【正文】 Study on the semi centralized evaporative cooling airconditioning system’s automation， Journal of Xi39。馬老師平常對大家都很嚴格 ， 但正是這種嚴格要求才使我們一步步的進步，學(xué)到很多知識。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 致 謝 大學(xué)四年的生活即將結(jié)束，在畢業(yè)設(shè)計 學(xué)習(xí)中使我大學(xué)最后一學(xué)期過的非常充實，學(xué)到了很多知識，為將來工作做好了準備。對于即將工作在中央空調(diào)行業(yè)的我來說這次畢業(yè)設(shè)計具有很大的意義。對以前學(xué)習(xí)的可編程控制技術(shù)有了進一步的了解。 在 本次的 設(shè)計中， 使 我學(xué)到了 很多新的知識。傳統(tǒng)的控制技術(shù)在現(xiàn)在這個社會已經(jīng) 沒有生存了，變頻技術(shù)成為這個行業(yè)所有企業(yè)說發(fā)展的目標。 本次 設(shè)計完成 了基本的設(shè)計要求，即了解熟悉了中央空調(diào)和變頻器的結(jié)構(gòu)和功能，對中央空調(diào)的硬件和軟件進行了設(shè)計。 ⑶ 本設(shè)計采用可編程控制器 與變頻器 相結(jié)合 的硬件系統(tǒng)， 完成節(jié)約能源并且滿足人們的需求的要求。主要工作如下： ⑴ 對中央空調(diào) 目前的狀況進行了解 ，研究 中央空調(diào)系統(tǒng) 的工作過程和工作原理。通過本章的設(shè)計，使我們對中央空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的軟件控制有了明 確的了解。用戶只需要通過簡單的模塊化組態(tài)就可構(gòu)造 自己的應(yīng)用系統(tǒng)，如可以靈活組態(tài)各種智能儀表、數(shù)據(jù)采集模塊，無紙記錄儀、無人值守的現(xiàn)場采集站、人機界面等專用設(shè)備 [9]。具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的突出特點。 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。 為完成 USS 通訊，還需要對 MM440 進行參數(shù)設(shè)置。 不滿足上述條件或者主站發(fā)出的是廣播報文，從站不會做任何響應(yīng)。 從站要應(yīng)答是需要滿足的條件 ： (1)接收到 的主站報文沒有錯誤。 USS協(xié)議軟件與 S7— 200間的通訊 S7200 可編程控制器與西門子 MM系列的變頻器之間使用的是 USS 通信協(xié)議，在 STEP7 以上版本中可以很方便的完成通信 控制實際驅(qū)動器和讀?。瘜懭腧?qū)動器參數(shù) [8]。 RS485 電纜：在低速、短距離、無干擾的場合可以采用普通的雙絞線，反之，在高速、長線傳輸時，則必須采用阻抗匹配 (一般為 120Ω)的 RS485 專用電纜，而在干擾惡劣的環(huán)境下還應(yīng)采用鎧裝型雙絞屏蔽電纜。隨著現(xiàn)代化企業(yè)的發(fā)展，很多企業(yè)在選擇儀表的過程中首先考慮的就是具有聯(lián)網(wǎng)通信接口，所以智能儀表受到很多企業(yè)的歡迎。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 啟 動 1 空調(diào)開 啟 制 冷 系 統(tǒng) 停 止冷 卻 塔 風(fēng)機 啟 動冷 卻 水 泵啟 動冷 凍 水 泵 運 行冷 凍 泵 啟動備 用 泵 啟動冷 凍 機 組啟 動冷 負 荷冷 負 荷 是 否 滿 足啟 動 2 空調(diào)正 常 運 行冷 負 荷 是 否 滿 足啟 動 3 空調(diào)NYNYYNNY返 回圖 中央空調(diào)控制系統(tǒng) 程序流程圖 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的 I/O分配表 名稱 地址編號 說明 輸入信號 控制驅(qū)動裝置啟動 /停止 停車信號 2， 自由停車 停車信號 3，快速停車 確認故障 控制電機運轉(zhuǎn)方向 轉(zhuǎn)換 USS 通訊和 PPI 通訊 開始讀 /寫操作 SA 手動 /自動切換 , SB1 手動啟動 1冷凍泵 SB2 手動停止 1冷凍泵 SB3 手動啟動 2冷凍泵 SB4 手動停止 2冷凍泵 SB5 手動啟動 3冷凍泵 SB6 手動停止 3冷凍泵 AIW0 房間內(nèi)溫度傳感器 輸出信 號 運行模式反饋 運轉(zhuǎn)方向指示 指示驅(qū)動裝置禁止狀態(tài) 故障指示 KM2 1冷凍泵變頻運行接觸器及指示燈 KM1 1冷凍泵工頻運行接觸器及指示燈 KM4 