【正文】 環(huán)，帶走冷水機(jī)組釋放的熱量。由于冷卻塔的水溫是隨環(huán)境溫度而變化的，其單側(cè)水溫不能準(zhǔn)確地反映冷凍機(jī)組產(chǎn)生熱量的多少。所以，對(duì)于冷卻水泵，以進(jìn)水和回水的溫差作為控制依據(jù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)水和回水間的恒溫差控制是比較合理的。溫差大，說明冷凍機(jī)組產(chǎn)生的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，增大冷卻水的循環(huán)速度；反之則應(yīng)該降低轉(zhuǎn)速。目前，在冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行改造的方案最為常見，節(jié)電效果也較為顯著。該方案同樣在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過控制變頻器的輸出頻率來調(diào)節(jié)冷卻水流量，當(dāng)中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時(shí)，減少冷卻水流量；當(dāng)中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時(shí)，加大冷卻水流量，從而達(dá)到在保證中央空調(diào)機(jī)組正常工作的前提下達(dá)到節(jié)能增效的目的。具體見圖44，圖45，圖46。圖44 冷卻水的閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖現(xiàn)有的控制方式大都先確定一個(gè)冷卻泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定下限頻率并鎖定，變頻冷卻水泵的頻率是取冷卻管進(jìn)、出水溫度差和出水溫度信號(hào)來調(diào)節(jié)，當(dāng)進(jìn)、出水溫差大于設(shè)定值時(shí)，頻率無極上調(diào)，當(dāng)進(jìn)、出水溫差小于設(shè)定值時(shí)，頻率無極下調(diào)，同時(shí)當(dāng)冷卻水出水溫度高于設(shè)定值時(shí)，頻率優(yōu)先無極上調(diào)，當(dāng)冷卻水出水溫度低于設(shè)定值時(shí)，按溫差變化來調(diào)節(jié)頻率，進(jìn)、出水溫差越大，變頻器的輸出頻率越高；進(jìn)、出水溫差越小，變頻器的輸出頻率越低。圖45 冷卻水PID調(diào)節(jié)程序流程圖圖46 冷卻水系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)程序梯形圖 冷凍水系統(tǒng)循環(huán)控制及PID調(diào)節(jié)程序冷凍水系統(tǒng)由冷凍泵及冷凍水管道組成，從冷水機(jī)組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，在個(gè)房間內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)熱量，從而使房間內(nèi)的溫度下降。在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個(gè)冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來控制變頻器的頻率增減，控制方式是：冷凍回水溫度大于設(shè)定溫度時(shí)頻率無極上調(diào)。具體見圖47，圖48。圖47 冷凍水泵的閉環(huán)控制框圖圖48 冷凍水系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)程序梯形圖 傳送冷卻水和冷凍水PID參數(shù)子程序冷卻水PID子程序?yàn)镾BR0，冷凍水PID子程序?yàn)镾BR1。詳見圖49，圖410。圖49 傳送冷卻水PID參數(shù)梯形圖圖410 傳送冷凍水PID參數(shù)梯形圖中斷服務(wù)程序流程圖，冷卻泵、冷凍泵水溫控制PID算法梯形圖見圖411，圖412，圖413。圖411 中斷服務(wù)程序流程圖圖412 冷卻泵水溫控制PID算法梯形圖圖413 冷凍泵水溫控制PID算法梯形圖本程序中需要注意的問題：本系統(tǒng)中選用變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。變頻器需要0～5V的控制電壓。這個(gè)控制電壓是由EM232提供的。EM232可以把0～32000的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成0～10V的電壓。為了能控制變頻器，PLC送到EM232的最大數(shù)字量限制到16000。為了達(dá)到這一要求，在PID的輸出值送到EM232時(shí)，要乘上16000而不是32000，這就可以保證送到變頻器的電壓不超過5V。5 系統(tǒng)調(diào)試為檢測程序是否正確，方案是否可行，現(xiàn)利用S7200仿真軟件對(duì)控制系統(tǒng)程序進(jìn)行仿真。由于該軟件無法仿真PID程序與中斷程序，所以部分參數(shù)均由手動(dòng)給定。由于初始化程序和冷卻水、冷凍水系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)程序一起調(diào)試難免干擾，所以分開調(diào)試。其結(jié)果不影響程序的正確性。 