【正文】 致謝論文的最后，我想對我的恩師表示深深的敬意和真摯的感謝！李老師在平時對學(xué)生很嚴(yán)格，但正是這種對學(xué)生的嚴(yán)格要求才能夠使我們養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)和研究習(xí)慣能夠在平時不斷自我提高，離不開李老師的諄諄教導(dǎo)。并支持設(shè)備眾多如采集版、PLC、智能模塊、稱重儀表和變頻器 工程設(shè)計(jì)圖49 定義變量圖410 組態(tài)畫面圖411(a) 數(shù)據(jù)報(bào)表圖411(b) 數(shù)據(jù)報(bào)表圖411(c) 數(shù)據(jù)報(bào)表圖412 報(bào)警信息瀏覽 系統(tǒng)腳本程序編寫if 風(fēng)機(jī)盤管出水溫度值23 then一號冷凍泵=0二號冷凍泵=0三號冷凍泵=0else一號冷凍泵=1二號冷凍泵=0三號冷凍泵=0endifif 一號冷凍泵=1 and 風(fēng)機(jī)盤管出水溫度值26 then一號冷凍泵=1二號冷凍泵=0三號冷凍泵=0endifif 一號冷凍泵=1 and 風(fēng)機(jī)盤管出水溫度值26 then一號冷凍泵=1二號冷凍泵=1三號冷凍泵=0endifif 一號冷凍泵=1 and 二號冷凍泵=1 and 風(fēng)機(jī)盤管出水溫度值29 then一號冷凍泵=1二號冷凍泵=1三號冷凍泵=1endifif 一號冷凍泵=1 and 二號冷凍泵=1 and 風(fēng)機(jī)盤管出水溫度值29 then一號冷凍泵=1二號冷凍泵=1三號冷凍泵=0endifif 一號冷凍泵=1 and 二號冷凍泵=1 and 三號冷凍泵=1 and 風(fēng)機(jī)盤管出水溫度值23 and 風(fēng)機(jī)盤管出水溫度值29 then一號冷凍泵=1二號冷凍泵=1三號冷凍泵=0if 風(fēng)機(jī)盤管出水溫度值26 then一號冷凍泵=1二號冷凍泵=0三號冷凍泵=0else一號冷凍泵=1二號冷凍泵=1三號冷凍泵=0endifendif!SetAlmValue(風(fēng)機(jī)盤管出水溫度值,風(fēng)機(jī)盤管出水溫度上限,3)!SetAlmValue(風(fēng)機(jī)盤管出水溫度值,風(fēng)機(jī)盤管出水溫度下限,2) 組態(tài)運(yùn)行界面圖413 1冷凍泵運(yùn)行狀態(tài)圖414 12冷凍泵運(yùn)行狀態(tài)圖415 123冷凍泵運(yùn)行狀態(tài) 本章小結(jié)本章介紹了RS485通訊和USS協(xié)議，并對PLC、MM440變頻器進(jìn)行了初步參數(shù)設(shè)置，來實(shí)現(xiàn)變頻器與PLC通過USS協(xié)議進(jìn)行RS485串行通訊。具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。圖47 初始程序段g網(wǎng)絡(luò)9：讀寫操作輪替，功能同網(wǎng)絡(luò)7。通過程序?qū)崿F(xiàn)PLC對變頻器的各種運(yùn)行控制和數(shù)據(jù)的采集。(4)簡單可靠的報(bào)文格式，使數(shù)據(jù)傳輸靈活高效。從站在以下條件滿足時應(yīng)答：(1)接收到的主站報(bào)文沒有錯誤。在使用RS485接口時，對于特定的傳輸線路，從RS485接口到負(fù)載其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的最大電纜長度與信號傳輸?shù)牟ㄌ芈食煞幢?，這個長度數(shù)據(jù)主要是受信號失真及噪聲等影響所影響。 圖34：EM23EM232由PLC L+端口輸出的24V電源供電，變頻器的4接口是用于接受模擬量輸入信號，230接口用于通過RS485與PLC通訊。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)假設(shè)該系統(tǒng)應(yīng)用在100平米的公寓，根據(jù)公寓的冷負(fù)荷為114~138瓦/平方米來算，大體的空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備如下：1)冷凍機(jī)主機(jī)2臺；2)冷凍水水泵6臺，3用3備用，冷凍水水泵功率22千瓦；3)制冷主機(jī)的控制根據(jù)自身設(shè)定的冷凍水出口溫度。S7200TD設(shè)備是一種低成本的人機(jī)界面(HMI)，使操作員或用戶能夠與應(yīng)用程序進(jìn)行交互。，由生產(chǎn)商出廠時確認(rèn)生產(chǎn)。PT100的阻值與溫度變化關(guān)系為：當(dāng)PT100溫度為0℃時它的阻值為100歐姆，在100℃。如果用戶使用屏蔽線，應(yīng)將屏蔽層接到信號連接器的1~4針接地點(diǎn)上。 EM232技術(shù)指標(biāo)。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。TERM模式：是一種暫態(tài)，可以用程序?qū)ERM轉(zhuǎn)換為RUN或STOP狀態(tài)，在現(xiàn)場調(diào)試程序時很有用處。3. 13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。因此S7200系列具有極高的性能/價格比。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。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。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。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。例如，不要把變頻器安裝在水管的下面，因?yàn)樗艿谋砻嬗锌赡芙Y(jié)露。