【文章內(nèi)容簡介】 低溫度的空氣進(jìn)入系統(tǒng)后凍壞其他換熱設(shè)備。一次空氣加熱器的開環(huán)控制如圖23所示。利用室外空氣溫度控制一次空氣加熱器上調(diào)節(jié)閥的開度，以維持通過一次加熱器后的空氣溫度在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。途中測量新風(fēng)溫度的傳感器將其溫度信號送至控制器，控制器控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。由于這個(gè)系統(tǒng)是按照室外溫度這個(gè)干擾信號信息控制的，因此，當(dāng)其他干擾變化時(shí)，則無控制作用。上敘依靠某種干擾控制組成的開環(huán)控制系統(tǒng)，雖然不一定能消除所有干擾給細(xì)看帶來的不穩(wěn)定影響，但是如果采用交頻繁的主要干擾作用為控制信號，則對其能起到補(bǔ)償作用，控制也及時(shí)。開環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度低抗干擾能力差。但由于控制系統(tǒng)一般產(chǎn)生振蕩，故一般用于干擾不強(qiáng)烈，控制進(jìn)度要求不高的地方。MTC 圖22一次空氣加熱器的開環(huán)控制（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中，如果把系統(tǒng)的輸出信號反饋到輸入端，由輸入信號和輸出信號的偏差信號對系統(tǒng)控制，則這種控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，也稱反饋控制系統(tǒng)。由于閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是在控制器與被控對象之間，不僅存在著正向作用，而且存在著反饋?zhàn)饔?，即系統(tǒng)的輸出量對控制量有直接影響。將檢測出來的輸出量送回到系統(tǒng)的輸入端并與輸入信號比較的過程稱為反饋。輸入信號與反饋信號之差稱為偏差信號，簡稱偏差。偏差作用在控制器上，使系統(tǒng)的輸出量趨于給定值。閉環(huán)控制的實(shí)質(zhì)就是利用反饋的作用來減小系統(tǒng)的偏差。因此閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱為反饋系統(tǒng)。利用負(fù)反饋組成的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，又稱反饋控制系統(tǒng)。在反饋控制系統(tǒng)中，存在著一條從被控量經(jīng)過傳感器到輸入端的聯(lián)絡(luò)通道，稱為反饋通道。一般在空調(diào)房間里的溫度，濕度的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，多采用閉環(huán)控制系統(tǒng)的方式?？照{(diào)房間溫（濕）度閉環(huán)控制有控制對象空調(diào)房間、溫度、濕度調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器組成。閉環(huán)控制系統(tǒng)無論照成偏差的因素是外來煩擾還是內(nèi)部干擾，控制作用總是使偏差趨向下降。因此，它具有自動(dòng)修正被控量偏離給定量的能力，且精度高、適用范圍廣，是基本的控制系統(tǒng)。與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。 空調(diào)中的自動(dòng)控制的原理及組成空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)如圖所示，以室溫控制為例，傳感器檢測室內(nèi)溫度之后，通過變送器變電信號θ2與給定信θg進(jìn)行比較得出比較偏差 然后把θε送入調(diào)節(jié)器中。調(diào)節(jié)器在得到θε后，根據(jù)其調(diào)節(jié)規(guī)律自動(dòng)輸出調(diào)節(jié)信號y去控制執(zhí)行器（電動(dòng)機(jī)或其他設(shè)備）。執(zhí)行器根據(jù)輸入信號而動(dòng)作，輸出其位移信號t，控制調(diào)節(jié)閥開度，從而控制流運(yùn)調(diào)節(jié)閥的介質(zhì)流量g。這樣盤管就會(huì)對冷熱量進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)整輸出q，最后使流入室內(nèi)的冷熱量與流出室外的冷熱量自動(dòng)的保持平衡，實(shí)現(xiàn)室溫的自動(dòng)調(diào)節(jié)。房間溫度的變化大多數(shù)正常使用條件下是由于外部干擾（如維護(hù)結(jié)構(gòu)的冷熱、負(fù)荷的增加或減少）引起的，以θf表示。溫度敏感原件裝在房間內(nèi)，熱水換熱器裝在風(fēng)道上，調(diào)節(jié)閥裝在管道上。因此研究冷熱水直通閥的實(shí)際可調(diào)范圍實(shí)質(zhì)上就是研究對象的可調(diào)性。如果實(shí)際可調(diào)范圍很小，說明對象的可調(diào)性很差，常常出現(xiàn)夏天好調(diào)而冬天不好調(diào)或者對象升溫時(shí)好調(diào)保溫時(shí)不好調(diào)，最后導(dǎo)致自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)失調(diào)或根本不能使用，對象的可調(diào)性差，單靠調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)是無法調(diào)節(jié)的。