【正文】 我想對(duì)給予我極大幫助的李老師再次表示深深的謝意！感謝機(jī)電一體化學(xué)院的各位老師，在我的?？茖W(xué)習(xí)期間給予我無(wú)私的幫助和關(guān)懷，忠心地感謝他們！感謝我的同學(xué)和朋友，陪伴我度過(guò)開心的大學(xué)生活，在學(xué)習(xí)和生活中給予我大量的幫助和支持，在此向他們表示深深的謝意!特別感謝我的父母，他們對(duì)我的關(guān)心、鼓勵(lì)和支持是我不斷前進(jìn)的動(dòng)力!最后，忠心地感謝在百忙之中為本論文評(píng)閱和參加答辯的各位老師！謝謝！參考文獻(xiàn)附錄C PLC軟件源程序 42 。另外李老師在學(xué)術(shù)上的成績(jī)一直也使我敬慕不已，做了畢業(yè)設(shè)計(jì)之后，我更敬佩導(dǎo)師那嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、正直的作風(fēng)以及孜孜不倦的學(xué)習(xí)態(tài)度，在我做論文的每一個(gè)階段，李老師都嚴(yán)格把關(guān)，容不得半點(diǎn)馬虎。在設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了許多有關(guān)PLC、變頻器、溫度變送器方面的知識(shí)，這讓我更深入的體會(huì)到PLC和變頻器在中央空調(diào)控制方面的應(yīng)用能力。3)采用PLC與變頻器協(xié)調(diào)控制的硬件系統(tǒng)，完成對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能、穩(wěn)定的最優(yōu)化控制。主要工作如下：1)對(duì)中央空調(diào)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行了解，研究了系統(tǒng)的工作過(guò)程和工作原理。最后通過(guò)MCGS軟件實(shí)現(xiàn)組態(tài)的設(shè)計(jì)。完善的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，可以支持最新流行的各種通訊方式，包括電話通訊網(wǎng)，寬帶通訊網(wǎng)，ISDN通訊網(wǎng)，GPRS通訊網(wǎng)和無(wú)線通訊網(wǎng)。MCGS 、旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫、透明位圖、流動(dòng)塊等多種動(dòng)畫方式，可以達(dá)到良好的動(dòng)畫效果。 MCGS MCGS ，簡(jiǎn)潔、大方，使用方便靈活。通過(guò)與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場(chǎng)采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。 程序設(shè)計(jì) 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的I/O分配表表41 I/O分配表名稱地址編號(hào)說(shuō)明輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)裝置的啟動(dòng)/停止控制停車信號(hào)2,封鎖主回路輸出，自由停車停車信號(hào)3，快速停車故障確認(rèn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向控制USS通訊和PPI通訊轉(zhuǎn)換讀/寫操作開始按鈕SA手動(dòng)/自動(dòng)切換按鈕SB1手動(dòng)模式1冷凍泵啟動(dòng)按鈕SB2手動(dòng)模式1冷凍泵停止按鈕SB3手動(dòng)模式2冷凍泵啟動(dòng)按鈕SB4手動(dòng)模式2冷凍泵停止按鈕SB5手動(dòng)模式3冷凍泵啟動(dòng)按鈕SB6手動(dòng)模式3冷凍泵停止按鈕AIW0用戶房間內(nèi)溫度傳感器續(xù)表41 I/O分配表輸出信號(hào)運(yùn)行模式反饋指示運(yùn)轉(zhuǎn)方向驅(qū)動(dòng)裝置禁止?fàn)顟B(tài)指示故障指示位KM21冷凍泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM11冷凍泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM42冷凍泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM32冷凍泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM63冷凍泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM53冷凍泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈AQW0輸出模擬信號(hào)到變頻器 程序中使用的存儲(chǔ)器及功能表42 存儲(chǔ)器及功能地址功能VD108傳感器反饋的電壓值VD104房間內(nèi)壓力下限對(duì)應(yīng)的電壓值VD106房間內(nèi)壓力上限對(duì)應(yīng)的電壓值VD300變頻工作泵的泵號(hào)VD301工頻運(yùn)行泵的總臺(tái)數(shù)T33產(chǎn)生關(guān)斷變頻脈沖信號(hào)的時(shí)間控制T34產(chǎn)生啟動(dòng)工頻脈沖信號(hào)的時(shí)間控制T37增加工頻泵的時(shí)間控制T38減少工頻泵的時(shí)間控制T39產(chǎn)生下一臺(tái)泵變頻啟動(dòng)信號(hào)的時(shí)間控制初始化完成標(biāo)志位讀寫功能塊完成標(biāo)志位，用于功能塊輪替讀寫功能塊控制位工頻啟動(dòng)脈沖變頻啟動(dòng)脈沖關(guān)斷當(dāng)前泵脈沖當(dāng)前泵工頻啟動(dòng)脈沖下一臺(tái)泵變頻運(yùn)行脈沖泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換控制邏輯續(xù)表42存儲(chǔ)器及功能泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換控制邏輯泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換控制邏輯軟件編程詳見附錄C 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的MCGS組態(tài) MCGS組態(tài)軟件簡(jiǎn)介MCGS(Monitor and Control Generated System，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng))是北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運(yùn)行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/XP等操作系統(tǒng)。