【正文】 免運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘；快速、可重復(fù)的數(shù)字輸入響應(yīng)時間；使用兩個高分辨率的 10 位二進(jìn)制模擬輸入，實(shí)現(xiàn)速度精調(diào)；復(fù)合制動，實(shí)現(xiàn)快速制動控制； 4 個跳轉(zhuǎn)頻率。 。 切記要遠(yuǎn)離有可能 17 出現(xiàn)淋水的地方。確認(rèn)變頻器的冷卻風(fēng)口處于正確的位置，不妨礙空氣的流通。應(yīng)預(yù)先找到負(fù)載固有的共振頻率后，利用變頻器頻率跳躍功能設(shè)置，躲開共振頻率點(diǎn)。 PLC 控制功能的選擇 該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。可編程邏輯控制器主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常 18 采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高可編程邏 輯控制器的處理速度和節(jié)省存儲器容量?？删幊踢壿嬁刂破飨到y(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口、 RIO 通信口、常用 DCS 接口等；大中型可編程邏輯控制器通信總線 (含接口設(shè)備和電纜 )應(yīng) 1:1 冗余配置，通信總線應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置 實(shí)際要求。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn) (IEC6113123)，同時，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如 C， Basic 等，以滿足特殊控制場合的控制要求?？删幊踢壿嬁刂破鞯脑\斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。目前，可編程邏輯控制器接 點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。 西門子 S7200PLC 介紹 S7200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。 S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。 CPU226 的主要技術(shù)指標(biāo) : 24 輸入 /16 輸出共 40 個數(shù)字量 I/O 點(diǎn)。 5. 2 個 RS485 通訊 /編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 S7200 的工作模式 : S7200 系列 PLC 有 3 中工作模式，即 RUN， STOP 和 TERM 模式。 TERM 模式：是一種暫態(tài)，可以用程序?qū)?TERM 轉(zhuǎn)換為 RUN 或 STOP 狀態(tài)，在現(xiàn)場調(diào)試程序時很有用處。 D/A 轉(zhuǎn)換器把數(shù)字輸出量轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流，再去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 S7200PLC 主要有 3 種模擬量擴(kuò)展模塊： (EM231， 4 路 ) (EM232， 2 路 ) (EM235， 4 路輸入， 1 路輸出 ) S7200PLC 模擬量擴(kuò)展模塊中的 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換器位數(shù)均為 12 位。 ： 0~20mA。最高有效位是符號位： 0 表示正值數(shù)據(jù)， 1 表示負(fù)值數(shù)據(jù)。 ：電壓輸出為 177。 0~+32021。該接地點(diǎn)與電源連接器的 3~7 針共地。 PT100 溫度傳感器 溫度是自然界中和人類打交道最多的物理參數(shù)之一，無論是在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)場所，還是在居住休閑場所，溫度的采集或控制都十分頻繁和重要，而且，網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程采集溫度并報(bào)警是現(xiàn)代科技發(fā)展的一個必然趨勢。它的工業(yè)原理：當(dāng) PT100 在 0 攝氏度的時候他的阻
。 其設(shè)計(jì)原理： PT100 是鉑熱電阻，它的阻值跟溫度的變化成正比。用戶須將電源練到電源連接器的 1 和 2 針上。 EM231 RTD 接線及注意事項(xiàng) 熱電阻模塊 EM231 RTD 接線如圖 31 所示，使用屏蔽線連接可達(dá)到最好的抗噪性。 AQ 區(qū)域 2 個字節(jié)，用戶程序無法讀取模擬量輸出值。前者的全量程范圍設(shè)置為 0~ 32021~+32021。該模塊模擬量的輸入值為只讀數(shù)據(jù)。 ：單極性 0~10V、 0~5V；雙極性 177。 A/D 轉(zhuǎn)換器和 D/A 轉(zhuǎn)換其的二進(jìn)制位數(shù)反映了它們的分辨率，位數(shù)越多，分辨率越高。 模擬量 I/O 模塊的種類 在工業(yè)控制中，某些輸入量 (例如壓力、溫度、流量、速度等 )是模擬量，某些執(zhí)行機(jī)構(gòu) (例如電動調(diào)節(jié)閥、變頻器等 )要求 PLC 輸出模擬信號，而 PLC 的 CPU只能處理數(shù)字量。此時，在 CPU 模式的 LED 顯示面板上 “RUN”顯示當(dāng)前的工作模式。 ，具有更多的輸入 /輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能。 3. 13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民 用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價格比。 綜上所述，再結(jié)合實(shí)際情況，為便于今后系統(tǒng)的改造或者升級，需要留出一 19 定的 I/O 點(diǎn)以做擴(kuò)展使用。從實(shí)時性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間，則可編程邏輯控制器將掃描不到該信號，造成信號數(shù)據(jù)的丟失。