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)。因此，它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。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。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。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。 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。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。 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。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。 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。變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)真正的軟啟動、軟停止和高效調(diào)速。 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。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。這里說到了軟啟動方式，下面來介紹下。它以其優(yōu)異的調(diào)速性能、顯著的節(jié)能效果以及在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域廣泛的適用性，被國內(nèi)外公認(rèn)為是世界上應(yīng)用最廣、效率最高、最理想的電氣傳動方案，是電氣傳動的發(fā)展方向。在基頻以下，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”的調(diào)速，而在基頻以上，基本上屬于“恒功率調(diào)速”。由上式可知，要保持磁通量不變，但頻率從額定值向下調(diào)節(jié)，必須同時降低，然而繞組中的感應(yīng)電動勢是很難控制的，但電動勢較高，可以忽略電子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)定定子相電壓=E，則得常數(shù)。磁通太弱，沒有充分利用電機(jī)的磁心，是一種浪費(fèi)；若要增大磁通，又會使磁通飽和，從而導(dǎo)致過大的勵磁電流，嚴(yán)重時會因?yàn)槔@組過熱而損壞電機(jī)。變流量系統(tǒng)則是根據(jù)實(shí)際負(fù)荷的大小改變冷凍水流量，水泵也可以根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際所需流量自動調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速或運(yùn)行臺數(shù)，從而達(dá)到節(jié)約水泵能耗的目的[7]。定流量供水方式最主要的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單，不需要復(fù)雜的自控設(shè)備。制冷工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)吸取熱量，溫度升高變成過熱蒸氣，進(jìn)入壓縮機(jī)重復(fù)循環(huán)過程。根據(jù)需要，它們能組成不同形式的系統(tǒng)。研究工作的具體內(nèi)容如下：對空調(diào)系統(tǒng)變頻控制進(jìn)行了理論分析。水泵、變頻驅(qū)動器、控制器等設(shè)備性能的提高大大滿足了水系統(tǒng)控制的要求。 中央空調(diào)變流量控制的發(fā)展空調(diào)水系統(tǒng)最重要的目的是為空調(diào)系統(tǒng)的各末端裝置提供能量的交換，如何在滿足這個要求的前提下盡可能的節(jié)能，是首先需要解決的問題。隨著智能建筑在中國的飛速發(fā)展，樓宇自動控制技術(shù)和裝置也得到快速的發(fā)展。這種機(jī)型在控制上難度最小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、成本高，不能體現(xiàn)一機(jī)多掛系統(tǒng)的價格優(yōu)勢和節(jié)能優(yōu)勢。我國自90年代初開始研究空調(diào)器的智能控制，現(xiàn)已研制出多種形式的變頻空調(diào)器或智能空調(diào)器，對推進(jìn)我國空調(diào)業(yè)的進(jìn)步作出了貢獻(xiàn)。在傳統(tǒng)的運(yùn)行方式下，只要啟動水泵，就會在工頻滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，中央空調(diào)的制冷機(jī)組、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)等都是按照建筑物最大負(fù)荷制定的，且留有充足余量。