【正文】 深深的謝意!特別感謝我的父母，他們對我的關(guān)心、鼓勵和支持是我不斷前進(jìn)的動力!最后，忠心地感謝在百忙之中為本論文評閱和參加答辯的各位老師！謝謝！參考文獻(xiàn)1 趙彬．中央空調(diào)變頻節(jié)能的應(yīng)用及展望．廈門大學(xué)學(xué)報： 2000，20(1)：25~422 李懌峰．中央空調(diào)節(jié)能智能控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)．華南理。3)采用PLC與變頻器協(xié)調(diào)控制的硬件系統(tǒng)，完成對中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能、穩(wěn)定的最優(yōu)化控制。MCGS 、旋轉(zhuǎn)動畫、透明位圖、流動塊等多種動畫方式，可以達(dá)到良好的動畫效果。STEP7軟件還附帶一些控制程序模塊，如PID調(diào)節(jié)模塊，這些模塊可以從主控制程序中直接調(diào)用，實現(xiàn)不同的功能。圖43 初始程序段c圖44 初始程序段d網(wǎng)絡(luò)5：。USS通信是由 S7200 和驅(qū)動裝置配合，因此相關(guān)參數(shù)一定要配合設(shè)置。USS 協(xié)議的特點為：(1)支持多點通信(因而可以應(yīng)用在 RS485 等網(wǎng)絡(luò)上)。通過STEP7Micro/WIN32 以上版本指令庫中的 USS 庫指令，可簡單方便地實現(xiàn)通信，控制實際驅(qū)動器和讀?。瘜懭腧?qū)動器參數(shù)[17]。最初是數(shù)據(jù)模擬信號輸出簡單過程量，后來儀表接口是RS232接口，這種接口可以實現(xiàn)點對點的通信方式，但這種方式不能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。通過變頻器的控制來決定冷凍泵的工作頻率和工作臺數(shù)。我們選用TD200文本顯示屏來完成中央空調(diào)控制系統(tǒng)的人機界面設(shè)計。 人機界面設(shè)計人機界面(又稱用戶界面或使用者界面)是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。產(chǎn)品特點：，模塊化結(jié)構(gòu)。 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)實驗場所，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)程采集溫度并報警是現(xiàn)代科技發(fā)展的一個必然趨勢。~+32000。該模塊模擬量的輸入值為只讀數(shù)據(jù)。模擬量I/O模塊的主要任務(wù)就是實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換。RUN模式：CPU在RUN模式下執(zhí)行完整的掃描過程，通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制。我們選用西門子S7200PLC作為主控制器，其中主機型號：CPU226。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對可編程邏輯控制器的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程?？刂乒δ芸刂乒δ馨≒ID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。由于定子電流中含有高次諧波成分，電機轉(zhuǎn)矩中含有脈動分量，有可能造成電機的振動與機械振動產(chǎn)生共振，使設(shè)備出現(xiàn)故障?！?5%，無凝露。既可用于單獨傳動系統(tǒng)，也可集成到自動化系統(tǒng)中。逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。 變頻器的原理主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。PID設(shè)置向?qū)н^程如圖29：圖26(a) PID向?qū)гO(shè)置過程圖26(b) PID向?qū)гO(shè)置過程 本章小結(jié)本章介紹了中央空調(diào)的結(jié)構(gòu)和原理，對變流量控制進(jìn)行了研究闡述了變頻調(diào)速原理，分別對比了軟啟動器和變頻器的優(yōu)缺點，最后對傳統(tǒng)PID控制進(jìn)行了細(xì)致的研究和探討可行性及PID控制環(huán)節(jié)的實現(xiàn)。其比例積分系數(shù)憑經(jīng)驗設(shè)定。冬天制熱時，如果回水溫度偏低，反饋信號減小，說明房間溫度低，要求提高變頻器輸出頻率和電機轉(zhuǎn)速，加大熱水的流量；而夏天制冷時，如果回水溫度偏低，反饋信號減小，說明房間溫度過低，可以降低變頻器的輸出頻率和電機轉(zhuǎn)速，減少冷水的流量。