【導(dǎo)讀】在控制較適宜的溫度的同時，卻消耗了大量的能量。如今，人們越來越重視中央。的生活工作環(huán)境及有效節(jié)能提供了技術(shù)條件。本文首先介紹了中央空調(diào)的結(jié)構(gòu)和工作原理，總結(jié)了傳統(tǒng)中央空調(diào)的缺點，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。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。對變頻控制系統(tǒng)進行了設(shè)計，為實現(xiàn)溫度信號遠距離傳送，設(shè)計了?；赨SS協(xié)議的RS-485總線通訊的網(wǎng)絡(luò)。通過西門子TD200文本顯示器實現(xiàn)。人機界面的設(shè)計，最后使用MCGS工控組態(tài)軟件進行了系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計研究。

　　

【正文】 主要特征 易于安裝；易于調(diào)試；牢固的 EMC 設(shè)計；可由 IT 電源供電；對控制信號的響應(yīng)是快速和可重復(fù)的；參數(shù)設(shè)置的范圍很廣，確保它可對廣泛的應(yīng)用對象進行配置；電纜連接簡便；具有多個繼電器輸出；具有多個模擬量輸出 (0~20mA)； 6 個帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換可 NPN/PNP 接線； 2 個模擬輸入： 1)ADC1： 0~10V，0~20mA 和 10 至 +10V 2)ADC2： 0~10V， 0~20mA； 2 個模擬輸入可以作為第 7 和第 8 個數(shù)字輸入； BICO 技術(shù)；模塊化設(shè)計，配置非常靈活；開關(guān)頻率高 (傳動變頻器可到 16kHz)，因而電動機運行的噪音低；內(nèi)部 RS485 接口 (端口 )；詳細的變頻器狀態(tài)信息和完整的信息功能。 控制性能的特點 最新的 IGBT 技術(shù)；數(shù)字微處理器控制；高質(zhì)量的矢量控制系統(tǒng)；磁通電流控制 (FCC)改善動態(tài)響應(yīng)，并且優(yōu)化電動機的控制；線性 V/F 特性；平方 V/F 特性；多點 v/f 特性 (可編程 V/F 特性 )；力矩控制；捕捉再 起動；滑差補償；在電源中斷或故障跳閘以后，自動再起動；可以由用戶定義的自由功能塊，實現(xiàn)邏輯運算和算術(shù)運算的操作；動態(tài)緩沖；用于定位控制的減速斜坡函數(shù)曲線；高品質(zhì)的 PID 控制器 (具有參數(shù)自整定功能 )，可用于一般的過程控制；可編程的加速 /減速斜坡函數(shù)， 0 秒至 650 秒；斜坡起始段和結(jié)束段的平滑功能；快速電流限制(FCL)功能，避免運行中不應(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 位二進制模擬輸入，實現(xiàn)速度精調(diào)；復(fù)合制動，實現(xiàn)快速制動控制； 4 個跳轉(zhuǎn)頻率。 保護功能 過壓 /欠壓保護 ；變頻器過溫保護；使用 PTC 通過數(shù)字輸入實現(xiàn)電動機過熱保護；接地故障保護；短路保護；閉鎖電動機保護；防止電動機失速；參數(shù)聯(lián)鎖。 變頻器運行的環(huán)境條件 0～ 40 度，這個溫度比較適合變頻器正常運行。 ≤95%，無凝露。 。不允許把變頻器安裝在有可能經(jīng)常受到振動的地方。 近電磁輻射源的地方。 ，例如，安裝在存在灰塵、腐蝕性氣體等的環(huán)境中。 切記要遠離有可能 17 出現(xiàn)淋水的地方。例如，不要把變頻器安裝在水管的下面，因為水管的表面有可能結(jié)露。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。 近不要安裝有對冷卻空氣流通造成負面影響的其它設(shè)備。確認變頻器的冷卻風(fēng)口處于正確的位置，不妨礙空氣的流通。 使用變頻器設(shè)計系統(tǒng)時需注意的問題 1. 變頻器柜內(nèi)除本機專用的空氣開關(guān)外，不宜安置其它操作性開關(guān)電器，以免開關(guān)噪聲入侵變頻器，造成誤動作； 2. 變頻器電源輸入側(cè)可采用容量適宜的空氣開關(guān)作為短路保護，但切記不可頻繁操作。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。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。應(yīng)預(yù)先找到負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。 為了控制電源，一般在變頻器電源進線上串接一個超過變頻器額定電流兩倍以上的交流接觸器。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行的情況下才能進行。 PLC選型 PLC 簡介 可編程邏輯控制器 (Programmable Logic Controller， PLC)，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC 控制功能的選擇 該選擇包括運算功能、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。 運算功能 簡單可編程邏輯控制器的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通可編程邏輯控制器的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復(fù)雜運算功能有代數(shù)運算 、數(shù)據(jù)傳送等；大型可編程邏輯控制器中還有模擬量的 PID 運算和其他高級運算功能。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)進行數(shù)據(jù)通信的功能。 控制功能 控制功能包括 PID 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?？删幊踢壿嬁刂破髦饕糜陧樞蜻壿嬁刂?，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。例如采用 PID 控制單元、高速計數(shù)器、帶速度補償?shù)哪M單元、 ASC 碼轉(zhuǎn)換單元等。 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)場總線和標準通信協(xié)議 (如TCP/IP)，需要時應(yīng)能與工廠管理網(wǎng) (TCP/IP)相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合 ISO/IEEE通信標準，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)?？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)符合國際標準，通信距離應(yīng)滿足裝置 實際要求。為減輕 CPU 通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的 (如點對點、現(xiàn)場總線 )通信處理器。 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)備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式， CPU 對現(xiàn)場設(shè)備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。 在線編程方式： CPU 和編程器有各自的 CPU，主機 CPU 負責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù) 發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。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。 