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置 ，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型可編程邏輯控制器中常采用。 編程功能 離線編程方式：可編程邏輯控制器和編程器公用一個 CPU，編程器在編程模式時， CPU 只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。 通信功能 大中型可編程邏輯控制器系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議 (如TCP/IP)，需要時應(yīng)能與工廠管理網(wǎng) (TCP/IP)相連接。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在可編程邏輯控制器中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。但應(yīng)注意，除緊急情況外，接觸器的通斷只能在變頻器停止運(yùn)行的情況下才能進(jìn)行。由于變頻器內(nèi)部具 有大電容，其放電過程較為緩慢，頻繁操作將造成過電壓而損壞內(nèi)部元件； 3. 注意防止發(fā)生共振現(xiàn)象。禁止把變頻器安裝在濕度過大和有可能出現(xiàn)凝露的地方。 近電磁輻射源的地方。 變頻器運(yùn)行的環(huán)境條件 0～ 40 度，這個溫度比較適合變頻器正常運(yùn)行。它尤其適合用于吊車和起重系統(tǒng)、立體倉儲系統(tǒng)、食品、飲料和煙草工業(yè)以及包裝工業(yè)的定位系統(tǒng)。由于 MICROMASTER 440 具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級的電動機(jī)控制系統(tǒng)。因此，它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。裝置容量小時，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。 整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。 PLC： PLC 作為控 制單元，是整個系統(tǒng)的控制核心， PLC 控制器通過溫度傳感器測量進(jìn)出水溫度，編入控制器內(nèi)存，最后來控制變頻器的頻率，以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)水量，根據(jù)室內(nèi)的溫度高低，控制熱交換的速度，達(dá)到節(jié)能目的。 PID 的組態(tài)設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容： (1)確定所要控制的 PID 指令編號 (回路編號 )： (2)選擇參數(shù)控制表存放的位置以及閉環(huán)控制的參數(shù)； (3)確定 PID 回路的輸入和輸出控制參數(shù)； (4)確定 PID 回路的報(bào)警選項(xiàng)以及報(bào)警參數(shù)； (5)指定用于計(jì)算的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域； (6)指定初始化子過程和中斷的名稱； (7)確認(rèn)設(shè)計(jì)的 PID 算法 名稱。因此隨環(huán)境因素實(shí)時的修改設(shè)置參數(shù)，可更加節(jié)能，通過建立溫度查詢表并通過人機(jī)界面輸入到 PLC存儲器中可實(shí)現(xiàn)自動控制。 對冷凍水控制通過檢測制冷主機(jī)冷凝器的進(jìn)水口處的回水溫度和出水口處的出水溫度，通過 PLC 的 PID 控制功能，調(diào)節(jié)冷卻泵變頻器的頻率值，最終使溫度值保持在設(shè)定值附近。 13 P、 I、 D 參數(shù)調(diào)整原則 各參數(shù)的預(yù)置是相輔相成的，運(yùn)行現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行如下細(xì)調(diào)：被控物理量在目標(biāo)值附近振蕩，首先加大積分時間 I，如仍有振蕩，可適當(dāng)減小比例增益 P。例如中央空調(diào)系統(tǒng)中，用回水溫度控制調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率和水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。 PID 控制器的參數(shù)整定 PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。因此， I 的取值與拖動系統(tǒng)的時間常數(shù)有關(guān)：拖動系統(tǒng)的時間常數(shù)較小時，積分時間應(yīng)短些；拖動系統(tǒng)的時間常數(shù)較大時，積分時間應(yīng)長些。由經(jīng)典控制理論可知，比例環(huán)節(jié)不能徹底消除系統(tǒng)偏差，系統(tǒng)偏差隨比例系數(shù)的增大而減少，但比例系數(shù)過大將導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。對一個控制系統(tǒng)而言，合理地設(shè)置這三個參數(shù)，可取得較好的控制效果。 PID 控制原理 PID 在溫度控制中已使用數(shù)十年，是一種成熟的技術(shù)，它具有結(jié)構(gòu)簡單，易于理解和實(shí)現(xiàn)，且一些高級控制都是以 PID 為基礎(chǔ)改進(jìn)的。 PID 控制具有很多優(yōu)點(diǎn) [11]。變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)真正的軟啟動、軟停止和高效調(diào)速。變頻器也有軟啟動功能，是通過改變電源頻率實(shí)現(xiàn)。 軟啟動器與變頻器之間的區(qū)別對比 軟起動器和變頻器是兩種完全不同用途的產(chǎn)品。 軟啟動器的應(yīng)用場合 原則上，籠型異步電動機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場合都可適用。 變頻器 (Variablefrequency Drive， VFD)是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變 電機(jī) 工作電源 頻率 方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。