【正文】 、自學習和自組織的功能，因而需要新一代的控制理論和技術(shù)支持。這些都說明智能控制在我國空調(diào)領(lǐng)域的發(fā)展還是比較迅速酌。但是，熱泵比例相對的低，在2001年以數(shù)量計占20％而以銷售額計占30％。 能源價格相對要低，全國范圍有電力和燃氣可以供應(yīng)，在冬季可以通過天然氣管路網(wǎng)絡(luò)用燃氣爐取暖。強大工業(yè)分銷商和經(jīng)濟商網(wǎng)絡(luò)以相對低的安裝費用和維修后緩支持推銷有風管的中央空調(diào)系統(tǒng)。日本廠商引進溴化鋰技術(shù)以后便大力發(fā)展，諸如荏原、日立、三菱重工、川崎重工等公司都形成了成熟、穩(wěn)定的技術(shù)，現(xiàn)在日本國內(nèi)溴化鋰機組占據(jù)了主機市場份額的90％左右。但是，許多人抱怨高的運轉(zhuǎn)噪聲和振動不能為臥室所接受。 隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會高度信息化，新的高科技技術(shù)不斷應(yīng)用到各個方面中，使得智能化已成為一種發(fā)展的必然趨勢。本文主要針對我們本次的畢業(yè)設(shè)計《PLC在中央空調(diào)上的應(yīng)用（軟件設(shè)計）》闡述PLC控制設(shè)計與智能化中央空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)系。不但用邏輯編程取代硬連線邏輯，還增加了運算、數(shù)據(jù)傳送和處理等功能，使其真正成為一種電子計算機工業(yè)控制設(shè)備，既可編程序控制器。在空調(diào)技術(shù)中應(yīng)用PLC控制適應(yīng)空調(diào)技術(shù)的發(fā)展趨勢。新材料、新器件、新技術(shù)的應(yīng)用，會促使中央空調(diào)向操作簡單化、功能豐富、運行可靠等方面發(fā)展。利用PLC實現(xiàn)對中央空調(diào)系統(tǒng)的控制，可以確保大廈內(nèi)中央空調(diào)系統(tǒng)處于高效、節(jié)能、最佳運行狀態(tài)。S7200系列PLC實現(xiàn)對該中央空調(diào)模型的控制。采用PLC來控制中央空調(diào)系統(tǒng)，可以完成以下功能。（2）控制功能。在確定采用PLC控制后，應(yīng)對被控對象（機械設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程）工藝流程的特點和要求作深入了解、詳細分析、認真研究，明確控制的任務(wù)、范圍和要求，根據(jù)工業(yè)指標，合理地制定和選取控制參數(shù)，使PLC控制系統(tǒng)最大限度地滿足被控對象的工藝要求。在明確了控制任務(wù)和要求后，須選擇電氣傳動方式和電動機、電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)的類型和數(shù)量，擬定電動機起動、運行、調(diào)速、轉(zhuǎn)向、制動等控制要求，確定輸入、輸出設(shè)備的種類和數(shù)量，分析控制過程中輸入、輸出設(shè)備之間的關(guān)系，了解對輸入信號的響應(yīng)速度等。對控制系統(tǒng)的硬件進行配置，選擇所需的電器元件，設(shè)計操作臺、電氣柜等。(3)軟件設(shè)計軟件設(shè)計就是在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，設(shè)計系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，分配輸入／輸出點地址號，分配輸入輸出元件地址號，設(shè)計出輸入／輸出端子的接線圖，編寫用戶應(yīng)用程序。具體內(nèi)容詳見設(shè)計參考書的介紹。如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進行整體調(diào)試。(5)程序固化 若程序需頻繁修改，可選用RAM：若長期使用不需改變或試運行期結(jié)束，可選用EPROM或EEPROM。技術(shù)要求：空調(diào)打開電源開始工作后，要進行溫度和濕度控制：由傳感器檢測室溫，其信號輸入PLC，與所設(shè)定舒適溫度參數(shù)進行對比，再由PLC控制冷凍機或電加熱器的自動調(diào)節(jié)。由送風機將冷風通過供氣通道送入室內(nèi)，進行溫度調(diào)節(jié)。冷凍機所產(chǎn)生的熱一般用冷卻水帶出，冷卻水送至冷卻塔，把熱擴散到室外空氣中。熱交換器產(chǎn)生的暖風由送風機通過供氣通道送入室內(nèi)進行空調(diào)?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒rogrammable 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。基本構(gòu)成：一、電源 　　可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 　　2．現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。 　　