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進(jìn)行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。微分時間D微分時間D是根據(jù)差值信號變化的速率，提前給出一個相應(yīng)的調(diào)節(jié)動作，從而縮短了調(diào)節(jié)時間，克服因積分時間過長而使恢復(fù)滯后的缺陷。圖25 PID控制系統(tǒng)原理圖PID控制器各個部分的作用及其在控制中的調(diào)節(jié)規(guī)律如下：比例增益P比例增益 P就是用來設(shè)置差值信號的放大系數(shù)的。可以廣泛的應(yīng)用于各種行業(yè)；，使用方便，容易通過簡單的硬件和軟件方式實現(xiàn)。軟啟動器只能通過晶閘管調(diào)壓實現(xiàn)電機軟啟動、軟停車，但不具備調(diào)速功能。目前的應(yīng)用范圍是交流380V(也可660V)，電機功率從幾千瓦到800kW。Starter。(3) 空調(diào)主機始終保持高的熱轉(zhuǎn)換效率眾所周知，隨著中央空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷的變化，必將導(dǎo)致整個空調(diào)系統(tǒng)運行參數(shù)偏離空調(diào)主機的最佳設(shè)計參數(shù)，導(dǎo)致主機熱轉(zhuǎn)換效率降低，這一直是傳統(tǒng)中央空調(diào)運行方式無法解決的一大難題。因此，控制水泵的轉(zhuǎn)速可以有效地控制水泵的消耗功率，這就是中央空調(diào)系統(tǒng)高效節(jié)能的基礎(chǔ)。圖23 恒壓頻比控制特性2)基頻以上調(diào)速在基頻以上調(diào)速時，頻率可以從往上增高，但電壓磁通與頻率成反比的降低，相當(dāng)于直流電機弱磁升速的情況?！ㄗ用肯嗬@組串聯(lián)匝數(shù)；——基波繞組系數(shù)；——每極氣隙磁通量。因此，可以通過改變該電源的頻率來實現(xiàn)對異步電動機的調(diào)速控制。若不進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，定會造成能源浪費。 中央空調(diào)變流量控制的原理及特點 變流量空調(diào)系統(tǒng)概述早前，國內(nèi)的中央空調(diào)系統(tǒng)，基本上都采用傳統(tǒng)的定流量控制方式。例如，1kg的水，飽和溫度為5℃，；1kg的氨，在1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力()下，℃。第2章 中央空調(diào)變流量控制的原理 中央空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理 概述空調(diào)即空氣調(diào)節(jié)器，掛式空調(diào)是一種用于給空間區(qū)域提供處理空氣溫度變化的機組。目前，中央空調(diào)控制方法有雙位ON／OFF控制、PID控制、最優(yōu)控制、模糊控制等方法。在變頻技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)出現(xiàn)之前，通常不考慮負(fù)荷的變化，冷凍水泵以固定的流量輸運冷凍水到環(huán)路中。將這兩項技術(shù)相結(jié)合，在集散型中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加PLC和變頻技術(shù)，并且與智能控制方法相結(jié)合，將原有的定流量系統(tǒng)改為變流量控制系統(tǒng)，從而使中央空調(diào)的各泵組和冷卻塔風(fēng)機的運行跟隨負(fù)荷的變化而同步變化，就能夠在保證負(fù)荷需求的前提下，實現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的最大節(jié)能。但并不能從本質(zhì)上解決壓縮機的起停損失和對電網(wǎng)的沖擊，不能提高空調(diào)器的能效比和季節(jié)性能比。在多室內(nèi)機的房間空調(diào)器(一機多掛系統(tǒng))方面由于多室內(nèi)機空調(diào)器的節(jié)能和舒適性控制，涉及到必須對系統(tǒng)中的工質(zhì)循環(huán)量和進(jìn)入各室內(nèi)機的工質(zhì)流量加以嚴(yán)格精確地控制問題，它不僅與系統(tǒng)的控制有關(guān)，同時也與系統(tǒng)的設(shè)計有著密切的關(guān)系?？照{(diào)節(jié)能的目的是有效利用能源，以最小的能耗創(chuàng)造出一個適合人居住、工作的室內(nèi)環(huán)境。