綜上所述，可以看出一個(gè)完整的房間的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由測定溫度的傳感器、變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器和房間對象等幾個(gè)環(huán)節(jié)組成。KtKzKyKbKrKcι調(diào)節(jié)器執(zhí)節(jié)器調(diào)節(jié)閥盤管房間傳感器θεygqθrθ2θfθg圖23空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要完成對工藝參數(shù)的檢測、各機(jī)組的協(xié)調(diào)控制以及數(shù)據(jù)的處理、分析等任務(wù)，下位PLC主要完成數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場設(shè)備的控制及連鎖等功能。：（1）空調(diào)機(jī)組由PLC控制器進(jìn)行控制，風(fēng)機(jī)控制箱有手/自動(dòng)選擇，并有手動(dòng)啟停按鈕。（2）空調(diào)機(jī)組的溫度傳感器設(shè)于回風(fēng)管內(nèi)，實(shí)際檢測溫度與設(shè)定溫度相比較,根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)回水管道上電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)水流量，使室溫維持設(shè)定要求。（3）空調(diào)機(jī)組的濕度傳感器設(shè)于回風(fēng)管內(nèi)，實(shí)際檢測濕度與設(shè)定濕度相比較,根據(jù)比較結(jié)果控制加濕器內(nèi)水管電磁閥的開關(guān)，以調(diào)節(jié)加濕量，使室內(nèi)濕度維持設(shè)定要求。（4）空調(diào)機(jī)組送風(fēng)機(jī)與電動(dòng)風(fēng)閥,電動(dòng)水閥,加濕電磁閥聯(lián)鎖。（5）監(jiān)測空調(diào)機(jī)組狀態(tài)和報(bào)警（6）防凍措施(僅用于寒冷地區(qū))防凍報(bào)警設(shè)定溫度為5℃，當(dāng)熱盤管后溫度低于5℃時(shí)，報(bào)警并停止機(jī)組運(yùn)行，同時(shí)連鎖關(guān)閉新風(fēng)閥，打開預(yù)熱水閥保持30%的開度。當(dāng)室外溫度低于0℃停機(jī)時(shí)，打開熱水閥保持30%的開度。(1) 回風(fēng)溫、濕度(2) 電動(dòng)兩通閥進(jìn)行PID調(diào)節(jié)(3) 新風(fēng)閥、回風(fēng)閥調(diào)節(jié)與控制(4) 過濾器前后壓差及報(bào)警，以防堵塞(5) 表冷器防凍報(bào)警(6) 送/回風(fēng)機(jī)的啟停、運(yùn)行狀態(tài)、手/自動(dòng)狀態(tài)、故障報(bào)警、過載報(bào)警(7) 控制加濕閥的調(diào)節(jié)(8) 編制時(shí)間程序自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)啟停l 3 中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì) PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算來操作的電子系統(tǒng)，是專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制器。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷跋嚓P(guān)的外部設(shè)備都按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)集成、易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)。 PLC的分類（1）按I/O點(diǎn)數(shù)分類 PLC按I/O點(diǎn)數(shù)不同可分為超小型機(jī)、小型機(jī)、中型機(jī)、大型機(jī)和超大機(jī)等5種類型。（2）按功能分類 按功能可以分為低檔機(jī)、中檔機(jī)、高檔機(jī)。（3）按結(jié)構(gòu)形式分類 按結(jié)構(gòu)形式不同，PLC可分為整體式、模塊式和軟PLC（即集成的PLC）等三類。 PLC的特點(diǎn)PLC具有以下的特點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)（2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎（4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造（5）體積小，重量輕，能耗低 PLC的基本組成PLC的最小系統(tǒng)主要一下四部分組成：1）中央處理單元（CPU）2）存儲(chǔ)器（RAM、ROM）3）輸入/輸出單元（I/O接口）4）電源（開關(guān)式穩(wěn)壓電源）其結(jié)構(gòu)框圖如圖31所示l輸入接口中央處理單元CPU輸出接口電源存儲(chǔ)單元圖31 PLC基本組成 CPU（中央處理器） CPU是PLC的核心，由運(yùn)算器、控制器、寄存器、系統(tǒng)總線，外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路構(gòu)成。它的功能是接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等，是PLC不可缺少的組成單元。主要功能包括以下幾個(gè)方面。1）接收從編程器或者計(jì)算機(jī)輸入的程序和數(shù)據(jù)，并送入用戶程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)。2）監(jiān)視電源、PLC內(nèi)部各個(gè)單元電路的工作狀態(tài)。