初始化程序調(diào)試（1）冷卻泵3號(hào)備用電機(jī)通電試運(yùn)行系統(tǒng)首次啟動(dòng)，為檢測3號(hào)備用電機(jī)運(yùn)行情況，將其工頻運(yùn)行10分鐘后停止。見圖51，圖52。圖51 冷卻泵3號(hào)備用電機(jī)工頻啟動(dòng)10分鐘①，、。1號(hào)變頻器和2號(hào)變頻器得電。②，、自鎖。③，、自鎖。3號(hào)電機(jī)工頻啟動(dòng)。，定時(shí)器T37通電計(jì)時(shí)。圖52 冷卻泵3號(hào)備用電機(jī)停止①10min（600S）后常開觸點(diǎn)T37閉合。②，3號(hào)電機(jī)停止。，定時(shí)器T37停止計(jì)時(shí)。常開觸點(diǎn)T37斷開。（2）2號(hào)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，自鎖。1號(hào)電機(jī)工頻啟動(dòng)。如圖53。，自鎖。2號(hào)電機(jī)工頻啟動(dòng)。如圖54。圖53 冷卻泵1號(hào)電機(jī)工頻啟動(dòng)圖54 冷卻泵2號(hào)電機(jī)工頻啟動(dòng) （3）冷凍泵啟動(dòng)當(dāng)1號(hào)、2號(hào)冷卻泵啟動(dòng)后，冷凍泵啟動(dòng)。，，冷凍泵啟動(dòng)。如圖55。圖55 冷凍泵電機(jī)工頻啟動(dòng) 冷卻水、冷凍水系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)程序調(diào)試由于S7200仿真軟件無法調(diào)用PID程序，中斷程序。所以用于反饋輸入AIW0、AIW2的標(biāo)準(zhǔn)化處理，要用轉(zhuǎn)換公式計(jì)算[8]。 （51）式中 標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值（～）；32位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果；標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)，雙極性64000，單極性32000；偏置值，單極性取0。又因本文中EM321的單極性模擬量輸入范圍選為0～5V，所以有如下關(guān)系式： （52）式中 單極性模擬量輸入電壓（0～5V）。 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果；所以，有公式（51）和（52）得公式（53）[8]： （53）（1）冷卻水系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)程序調(diào)試。VD72=，VD4=。①當(dāng)VD0=，X1為：=320005/32000=1（)所以AI0處的電壓應(yīng)為1V。具體情況如圖56。圖56 冷卻泵1號(hào)電機(jī)變頻運(yùn)行此時(shí)冷卻水過程變量VD0小于VD72中間值。VW416冷卻水PID輸出送AQW0控制1號(hào)變頻器。冷卻泵1號(hào)電機(jī)變頻運(yùn)行。若1號(hào)泵故障，。則3號(hào)泵代替1號(hào)泵運(yùn)行，1號(hào)泵停機(jī)。②當(dāng)VD0=，X2為：=320005/32000=（)。具體情況如圖57。圖57 冷卻泵2號(hào)電機(jī)變頻運(yùn)行此時(shí)冷卻泵過程變量VD0大于VD72中間值，小于VD4設(shè)定值。VW416冷卻水PID輸出送AQW0控制1號(hào)變頻器。冷卻泵2號(hào)電機(jī)變頻運(yùn)行。若2號(hào)泵故障，。則3號(hào)泵代替2號(hào)泵運(yùn)行，2號(hào)泵停機(jī)。③當(dāng)VD0=，X3為：=320005/32000=2（)所以AI0處的電壓應(yīng)為2V。具體情況如圖58。圖58 冷卻水泵過溫保護(hù)此時(shí)冷卻泵過程變量VD0大于VD4設(shè)定值。，、。冷卻水系統(tǒng)過溫保護(hù)，1～3號(hào)冷卻泵停止運(yùn)行。④經(jīng)過冷卻水系統(tǒng)PID程序調(diào)試，我們得到如下結(jié)論：a）當(dāng)VD0VD72時(shí)，1號(hào)泵變頻運(yùn)行。若1號(hào)泵故障，則3號(hào)泵代替，且1號(hào)泵停機(jī)；b）當(dāng)VD72VD0VD4時(shí)，1號(hào)泵工頻運(yùn)行，2號(hào)泵變頻運(yùn)行。若2號(hào)泵故障，則3號(hào)泵代替，且2號(hào)泵停機(jī)；c）當(dāng)VD4VD0時(shí)，1～3號(hào)泵停止運(yùn)行，冷卻水系統(tǒng)過溫保護(hù)（2）冷凍水系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)程序調(diào)試當(dāng)2號(hào)冷卻泵啟動(dòng)后，冷凍泵才啟動(dòng)。冷凍泵單獨(dú)由2號(hào)變頻器控制，冷凍泵只變頻運(yùn)行。、。VD40=。①當(dāng)VD36=，=320005/32000=（)。具體情況如圖59。圖59 冷凍泵變頻運(yùn)行此時(shí)過程變量VD36大于VD40設(shè)定值，VW418冷凍泵PID輸出送AQW2控制2號(hào)變頻器。，2號(hào)變頻器通電。，冷凍泵啟動(dòng)。②當(dāng)VD36=，=320005/32000=（)。具體情況如圖510。