這至少30%的節(jié)能空間來源于很多方面：第一，負(fù)荷估算值偏大，系統(tǒng)消耗能量大大增加，現(xiàn)在的新型制冷主機可以根據(jù)負(fù)載的變化自動加載、卸載，而水泵的流量卻不能隨制冷主機而調(diào)節(jié)，必然存在很大的能量浪費；除此之外，每年的氣象條件是隨季節(jié)呈周期性的變化的，系統(tǒng)并不能做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，許多環(huán)節(jié)上都留有節(jié)能空間。采用新技術(shù)降低系統(tǒng)能耗成為當(dāng)務(wù)之急。通過對中央空調(diào)的理論分析，驗證了以出回水溫差為根據(jù)對其進(jìn)行變流量控制的可靠性。該系統(tǒng)采用西門子的S7—200PLC作為主控制單元，利用傳統(tǒng) PID 控制算法，通過西門子 MM440 變頻器控制水泵運轉(zhuǎn)速度，保證系統(tǒng)根據(jù)實際負(fù)荷的情況調(diào)整流量，實現(xiàn)恒溫控制，同時又可以節(jié)約大量能源。中央空調(diào)系統(tǒng)普遍存在著30％以上的無效能耗，有些中央空調(diào)系統(tǒng)的無效能耗甚至可以高達(dá)50％以上。也就是說，中央空調(diào)系統(tǒng)存在著至少30％以上的節(jié)能空間。另外，根據(jù)交流電機的特性，要實現(xiàn)連續(xù)平滑的速度調(diào)節(jié)，最佳的方法就是采用變頻器調(diào)速，采用變頻器進(jìn)行風(fēng)機、水泵的節(jié)能改造，不僅避免了由于采用擋板或閥門造成的電能浪費，而且還會極大提高調(diào)節(jié)和控制的精度，從而方便地實現(xiàn)恒溫空調(diào)系統(tǒng)[2]。研究表明，用此方法研制的模糊控制空調(diào)器會按季節(jié)、氣溫、漏熱情況等條件，自動地選擇合適的工作模式，保證了空調(diào)環(huán)境的舒適度和制冷系統(tǒng)的節(jié)能要求。這種系統(tǒng)采用定速壓縮機，降低了空調(diào)器成本，并能減少壓縮機的啟停次數(shù)，較好地實現(xiàn)房間的舒適性控制。20世紀(jì)90年代未至21世紀(jì)初，我國在中央空調(diào)系統(tǒng)的控制領(lǐng)域，同時推出兩項節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品：中央空調(diào)變頻調(diào)速控制節(jié)能系統(tǒng)和中央空調(diào)變流量控制節(jié)能系統(tǒng)。這種技術(shù)在美國得到了廣泛的研究和應(yīng)用。PID控制器之所以能夠在過程控制領(lǐng)域獲得廣泛地應(yīng)用，是因為在實際的應(yīng)用中PID控制器的設(shè)計可只借助于系統(tǒng)輸出等反饋信息進(jìn)行控制，從而減少了控制系統(tǒng)對對象模型的依賴性。文中對冷凍水機組的控制系統(tǒng)進(jìn)行了硬件和軟件的設(shè)計，采用西門子TD200文本顯示屏作為人機界面，西門子S7200 PLC作為主控制器，用一臺變頻器結(jié)合工頻供電的方式，靈活的驅(qū)動冷凍水機組的三臺水泵。液體氣化過程要吸收氣化潛熱，而且液體壓力不同，其飽和溫度(沸點)也不同，壓力越低，飽和溫度越低。因此，對冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制是中央空調(diào)控制系統(tǒng)的重要組成部分。空調(diào)負(fù)荷的這種不恒定性，決定了系統(tǒng)對空調(diào)冷量的需求也是一個隨機變化的量。由式()可知，改變參數(shù)，s中的任意一個就可以改變電動機的轉(zhuǎn)速，即對異步電動機進(jìn)行調(diào)速控制。——定子頻率，單位為Hz。如圖23所示。由此可見，當(dāng)降低轉(zhuǎn)速時，功率的減少量遠(yuǎn)比流量的減少量大得多。(2) 實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷的跟隨性變流量控制系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)中央空調(diào)冷媒系統(tǒng)的運行方式，通過對中央空調(diào)運行系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)測和閉環(huán)控制，將空調(diào)主機的定流量運行改為變流量運行，實現(xiàn)空調(diào)主機冷媒流量跟隨末端負(fù)荷需求而同步變化，在空調(diào)系統(tǒng)的任何負(fù)荷條件下，既能確保中央空調(diào)系統(tǒng)的舒適性，又實現(xiàn)最大的節(jié)能。軟起動器是一種集軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機控制裝置，國外稱為Soft 軟啟動器的應(yīng)用場合原則上，籠型異步電動機凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場合都可適用。