2冷凍泵變頻運行接觸器及指示燈 KM3 2冷凍泵工頻運行接觸器及指示燈 KM6 3冷凍泵變頻運行接觸器及指示燈 KM5 3冷凍泵工頻運行接觸器及指示燈 AQW0 輸出模擬信號到變頻器 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 程序中使用的存儲器 及其功能 地址 功能 VD108 傳感器反饋電壓 VD104 壓力下限對應(yīng)的電壓值 VD106 壓力上限對應(yīng)的電壓值 VD300 變頻工作泵的泵號 VD301 工頻運行泵的總臺數(shù) T33 產(chǎn)生關(guān)斷變頻脈沖信號的時間控制 T34 產(chǎn)生啟動工頻脈沖信號的時間控制 T37 增加工頻泵的時間控制 T38 減少工頻泵的時間控制 T39 產(chǎn)生下一臺泵變頻啟動信號的時間控制 ，用于功能塊輪替 工頻啟動脈沖 變頻啟動脈沖 關(guān)斷當前泵脈沖 當前泵工頻啟動脈沖 下一臺泵變頻運行脈沖 泵工頻 /變頻轉(zhuǎn)換控制邏輯 泵工頻 /變頻轉(zhuǎn)換控制邏輯 泵工頻 /變頻轉(zhuǎn)換控制邏輯 中央空調(diào)溫度控制系統(tǒng)程序 程序 詳 見附錄一 。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 圖 STEP7 軟件 界面 plc編程 程序流程圖 本次設(shè)計采用 STEP7 軟件 編寫 S7— 200 的程序，編寫程序之前要做好流程圖。 STEP7 軟件 有很多的優(yōu)點，首先是它的調(diào)試功能非常的強大， STEP7 可以在線讀取數(shù)據(jù)，并且還可以在讀取數(shù)據(jù)的過程中修改數(shù)據(jù)，使得很多龐大而又復(fù)雜的程序的調(diào)試變得簡單很多。 軟件使用的是用梯形圖進行編寫程序。因此隨環(huán)境因素實時的修改設(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界面輸入到 PLC存儲器中可實現(xiàn)自動控制 [11]。 由前面的分析可知，系統(tǒng)的冷負荷隨著晝夜和季節(jié)的不同、大氣環(huán)境的變化，有很大的差異，室溫等因素也會產(chǎn)生較大的影響。 對中央空調(diào)的 PID控制 近幾年， 中央空調(diào)系統(tǒng)的變頻控制中多采用 PI 控制 或 者 PID 控制來實現(xiàn)對水泵 電機運行 頻率 的 控制。被控物理量在發(fā)生變化后難以恢復(fù)，首先加大比例增益 P，如果恢復(fù)仍較緩慢，可適當減小積分時間 I，還可加大微分時間 D。 。 第二 ， PID 參數(shù)較易整定。其中需要設(shè)計三個參數(shù)（ PK ,IT 和DT），通過這三個參數(shù)對期望值與測量值進行計算，從而得到需要對輸入量的執(zhí)行控制 [6]。首先需要傳感器測量出相應(yīng)的值，然后與期望值相對應(yīng)，根據(jù)其差距進行對輸入進行調(diào)節(jié)。反饋控制是現(xiàn)在自動控制中常用的控制技術(shù)，本次設(shè)計采用的 PID 控制也是一種常用的反饋控制。在這種控制 系統(tǒng)中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路 本次設(shè)計采用閉環(huán)控制。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 第 4 章 軟件 設(shè)計 PID控制 PID控制簡介 PID 控制主要分為兩類：開環(huán)控制和閉環(huán)控制。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 T D 2 0 0 人 機 界 面西 門 子 S 7 2 0 0 C P U 2 2 6冷 凍 泵E M 2 3 1 E M 2 3 2溫 度 變送 器冷 凍 泵（ 備 用 ）冷 凍 泵冷 凍 泵（ 備 用 ）冷 凍 泵冷 凍 泵（ 備 用 ）驅(qū) 動 柜 驅(qū) 動 柜 驅(qū) 動 柜M M 4 4 0變 頻 器遠 程 I / O 口 遠 程 I / O 口 遠 程 I / O 口圖 中央空調(diào)冷凍水循環(huán)控制系統(tǒng)主回路連接示意圖 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 圖 中央空調(diào)控制系統(tǒng)電路圖 S 7 2 0 0 C P U 2 2 6E M 2 3 1 E M 2 3 21 L 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 2 L 0 1 0 2 M ⊥ N L + 1 M 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 2 M 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 L +R A A + A R B B + BM L + ⊥M 0 V 0 M L + ⊥1 2 0 / 2 4 0 V A CQ 0 . 