3）診斷編程過程中的語法錯(cuò)誤，對用戶程序進(jìn)行編譯。4）在PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，并分析、執(zhí)行該指令。5）采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的數(shù)據(jù)，并存入指定的寄存器中。6）按程序進(jìn)行處理，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容。7）根據(jù)輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容，將結(jié)果送到輸出接口。8）響應(yīng)中斷和各種外圍設(shè)備（如編程器、打印機(jī)等）的任務(wù)處理請求。 I/O接口PLC是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置能力的限制，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。PLC的對外功能主要是通過各種I/O接口模塊于外界聯(lián)系來實(shí)現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是PLC與現(xiàn)場I/O裝置或設(shè)備之間的連接部件，起著PLC與外部設(shè)備之間的傳遞信息的作用。I/O模塊分為開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、模擬量輸入和模擬量輸出等模塊。存儲(chǔ)器（內(nèi)存）主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。一般包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器兩部分。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控程序，一般采用只讀存儲(chǔ)器（ROM），具有掉電不丟失信息的特性。用戶程序存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)用戶根據(jù)工藝要求或者控制功能設(shè)計(jì)的控制程序，早期一般采用隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM），需要后備電池在掉電后保存程序。目前則傾向于采用電可擦除的只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）或閃存(Flash Memory)，免去了后備電池的麻煩。PLC中的電源，是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。電源可分直流和交流兩種類型，交流輸入220VAC或110VAC，直流輸入通常是24V。 編程器 編程器是PLC最重要的外部設(shè)備。利用編程器可編制用戶程序、輸入程序、檢查程序、修改程序和監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。常見的編程設(shè)備有簡易手持編程器、智能圖形編程器和基于PC的專用編程軟件。編程設(shè)備用于輸入和編輯用戶程序，對系統(tǒng)作些設(shè)定，監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程設(shè)備在PLC的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試、監(jiān)控運(yùn)行和檢查維護(hù)中是不可缺少的部件。PLC本質(zhì)上就是一臺微型計(jì)算機(jī)，其工作原理與普通計(jì)算機(jī)類似，具有計(jì)算機(jī)的許多特點(diǎn)。但其工作方式卻與計(jì)算機(jī)有著較大的不同，具有一定的特殊性。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式。工作時(shí)逐條順序掃描用戶程序，如果一個(gè)線圈接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)不會(huì)立即動(dòng)作，需等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。 SIMATIC Manager的應(yīng)用介紹SIMATIC Manage是西門子300、400的編程軟件，在STEP7中我們用SIMATIC Manager來進(jìn)行文件管理。STEP7程序的創(chuàng)建(1)創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目就象一個(gè)文件夾，所有數(shù)據(jù)都以分層的結(jié)構(gòu)存在于其中，任何時(shí)候你都可以使用。在創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目之后，所有其他任務(wù)都在這個(gè)項(xiàng)目下執(zhí)行。(2)組態(tài)一個(gè)站，組態(tài)一個(gè)站就是指定你要使用的可編程控制器，例如S7300、S7400等。(3)組態(tài)硬件，組態(tài)硬件就是在組態(tài)表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用戶程序中以什么樣的地址來訪問這些模板，地址一般不用修改由程序自動(dòng)生成。模板的特性也可以用參數(shù)進(jìn)行賦值。