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(shí)現(xiàn)不同的功能。因?yàn)樘菪螆D(LAD)語(yǔ)言最接近于繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的電氣控制原理圖，是應(yīng)用最多的一種編程語(yǔ)言，與計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，梯形圖可以看作是PLC的高級(jí)語(yǔ)言，幾乎不用去考慮系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理和硬件邏輯，因此，它很容易被一般的電氣工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)人員所接受。 PLC主程序流程圖 圖48 程序設(shè)計(jì)流程圖 PLC編程軟件PLC控制程序采用西門子公司提供的STEP7micro/win32 。圖46 初始程序段f網(wǎng)絡(luò)8：向驅(qū)動(dòng)器中寫參數(shù)：P1082=。圖43 初始程序段c圖44 初始程序段d網(wǎng)絡(luò)5：。圖42 初始程序段b網(wǎng)絡(luò)3：。圖41 初始程序段a網(wǎng)絡(luò)1：，以及參數(shù)讀寫控制位。 PLC的初始設(shè)定要實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)變頻器的通訊控制，必須對(duì)PLC進(jìn)行編程。USS通信是由 S7200 和驅(qū)動(dòng)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(duì)MM440進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。(5)容易實(shí)現(xiàn)，成本較低。(3)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上最多可以有32個(gè)節(jié)點(diǎn)(最多31個(gè)從站)。USS 協(xié)議的特點(diǎn)為：(1)支持多點(diǎn)通信(因而可以應(yīng)用在 RS485 等網(wǎng)絡(luò)上)。對(duì)于主站來(lái)說(shuō)，從站必須在接收到主站報(bào)文之后的一定時(shí)間內(nèi)發(fā)回響應(yīng)。(2)本從站在接收到主站報(bào)文中被尋址 。從站永遠(yuǎn)不會(huì)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。通過(guò)STEP7Micro/WIN32 以上版本指令庫(kù)中的 USS 庫(kù)指令，可簡(jiǎn)單方便地實(shí)現(xiàn)通信，控制實(shí)際驅(qū)動(dòng)器和讀?。瘜懭腧?qū)動(dòng)器參數(shù)[17]。如果真需要長(zhǎng)距離傳輸，可以采用光纖為傳播介質(zhì)，收發(fā)兩端各加一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器，多模光纖的傳輸距離是5~10公里，而采用單模光纖可達(dá)50公里的傳播距離。理論上，通信速率在100Kbps及以下時(shí)，RS485的最長(zhǎng)傳輸距離可達(dá)1200米，但在實(shí)際應(yīng)用中傳輸?shù)木嚯x也因芯片及電纜的傳輸特性而所差異。RS485電纜：在低速、短距離、無(wú)干擾的場(chǎng)合可以采用普通的雙絞線，反之，在高速、長(zhǎng)線傳輸時(shí)，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。最初是數(shù)據(jù)模擬信號(hào)輸出簡(jiǎn)單過(guò)程量，后來(lái)儀表接口是RS232接口，這種接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，但這種方式不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。第4章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 設(shè)備間通訊 RS485介紹智能儀表是隨著80年代初單片機(jī)技術(shù)的成熟而發(fā)展起來(lái)的，現(xiàn)在世界儀表市場(chǎng)基本被智能儀表所壟斷。圖32 中央空調(diào)冷凍水循環(huán)控制系統(tǒng)主回路連接示意圖圖33 中央空調(diào)控制系統(tǒng)電路圖圖34 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)本章介紹了中央空調(diào)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，對(duì)變頻器、PLC、溫度傳感器進(jìn)行了選型，并設(shè)計(jì)了人機(jī)界面。以此類推。通過(guò)變頻器的控制來(lái)決定冷凍泵的工作頻率和工作臺(tái)數(shù)。該P(yáng)LC上集成了通訊接口可供RS485線纜通訊，并設(shè)置了TD200文本顯示器，用來(lái)顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)和報(bào)警信息等。此主機(jī)的冷凍水出口溫度設(shè)為7℃，在其冷凍水入水溫度高于7℃情況下，制冷主機(jī)會(huì)正常工作；如入水溫度達(dá)到或接近7℃時(shí)，制冷主機(jī)會(huì)自動(dòng)停機(jī)。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(bào)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(yǔ)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；4)報(bào)警設(shè)置中，選擇顯示選項(xiàng)，定義報(bào)警信息；5)語(yǔ)言集設(shè)置中，選擇提示和菜單的語(yǔ)言，選擇字符集；6)翻譯報(bào)警和屏幕，把翻譯后的信息反饋回報(bào)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(chǔ)區(qū)。