關(guān)鍵詞 中央空調(diào)；PLC；變頻器；PID；RS485基于PLC的中央空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄摘要 I第1章 緒論 1 課題背景 1 中央空調(diào)控制的研究現(xiàn)狀及發(fā)展 2 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展 2 中央空調(diào)變流量控制的發(fā)展 3 本研究課題的主要工作 4第2章 中央空調(diào)變流量控制的原理 5 中央空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理 5 概述 5 制冷原理 5 中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成 5 中央空調(diào)變流量控制的原理及特點(diǎn) 5 變流量空調(diào)系統(tǒng)概述 5 中央空調(diào)變流量控制的實(shí)現(xiàn)方式 7 中央空調(diào)系統(tǒng)變流量系統(tǒng)的特點(diǎn) 9 電機(jī)的軟啟動原理及應(yīng)用 10 軟啟動設(shè)備介紹 10 軟啟動器的應(yīng)用場合 10 軟啟動器與變頻器之間的區(qū)別對比 10 PID控制的設(shè)計(jì) 11 PID控制原理 11 PID控制器的參數(shù)整定 12 PID的反饋邏輯 12 P、I、D參數(shù)調(diào)整原則 13 對空調(diào)系統(tǒng)的PID變頻控制 13 13 PID控制器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 13 本章小結(jié) 15第3章 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 16 變頻器的原理 16 西門子MM440變頻器性能介紹 16 主要特征 17 控制性能的特點(diǎn) 17 保護(hù)功能 17 變頻器運(yùn)行的環(huán)境條件 17 使用變頻器設(shè)計(jì)系統(tǒng)時需注意的問題 18 PLC選型 18 PLC簡介 18 PLC控制功能的選擇 18 西門子S7200PLC介紹 20 模擬量I/O模塊的種類 20 EM231技術(shù)指標(biāo) 21 EM232技術(shù)指標(biāo) 21 EM231 RTD接線及注意事項(xiàng) 21 PT100溫度傳感器 21 PT100溫度變送器 22 人機(jī)界面設(shè)計(jì) 22 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 23 本章小結(jié) 25第4章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 26 設(shè)備間通訊 26 RS485介紹 26 USS協(xié)議 26 PLC的初始設(shè)定 27 PLC主程序流程圖 29 PLC編程軟件 30 程序設(shè)計(jì) 30 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的I/O分配表 30 程序中使用的存儲器及功能 31 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的MCGS組態(tài) 32 MCGS組態(tài)軟件簡介 32 MCGS 32 系統(tǒng)腳本程序編寫 34 組態(tài)運(yùn)行界面 35 本章小結(jié) 36結(jié)論 37致謝 38參考文獻(xiàn) 39附錄C 40 III 第1章 緒論 課題背景隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，為了保證溫度恒定，中央空調(diào)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域，例如酒店、賓館、辦公大廈、商場、工廠廠房等場所。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)課題名稱 可編程的中央空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 姓 名 孫成彩 學(xué) 號201003110736 所 在 系 電子電氣工程系 專業(yè)年級P10電氣七班指導(dǎo)教師 張德迪 職 稱 講師 二O一三 年 四 月 十四 基于PLC的中央空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要中央空調(diào)現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用在各大商場、辦公大廈等場所中，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中在控制較適宜的溫度的同時，卻消耗了大量的能量。隨著時間的推移，人們對中央空調(diào)控制系統(tǒng)運(yùn)行效果的評價也改變了。不管在什么時間，負(fù)荷的多少，各電機(jī)都長期處在工頻狀態(tài)下全速運(yùn)行，雖然可滿足最大的用戶負(fù)荷，但不具備隨用戶負(fù)荷動態(tài)調(diào)節(jié)的功能，而在大多數(shù)時間里，用戶負(fù)荷是較低的，這樣就造成很大的能源浪費(fèi)。第四，起停頻繁對設(shè)備長期安全運(yùn)行帶來不利影響。西安交大朱瑞琪于1991年開始研究制冷空調(diào)設(shè)備的變頻能量調(diào)節(jié)技術(shù)。(2)單臺定速壓縮機(jī)多臺室內(nèi)機(jī)間歇供冷(熱)系統(tǒng)。對于樓宇自動控制而言，在確保建筑內(nèi)舒適和安全的辦公環(huán)境的同時，還要實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能目的。冷水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)歷了大約六、七十年的發(fā)展，并仍在不斷地完善。隨著變流量技術(shù)的成熟，在國外應(yīng)用變流量技術(shù)開始成為暖通行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。對變頻控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)工頻/變頻切換功能。在工程實(shí)際中，應(yīng)從建筑物的用途和性質(zhì)，熱濕負(fù)荷特點(diǎn)、空調(diào)機(jī)房面積和位置、初投