗。
Key words: Air Conditioning Unit; Variable Frequency Commissioning; Energy Saving; Environmental protectio 目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 国内外列车空调发展现状 1
1.2.1 国外列车空调发展现状 1
1.2.2 国内列车空调发展现状 2
1.3 本文主要研究内容 2
第二章 机械结构设计 4
2.1 动车空调系统结构设计 4
2.2 动车空调系统的组成 4
2.3 动车组空调系统的工艺图 4
2.4 动车组空调冷负荷定量分析 5
2.5 空调系统主要部件选型 7
2.5.1 压缩机的选型 7
2.5.2 冷凝器的选型 7
2.5.3 通风机的选型 8
第三章 控制系统硬件设计 10
3.1 控制系统功能分析 10
3.2 空调控制系统结构框图 10
3.3 空调控制系统PLC的I/0分配 10
3.4 PLC机型的选择 11
3.5 EM231模拟量输入模块 12
3.6 温度传感器选择 12
3.7 变频器选型 12
3.8 触摸屏的选择 14
3.9 伺服系统器件的选择 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
第四章 控制系统软件设计 15
4.1 系统设计要求 15
4.2 PLC程序框图 15
4.2.1 主程序框图设计 15
4.2.2 温度控制程序设计 15
4.2.3 报警程序 16
4.3 PLC从站程序 17
4.3.1 调试模式程序 17
4.3.2 工作模式程序 21
4.3.3 报警程序 29
4.4 模拟仿真调试 29
4.5 触摸屏画面的设计 32
4.6 PLC主从站的通信 34
结束语 35
致 谢 36
参考文献 37
附录A 电气原理图 38
附录B 硬件总电路 40
附录C 产品型号清单 42
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
近年来,铁道客车技术快速发展，空调旅客列车数量大量增加。与此同时，列车旅客对于乘车的环境也有了更高的要求。但是我国的大部分列车空调控制技术不能实现精细化的控制。具体表现在列车车厢温度波动大导致旅客乘车有不适感在实际运营过程中，原来的电气控制系统有许多棘手的问题，比如：
(1)部分电气元器件出现老化现象,PCB板维修不方便且损坏后不能立刻修复，使列车空调系统无法工作，增加铁路系统运营的压力;
(2)电气控制系统的控制部分以及不符合实际列车空调运行情况，如果按照原来的逻辑控制进行改造的话费时费力;
(3)车厢内的预存的温度参数不能更改，这是导致厢温度偏高的原因之一。
与此同时高速列车与普通旅客列车的主要区别之一就是列车运行过程中车厢相当于一个密闭空间。因此，高速列车的内部环境与普通的空调旅客列车许多不同之处，主要表现在以下几个方面：?
（1）车厢内的旅客数量多，二氧化碳的排放量以及人体异味散发量大。?
（2）车厢空间相对狭小，车内各类设施布局紧凑，不利于空气流通。
（3）不同健康状况旅客较长的时间内近距离接触且空气流通缓慢。?
（4）车窗面积所占比例较大，易受阳光直射，因此由辐射热引起的空调负荷大。
从普通列车空调出现的问题我们可以看出原有的电气控制已经不能满足列车在可靠性、运算能力、扩展能力、易操作性、易开发性、监控水平等方面控制的设计标准和要求，而高速列车出现对控制系统提出了更高的要求。为实现自动控制，PLC（可编程控制器）得到了广泛的应用。与早期的电气系统由继电器、接触器组成相比，PLC具有体积小、设计周期短、数据处理和通信方便、易于维护与操作等明显优点。对比传统的轨道交通车辆空调控制系统，提出一种更优的适合当前列车空调控制系统的解决方案，能够更好地满足用户对空调控制系统的欲求，简单易操作、便于维护、可扩展及实时状态显示。在将PLC作为控制器的基础上，还利用变频调速技术使车厢内各项参数更为细致的调节。
1.2 国内外列车空调发展现状
1.2.1 国外列车空调发展现状
1964年10月1日日本东海道新干线的开通，使日本成为了全球高速铁路发展的焦点，标志着世界高速铁路进入商业运营阶段。日本动车空调系统的通风系统是从车顶中央风道送风。即便空调机组安装在车底，也可以通过车厢侧面的垂直风道送到车厢风道中。
法国高速列车空调系统的采用是诱导通风技术，即将空调机组安装在车厢下，在车厢下方两侧有通风道到达车窗下方，通过诱导风机通风。德国的高速列车技术发展也比较迅速，其空调系统的最大特点是采用车顶式下送风方式，采用分体式安装方式，通风机安装于车厢顶部。庞巴迪高速列车的司机室空调则选用的是车顶单元式安装方式。空调机组安装在车顶凹进处使车体具有流线型的结构。在司机室顶部安装有特定的可以调节的送风器。为了降低车身总体的重心，而客室空调为分体式安装，目的是降低列车整体的重心。送风方式采用的是顶板弥散式送风方式。当空调模式为供暖模式时，空调机组预置有预热栅，用来补偿新风带来的冷负荷，降低空调的能耗。
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