電機(jī)的軟啟動可以通過軟啟動器或者變頻 器來實(shí)現(xiàn)。 隨著變頻器技術(shù)的成熟及其價格的大幅下降，越來越多的設(shè)計(jì)師開始認(rèn)識到在空調(diào)水系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器改變水泵轉(zhuǎn)速所帶來的巨大效益。變流量控制系統(tǒng)對中央空調(diào)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)最佳節(jié)能效果。 變頻技術(shù)的應(yīng)用 交流變頻調(diào)速技術(shù)是將電力電子、自動控制、微電子、電機(jī)學(xué)等技術(shù)集成的一項(xiàng)高新科技。幽水泵學(xué)比例律可知，對于同一臺水泵，當(dāng)以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行時，水泵的流量 Q，揚(yáng)程 H，軸功率 P 與轉(zhuǎn)速 n 有如下關(guān)系 [9][12][13]： 9 2121 nn? 22121 )(nnHH ? (24) 32121 ??????? nnPP 由公式 (24)知，流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。如果電動機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下都具有額定電流，則電動機(jī)都能長期運(yùn)行，這時轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化。帶定子壓降補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比控制特性為 b 線，無補(bǔ)償?shù)臑?a 線。 需要考慮基頻以下和基頻以上兩種情況： 8 1)基頻下調(diào)速 即采用恒定的電動勢。 三相異步電機(jī)定子每相電動勢的有效值是： mng KNfE ?? (23) 式中： gE ——?dú)庀洞磐ㄔ诙ㄗ用肯嘀懈袘?yīng)電動勢有效值，單位為 V。 在電動機(jī)調(diào)速時，一個重要的因素是希望保持每極磁通量為額定值不變。 異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速總是小于其同步轉(zhuǎn)速，異步電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速可由下式給出： )1(/60)1(0 spfsnn ???? (22) 式中： n——電動機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速； s——異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率。 綜上來看，定流量控制凸顯出來的問題很多。而由 于受多種因素不斷變化的影響，如：季節(jié)交替、氣候晝夜變化、使用頻率、人流量增減等。定流量控制方式的特征是系統(tǒng)的循環(huán)水量保持恒定，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化時，通過改變供水或回水溫度來滿足要求。典型的中央空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 21所示 ,冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)是能量的主要傳遞者。依此原理，氣化過程吸取冷凍水的熱量，使冷凍水溫度降低 (一般降為 7℃ )。液態(tài)工質(zhì)經(jīng)干燥過濾器去除水份、雜質(zhì)，進(jìn)入膨脹閥節(jié)流減壓，成為低溫低壓液態(tài)工質(zhì)，在蒸發(fā)器內(nèi)氣化。 中央空調(diào)系統(tǒng)是一種大型的對建筑物進(jìn)行集中空氣調(diào)節(jié)并進(jìn)行管理的設(shè)備，一般由空氣處理設(shè)備、送 (回 )風(fēng)機(jī)、送 (回 )風(fēng)通道 、空氣分配裝置及冷、熱源等組成?？蓪⒉杉某龌厮疁囟鹊葦?shù)據(jù)信號通過網(wǎng)絡(luò)送到主控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送。 本研究課題的主要工作 本文在分析和綜合了 PID 控制的特點(diǎn)、發(fā) 展趨勢以及中央空調(diào)控制任務(wù)的基礎(chǔ)上，對中央空調(diào)冷凍水機(jī)組采用傳統(tǒng) PID 控制，對基于 USS 通信協(xié)議的 RS485總線設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了組態(tài)設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)了中央空調(diào)變頻節(jié)能控制系統(tǒng)。各種類型的 PID 控制器因其參數(shù)物理 4 意義明確、易 于調(diào)整，并且具有一定的魯棒性，因而得到了廣泛的應(yīng)用。 從九十年代術(shù)期開始，隨著計(jì)算機(jī)及電子技術(shù)的高速發(fā)展，變流量技術(shù)也得到深入的發(fā)展。 變流量空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，與控制技術(shù)和水泵變頻技術(shù)的發(fā)展是緊密相聯(lián)的，可以說變流量技術(shù)是隨著變頻技術(shù)的出現(xiàn)才逐漸發(fā)展起來的 [4]。智能型空調(diào)器是一個綜合技術(shù)的聚合體，開發(fā)難度較大，現(xiàn)在的樣機(jī)或產(chǎn)品在控制模式上、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性方面相比國際先進(jìn)技術(shù)還存在很大的差距，有待于進(jìn)一步的研究和提高。集散型中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)在我國的智能建筑中得到廣泛應(yīng)用，其自動監(jiān)視、測量、控制和管理功能是相當(dāng)優(yōu)越的，自動化程度高，節(jié)約了大量的勞動力和運(yùn)行費(fèi)用 [3]。通過采用電子膨脹閥調(diào)節(jié)進(jìn)入各室內(nèi)機(jī)的工質(zhì)流量，使之滿足各室內(nèi)的冷 (熱 )負(fù)荷要求，改變壓縮