圖510冷凍泵節(jié)能停止運(yùn)行此時(shí)過程變量VD36小于VD40設(shè)定值，,，系統(tǒng)節(jié)能停止運(yùn)行。③經(jīng)過冷卻水系統(tǒng)PID程序調(diào)試，我們得到如下結(jié)論：當(dāng)2號(hào)冷卻泵工頻運(yùn)行均無法滿足系統(tǒng)制冷要求時(shí)，冷凍泵啟動(dòng)。a）當(dāng)VD40VD36時(shí)，VW418冷凍泵PID輸出送AQW2控制2號(hào)變頻器變頻調(diào)速。b）當(dāng)VD36VD40時(shí)，冷凍水回水已達(dá)到下限溫度，系統(tǒng)節(jié)能，冷凍泵停止運(yùn)行。6 結(jié)論本文闡述了中央空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)化控制和節(jié)能設(shè)計(jì)的基本思路和方法，介紹了交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的特點(diǎn)，在中央空調(diào)變頻調(diào)速中應(yīng)用了PID算法，對(duì)系統(tǒng)的主回路和控制回路的硬件應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹，完成硬件和軟件的設(shè)計(jì)，通過模擬量檢測電路檢測冷凍水和冷卻水的溫度，并經(jīng)過分析處理后，數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC。PLC經(jīng)過PID算法分析計(jì)算后，控制變頻器輸出頻率，以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，PLC主模塊及擴(kuò)展模塊的選擇能滿足系統(tǒng)的需要，輸入、輸出點(diǎn)數(shù)留有一定的裕量，以滿足系統(tǒng)擴(kuò)展的要求。模擬量采集采用PT100和變送器組合，通過EM231與PLC相連，在可靠性，精度方面都能達(dá)到要求。由于邏輯功能通過軟件實(shí)現(xiàn)，從而減少了大量的中間連線，完善了連鎖保護(hù)功能，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。因此系統(tǒng)具有開放性好、可擴(kuò)充能力強(qiáng)、可靠性高、安裝調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的發(fā)展前景。本課題主要是對(duì)空調(diào)出口溫度進(jìn)行檢測，采用變頻器調(diào)節(jié)中央空調(diào)的轉(zhuǎn)速，使其高效運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能的目的。將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)，并且采用PLC和PID調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，可以大大節(jié)約電能，對(duì)系統(tǒng)的起動(dòng)特性和運(yùn)行特性都有很大的改善。并且頻率下調(diào)后，電機(jī)避免了長期高速的運(yùn)行，有效地延長了電機(jī)和機(jī)組的壽命。本課題具有較好的實(shí)用價(jià)值和發(fā)展前景，值得進(jìn)一步的研究和完善。參考文獻(xiàn)[1] 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S7200可編程序控制器產(chǎn)品目錄，.[5] 汪曉光，王艷丹，孫曉瑛. 可編程控制器原理及應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，.[6] 陳伯時(shí)，陳敏遜. 交流調(diào)速系統(tǒng)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，.[7] 廖常初. PLC編程及應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，22，83108.[7] 龔仲華. S7200系列PLC應(yīng)用技術(shù). 北京：人民郵電出版社，2011. 66，209226.致謝首先要衷心感謝我的指導(dǎo)老師凌澤明。凌老師在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，從題目的選擇到課題的研究及設(shè)計(jì)的完成，都給予了我極大的幫助。設(shè)計(jì)中軟硬件的設(shè)計(jì)，程序的調(diào)試，直到論文的審閱和修改，到處都凝聚著凌老師辛勤的汗水。老師嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的治學(xué)作風(fēng)和一絲不茍的工作精神使我受益匪淺，是我今后學(xué)習(xí)和工作的楷模。在此謹(jǐn)向凌老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。同時(shí)在這里還要感謝自動(dòng)控制系的老師們給予我的指導(dǎo)和幫助，感謝系里其他的一些同學(xué)在設(shè)計(jì)中提供大量的支持的幫助。同時(shí)還要感謝在百忙之中進(jìn)行論文評(píng)審的老師們，對(duì)論文的不足之處敬請(qǐng)批評(píng)指正！附錄1 完整程序附錄