變頻器也有軟啟動功能，是通過改變電源頻率實現(xiàn)。PID控制具有很多優(yōu)點[11]。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。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。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進(jìn)行調(diào)整和修改。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的轉(zhuǎn)速。對冷凍水控制通過檢測制冷主機冷凝器的進(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。PID的組態(tài)設(shè)計包括以下內(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回路的報警選項以及報警參數(shù)；(5)指定用于計算的數(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)計的PID算法名稱。凡參與人機信息交流的領(lǐng)域都存在著人機界面。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。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控制系統(tǒng)。 變頻器運行的環(huán)境條件～40度，這個溫度比較適合變頻器正常運行。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。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)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通信，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。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。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。綜上所述，再結(jié)合實際情況，為便于今后系統(tǒng)的改造或者升級，需要留出一定的I/O點以做擴展使用。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，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。 S7200的工作模式:S7200系列PLC有3中工作模式，即RUN，STOP和TERM模式。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)行機構(gòu)。：0~20mA。(BIN數(shù))為12位，最高有效位是符號位：0表示正值，1表示負(fù)值。用戶必須講電源連接器的針3連到附近的機殼地。PT100溫度變送器用于PT100鉑電阻信號需要遠(yuǎn)距離傳送、現(xiàn)場有較強干擾源存在或信號需要接入DCS系統(tǒng)時使用。設(shè)計的螺絲端子接受內(nèi)部或外部接線方式。TD設(shè)備可用于查看、監(jiān)視和改變屬于您的應(yīng)用程序的過程變量。變頻器MM440可通過串口與PLC通訊。究其原因就是企業(yè)信息化的需要，企業(yè)在儀表選型時其中的一個必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。 USS協(xié)議S7200 與西門子 MicroMaster 系列變頻器(如MM4MM4MM430以及MM3系列、新的變頻器SINAMICS G110)之間使用 USS通信協(xié)議進(jìn)行通信。否則主站將視為出錯。P0003=3，答應(yīng)變頻器的所有參數(shù)；P0971=1，數(shù)據(jù)保存入MM 440 的 EEPROM 中；P0700=5，變頻器的控制方式選擇為通訊方式；P2010[2]=6,變頻器的USS波特率選擇為9600；P2011[0]=11,變頻器的通訊地址為0~31。網(wǎng)絡(luò)4：控制功能塊，通過PLC的輸入輸出可以控制并診斷驅(qū)動器的工作。STEP7軟件的一個特點是調(diào)試功能很強大，不僅能在線讀取數(shù)據(jù)，而且能在線修改過程數(shù)據(jù)，對于調(diào)試大型復(fù)雜控制程序非常有效。完善的中文在線幫助系統(tǒng)和多媒體教程，真正的32位程序，支持多任務(wù)、多線程，運行于Win95/98/NT/2000平臺，提供近百種繪圖工具和基本圖符，快速構(gòu)造圖形界面。2)提出了與傳統(tǒng)PID控制結(jié)合，實現(xiàn)比較穩(wěn)定的溫度控