(4)組態(tài)網(wǎng)絡(luò)和通訊連接，通訊的基礎(chǔ)是預(yù)先組態(tài)網(wǎng)絡(luò)，也就是要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)滿足你的控制方案的子網(wǎng)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)特性、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)連接特性以及任何聯(lián)網(wǎng)的站所需要的連接。網(wǎng)絡(luò)地址也是程序自動(dòng)生成如果沒有更改經(jīng)驗(yàn)一定不要修改。(5)定義符號，可以在符號表中定義局部或共享符號，在你的用戶程序中用這些更具描述性的符號名替代絕對地址。符號的命名一般用字母編寫不超過8個(gè)字節(jié)，最好不要使用很長的漢字進(jìn)行描述，否則對程序的執(zhí)行有很大的影響。(6)創(chuàng)建程序，用梯形圖編程語言創(chuàng)建一個(gè)與模板相連結(jié)或與模板無關(guān)的程序并存儲(chǔ)。創(chuàng)建程序是我們控制工程的重要工作之一，一般可以采用線形編程（基于一個(gè)塊內(nèi)，OB1）、分布編程（編寫功能塊FB,OB1組織調(diào)用）、結(jié)構(gòu)化編程（編寫通用塊）。我們最常采用的是結(jié)構(gòu)化編程和分布編程配合使用，很少采用線形編程。(7)下載程序到可編程控制器，完成所有的組態(tài)、參數(shù)賦值和編程任務(wù)之后，可以下載整個(gè)用戶程序到可編程控制器。在下載程序時(shí)可編程控制器必須在允許下載的工作模式下（STOP或RUNP）, RUNP模式表示，這個(gè)程序?qū)⒁淮蜗螺d一個(gè)塊，如果重寫一個(gè)舊的CPU程序就可能出現(xiàn)沖突，所以一般在下載前將CPU切換到STOP模式。(8)程序下載完成，編譯沒有錯(cuò)誤就可以將PLC切換到RUNP模式，開始運(yùn)行程序。根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，并考慮經(jīng)驗(yàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，PLC應(yīng)用反饋數(shù)據(jù) (如室內(nèi)溫度等)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，以保證運(yùn)行參數(shù)滿足系統(tǒng)要求?？刂葡到y(tǒng)有兩種運(yùn)行方式：手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。手動(dòng)控制就是通過就地手動(dòng)操作設(shè)備對機(jī)組進(jìn)行控制，自動(dòng)控制是通過PLC上位機(jī)對機(jī)組據(jù)編好的控制程序自動(dòng)控制相關(guān)設(shè)備的啟、停及調(diào)節(jié)量。采用程序控制方式，杜絕冷劑污染，有效便捷地實(shí)現(xiàn)冷水、冷卻水的變頻控制。通過有效合理地開、停控制，達(dá)到啟動(dòng)速度快、停機(jī)時(shí)間短的目的，即能節(jié)省能耗，還能避免結(jié)晶，從而提高中央空調(diào)系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)容：(1) 首先啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中的冷熱源系統(tǒng)。冷熱源系統(tǒng)按照冷卻塔風(fēng)機(jī)——》冷卻水泵——》冷凍水泵——》冷凍機(jī)組的順序啟動(dòng)，關(guān)機(jī)順序反之。(2) 當(dāng)啟動(dòng)空調(diào)運(yùn)行時(shí)，PLC發(fā)出控制指令。首先開啟回風(fēng)門、新風(fēng)門冷/熱水閥到設(shè)定位置，然后啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)。(3) 回水溫度與系統(tǒng)設(shè)定值相比較后,用PID方式調(diào)節(jié)冷水或熱水電動(dòng)閥,控制冷水或熱水流量, 使送風(fēng)溫度達(dá)到設(shè)定值。(4) 送風(fēng)濕度傳感器將采集的室內(nèi)濕度送進(jìn)PLC，經(jīng)PLC的模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸送給上位機(jī)。與系統(tǒng)設(shè)定值比較后，用PID方式調(diào)節(jié)加濕或除濕閥對新風(fēng)進(jìn)行加濕或除濕處理。(5) 送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢是由回風(fēng)溫度與系統(tǒng)設(shè)定值相比較后，用PID方式控制變頻器，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)靜壓的目的。(6)當(dāng)過濾網(wǎng)前后壓差超出設(shè)定值時(shí)，PLC發(fā)出過濾堵塞報(bào)警信號。(7)當(dāng)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行后，蒸汽加濕電動(dòng)閥、預(yù)熱電動(dòng)閥、熱水電動(dòng)閥和冷水電動(dòng)閥及新風(fēng)閥和回風(fēng)閥回復(fù)到全關(guān)位置。(8)當(dāng)風(fēng)機(jī)傳送帶發(fā)生故障時(shí)，傳感器將報(bào)警信號送進(jìn)PLC，PLC發(fā)出風(fēng)機(jī)故障報(bào)警信號。各機(jī)組相關(guān)設(shè)備的啟、停具有一定的連鎖關(guān)系和時(shí)間順序，該功能由PLC的連鎖程序完成。同時(shí)，為保證機(jī)組的可靠運(yùn)行，對相關(guān)參數(shù)采取了一定的保護(hù)措施，如冷凍水、冷卻水與機(jī)組的連鎖控制、冷卻水系統(tǒng)與