我們選用TD200文本顯示屏來(lái)完成中央空調(diào)控制系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)。S7200TD設(shè)備是一個(gè)2行或4行的文本顯示設(shè)備，可以連接到S7200CPU?？梢允褂肨D設(shè)備組態(tài)一組層級(jí)式用戶菜單，從而提供更多應(yīng)用程序交互結(jié)構(gòu)。人機(jī)界面(HMI)提供了這種透明性[16]。 人機(jī)界面設(shè)計(jì)人機(jī)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(shí)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。，熱電阻信號(hào)線通過(guò)螺絲直接擰在變送器的輸入端子上。，性能可靠，低溫度漂移。產(chǎn)品特點(diǎn)：，模塊化結(jié)構(gòu)。圖31 RTD與傳感器的接線(3線) PT100溫度變送器鉑電阻溫度變送器直接安裝于PT100鉑電阻接線盒內(nèi)(與不同結(jié)構(gòu)形式的鉑電阻構(gòu)成熱電阻一體化溫度變送器)將熱電阻PT100的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)化為二線制4~20mA輸出。它的工業(yè)原理：當(dāng)PT100在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為100歐姆，它的阻值會(huì)隨著溫度上升而成勻速增長(zhǎng)的。其設(shè)計(jì)原理：PT100是鉑熱電阻，它的阻值跟溫度的變化成正比。 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(wú)論是在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，還是在居住休閑場(chǎng)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(bào)警是現(xiàn)代科技發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。用戶須將電源練到電源連接器的1和2針上。該接地點(diǎn)與電源連接器的3~7針共地。 EM231 RTD接線及注意事項(xiàng)熱電阻模塊EM231 RTD接線如圖31所示，使用屏蔽線連接可達(dá)到最好的抗噪性。~+32000。用戶程序無(wú)法讀取模擬量輸出值。：電壓輸出為177。前者的全量程范圍設(shè)置為0~~+32000。該模塊模擬量的輸入值為只讀數(shù)據(jù)。5V，177。 EM231技術(shù)指標(biāo)。轉(zhuǎn)換時(shí)間也是模擬I/O模塊的一個(gè)重要指標(biāo)。模擬量I/O模塊的主要任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換。模擬量首先被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)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(fù)號(hào)的電流、電壓在A/D轉(zhuǎn)換后用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示。可用于自由口通信時(shí)的控制。在此模式時(shí)，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(jì)算機(jī)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。RUN模式：CPU在RUN模式下執(zhí)行完整的掃描過(guò)程，通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能。4. 6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。S7200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(shí)時(shí)特性；7)強(qiáng)勁的通訊能力；8)豐富的擴(kuò)展模塊。S7200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。我們選用西門子S7200PLC作為主控制器，其中主機(jī)型號(hào)：CPU226。掃描周期應(yīng)滿足：；。處理速度與用戶程序的長(zhǎng)度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。處理速度可編程邏輯控制器采用掃描方式工作。通過(guò)軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過(guò)軟件對(duì)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。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。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表(IL)、結(jié)構(gòu)文本(ST)兩種文本語(yǔ)言。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)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(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的(如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)總線)通信處理器。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。例如采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。控制功能控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。運(yùn)算功能簡(jiǎn)單可編程邏輯控制器的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通可編程邏輯控制器的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型可編程邏輯控制器中還有模擬