0 Q 0 . 1 Q 0 . 2 Q 0 . 3 Q 0 . 4 Q 0 . 5 Q 0 . 6 Q 0 . 7 Q 1 . 1 Q 1 . 2 P T 1 0 0變 送 器P T 1 0 0變 送 器2 4 V D CM M 4 4 0 變 頻器3 4Q SL V MM ML3 8 0 VK M 2K M 4K M 6K M 1K M 3K M 52 9 3 0串 口R S 4 8 5 網(wǎng) 絡(luò) 線 纜 用 于 U S S 通 訊SB2SB1SASB6SB5SB4SB3圖 中央空調(diào)控制系統(tǒng)主要設(shè)備的端口連接圖 本章小結(jié) 本章 主要 介紹了中央空調(diào)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計， 包括 變頻器、 PLC、溫度傳感器 是 選型，青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 總體硬件電路的設(shè)計，空調(diào)制冷方案是設(shè)計， 并設(shè)計了人機界面。 圖 系統(tǒng)電路圖 ： 該控制系統(tǒng)分自動和手動模式，自動模式下通過 PLC及變頻器控制，手動模式下通過開關(guān)的閉合控制電機的運轉(zhuǎn) ?？删幊炭刂破魇褂昧送ㄓ嵔涌冢ㄓ嵔涌诳晒┚€纜通訊 。冷凍機可以根據(jù)冷凍水出口的水溫自動調(diào)節(jié)，若水溫高于 7度則制冷機正常工作，若低于 7度，則制冷機自動停機。 TD200 設(shè)備的組態(tài)需要完成以下操作： ① STEP 7Micro/WIN 的文本顯示向?qū)?,創(chuàng)作操作員界面和報警和組態(tài) TD設(shè)備的參數(shù)塊； ② TD 參數(shù)中，選擇 TD 設(shè)備 的類型、啟用 CPU 功能、選擇更新速率、選擇語言和字符集和組態(tài)按鍵； ③ 屏幕設(shè)置中，創(chuàng)建用戶菜單，定義屏幕； 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 ④ 報警設(shè)置中，選擇顯示選項，定義報警信息； ⑤ 語言集設(shè)置中，選擇提示和菜單的語言，選擇字符集； ⑥ 翻譯報警和屏幕，把翻譯后的信息反饋回報警和屏幕； ⑦ 參數(shù)塊地址設(shè)置中，定義參數(shù)塊的地址，即 V 存儲區(qū) 。 S7200TD 是一個 文本顯示設(shè)備， 通過連接可編程控制器即 S7200，用來查看、監(jiān)視和更改程序中的變量 。隨著工藝工程的日益復(fù)雜和人們對機器要求的不斷提高，在人機界面中透明性變得非常重要。 PT100 溫度變送器 可用于傳送距離較遠的場合，其抗干擾能力也較強，可以用在存在干擾的場合 。 表 PT100 溫度與相應(yīng)阻值對應(yīng)表 溫度/℃ 50 40 30 20 10 0 10 20 30 電阻/Ω 溫度/℃ 40 50 60 70 80 90 100 110 120 電阻/Ω 溫度/℃ 130 140 150 160 170 180 190 200 電阻/Ω 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 PT100 T— R 關(guān)系圖 溫度變送器 對應(yīng)溫度 PT100 溫度 傳感器，本設(shè)計采用 PT100 溫度變送器。 PT100 溫度 — 電阻表 ，如 表 所示。 PT100 的阻 值跟溫度的變化成正比。 我們要通過溫度傳感器測量出房間內(nèi)的溫度，然后與房間內(nèi)的設(shè)定溫度進行對比，通過 PID 控制調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，進而更合理的控制房間的溫度，達到既節(jié)能又滿足人們的需求的目的。 溫度傳感器 溫度傳感器是指能 將檢測到的 溫度轉(zhuǎn)換成 可以輸出的 信號的 器件 。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。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 ⑻ 適用范圍： S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。選用電池模塊能延長存貯時間到 200天（ 10年壽命）。 ⑺ 電池模塊 用于長時間數(shù)據(jù)后備?？煞奖愕赜脭?shù)字量和模擬量擴展模塊 進行擴展。 6 個高速計數(shù)器（ 30KHz），具有 CPU221/222 相同的功能。