五種標準化編程語言：順序功能圖 (SFC)、梯形圖 (LD)、功能模塊圖 (FBD)三種圖形化語言和語句表 (IL)、結(jié)構(gòu)文本 (ST)兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標準 (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。 診斷功能 可編程邏輯控制器的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。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。通過軟件對 PLC內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(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行診斷是外診斷?？删幊踢壿嬁刂破鞯脑\斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。 處理速度 可編程邏輯控制器采用掃描方式工作。從實時性要求來看，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。處理速度與用戶程序的長度、 CPU 處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，可編程邏輯控制器接 點的響應(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。掃描周期應(yīng)滿足：小型可編程邏輯控制器的掃描時間不大于 ；大中型可編程邏輯控制器的掃描時間不大于 。 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 19 定的 I/O 點以做擴展使用。我們選用西門子 S7200PLC 作為主控制器，其中主機型號： CPU226。 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 系列的 強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價格比。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： 1)極高的可靠性； 2)極豐富的指令集；3)易于掌握； 4)便捷的操作； 5)豐富的內(nèi)置集成功能； 6)實時特性； 7)強勁的通訊能力； 8)豐富的擴展模塊。 S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。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)境保護設(shè)備等等。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。 CPU226 的主要技術(shù)指標 : 24 輸入 /16 輸出共 40 個數(shù)字量 I/O 點。 7 個擴展模塊，最大擴展至 248 路數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點。 3. 13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 4. 6 個獨立的 30kHz 高速計數(shù)器， 2 路獨立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有PID 控制器。 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。 。 ，具有更多的輸入 /輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能。 。 S7200 的工作模式 : S7200 系列 PLC 有 3 中工作模式，即 RUN， STOP 和 TERM 模式。 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。此時，在 CPU 模式的 LED 顯示面板上 “RUN”顯示當前的工作模式。在此模式時，不能向 PLC 裝入程序、 STOP 模式： PLC 處于停止方式， CPU 不 執(zhí)行用戶程序，可裝載編程軟件的計算機通信，可以創(chuàng)建和編輯用戶程序，設(shè)置 PLC 的硬件功能，向 PLC 裝入用戶程序和硬件設(shè)置信息。 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。 TERM 狀態(tài)還和機器的特殊標志位 有關(guān)，可用于自由口通信時的控制。 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。模擬量首先被 傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標準量程的電流或電壓，PLC 用 A/D 轉(zhuǎn)換器把這些模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，帶正負號的電流、電壓在 A/D 20 轉(zhuǎn)換后用二進制補碼表示。 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)。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。 A/D 轉(zhuǎn)換器和 D/A 轉(zhuǎn)換其的二進制位數(shù)反映了它們的分辨率，位數(shù)越多，分辨率越高。轉(zhuǎn)換時間也是模擬 I/O 模塊的一個重要指標。 S7200PLC 主要有 3 種模擬量擴展模塊： (EM231， 4 路 ) (EM232， 2 路 ) (EM235， 4 路輸入， 1 路輸出 ) S7200PLC 模擬量擴展模塊中的 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換器位數(shù)均為 12 位。 EM231 技術(shù)指標 4 個模擬量輸入通道。 ：單極性 0~10V、 0~5V；雙極性 177。5V， 177。 ： 0~20mA。 AI 區(qū)域 2 個字節(jié)。該模塊模擬量的輸入值為只讀數(shù)據(jù)。 據(jù)值是 12 位二進制數(shù)。最高有效位是符號位： 0 表示正值數(shù)據(jù)， 1 表示負值數(shù)據(jù)。 據(jù)格式和雙極性數(shù)據(jù)格式。前者的全量程范圍設(shè)置為 0~ 32021~+32021。 EM232 技術(shù)指標 2 路模擬量輸出。 ：電壓輸出為 177。10V，電流輸出為0~20mA。 AQ 區(qū)域 2 個字節(jié)，用戶程序無法讀取模擬量輸出值。 運算處理后的數(shù)字量信號 (BIN 數(shù) )為 12 位，最高有效位是符號位： 0 表示正值， 1 表示負值。 0~+32021。 的數(shù)據(jù)格式為 32021~+32021。 EM231 RTD 接線及注意事項 熱電阻模塊 EM231 RTD 接線如圖 31 所示，使用屏蔽線連接可達到最好的抗噪性。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 針接地點上。該接地點與電源連接器的 3~7 針共地。如果有的熱電阻輸入通道沒有使用，用戶應(yīng)將一個電阻器與沒有的通道輸入相連，已防止由于浮地輸入信號產(chǎn)生的誤差，影響有效通道產(chǎn)生錯誤顯示。用戶須將電源練到電源連接器的 1 和 2 針上。用戶必須講電源連接器的針 3 連到附近的機殼地。 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)化遠程采集溫度并報警是現(xiàn)代科技發(fā)展的一個必然趨勢。 由于溫度不管是從物理量本身還是在實際人們的生活中都有著密切的關(guān)系，所以溫度傳感器就會相應(yīng)產(chǎn)生。 其設(shè)計原理： PT100 是鉑熱電阻，它的阻值跟溫度的變化成正比。 PT100 的 21 阻值與溫度變化關(guān)系為：當 PT100 溫度為 0℃ 時它的阻值為 100 歐姆，在 100℃時它的阻值約為 歐姆。它的工業(yè)原理：當 PT100 在 0 攝氏度的時候