六、通信模塊第二章 系統(tǒng)控制方案的分析及選擇可編程序控制器是用來執(zhí)行具體的控制，具體的工藝要求和具體的工作環(huán)境決定了可編程序控制器的選擇具體的I/O模塊和系統(tǒng)配置。接口模塊不僅能起到轉(zhuǎn)換電平的作用，還可以起到外部設(shè)備的電信號與CPU的隔離作用，同時也可以起到抗干擾和濾波等作用?？删幊绦蚩刂破鞯能浖譃閮纱蟛糠?，系統(tǒng)監(jiān)控程序和用戶程序。另一部分為用戶程序。CPU226本機集成了24點輸入／16點輸出共有40個數(shù)字量I/O。CPU222有6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存貯空間，4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。CPU226具有擴展能力、適應(yīng)性更廣泛的小型控制器。中央空調(diào)是提供新鮮空氣的一種空氣調(diào)節(jié)設(shè)備。工作原理是在室外抽取新鮮的空氣經(jīng)過除塵、除濕（或加濕）、降溫（或升溫）等處理后通過風機送到室內(nèi)，在進入室內(nèi)空間時替換室內(nèi)原有的空氣。 中央空調(diào)系統(tǒng)由主機、風道、排風口、窗進器及其它附件組成。雙向流熱回收新風系統(tǒng)由熱回收主機、送風管道、排風管道、送風口、排風口及其它附件組成。排風經(jīng)過主機時與新風進行熱回收交換，回收大部分能量通過新風送回室內(nèi)。同時，再由對應(yīng)的室內(nèi)管路與數(shù)個功能房間內(nèi)的排風口相連，形成的循環(huán)系統(tǒng)將帶走室內(nèi)廢氣，集中在排風口“呼出”，而排出的廢氣不再做循環(huán)使用，新舊風形良好的循環(huán)。中央空調(diào)系統(tǒng)在現(xiàn)代社會中，是對高品質(zhì)生活的一種追求，是最有效的空氣污染解決方案，相信在不久的將來，新風換氣機將步入千家萬戶。實施方案是：采用高壓頭、大流量小功率直流高速無刷電機帶動離心風機、依靠機械強力由一側(cè)向室內(nèi)送風，由另一側(cè)用專門設(shè)計的排風新風機向室外排出的方式強迫在系統(tǒng)內(nèi)形成新風流動場。借用大范圍形成潔凈空間的方案，保證進入室內(nèi)的空氣是潔凈的。 新風換氣效果圖如圖21圖21中央空調(diào)換氣效果圖中央空調(diào)系統(tǒng)特點 排出室內(nèi)每一個角落的渾濁空氣； 將室外新鮮空氣經(jīng)過濾后輸入室內(nèi)各處； 通過能量交換，節(jié)約能源； 低噪音設(shè)計。中央空調(diào)換氣機的設(shè)計原則 原則一：確定新風路徑，新風從空氣較潔凈區(qū)域進入，由污濁處排出。條件許可盡量遵循下進上出的空氣流動原理。新風進出風口盡量不在一個平面，對立面為最佳。按國家通風規(guī)范，每人每小時必須保證30立方米。兩者取大值。新風機組控制包括：送風溫度控制、送風相對濕度控制、防凍控制、CO2濃度控制以及各種聯(lián)鎖內(nèi)容。圖22新風組成圖 送風溫度控制即是指定出風溫度控制，其適用條件通常是該新風機組是以滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求而不是負擔室內(nèi)負荷來使用的。由于冬、夏季對室內(nèi)要求不同，因此冬、夏季送風溫度應(yīng)有不同的要求。 送風溫度控制時，通常是夏季控制冷盤管水量，冬季控制熱盤管水量或蒸汽盤管的蒸汽流量。 對于一些直流式系統(tǒng)，新風不僅能使環(huán)境滿足衛(wèi)生標準，而且還可承擔全部室內(nèi)負荷。因此必須對使用地點的溫度進行控制。由于直流系統(tǒng)通常設(shè)有排風系統(tǒng)，溫感器設(shè)于排風管道并考慮一定的修正也是一種可行的辦法。在一些工程中，由于考慮種種原因（如風機盤管的除濕能力限制等），新風機組在設(shè)計時承擔了部分室內(nèi)負荷，這種做法對于設(shè)計狀態(tài)時，新風機組按送風溫度控制是不存在問題的。因此，這種情況下，從全年運行而言，應(yīng)采用送風溫度與室內(nèi)溫度的聯(lián)合控制方式。 （1） 蒸汽加濕 對于要求比較高的場所，應(yīng)根據(jù)被控濕度的要求，自動調(diào)整蒸汽加濕量。由于這種方式的穩(wěn)定性較好，濕度傳感器可設(shè)于機房內(nèi)送風管道上。這樣可采用位式加濕器（配快開型閥門）和位式調(diào)節(jié)器，對于降低投資是有利的。顯然，這種現(xiàn)象是由于從加濕器至出風管的范圍內(nèi)濕容量過小造成的。 （2） 高壓噴霧、超聲波加濕及電加濕 這三種都屬于位式加濕方式。即：控制器采用位式，控制加濕器啟停（或開關(guān)），濕度傳感器應(yīng)設(shè)于典型房間區(qū)域。理論上前者屬于等培加濕而后者屬于無露點加濕。但在一些工程中，噴水泵本身并不做控制而只是與空調(diào)機組聯(lián)鎖起停，為了控制加濕量，此時應(yīng)在加濕器前設(shè)置預(yù)熱盤管。 （4）二氧化碳濃度控制 通常新風機組的最大風量是按滿足衛(wèi)生要求而設(shè)計的（考慮承擔室內(nèi)負荷的直流式機組除外），這時房間人數(shù)按滿員考慮。 為了保證基本的室內(nèi)空氣品質(zhì)，通常采用測量室內(nèi)CO2濃度的方法來衡量。因此，這樣做不但新風冷負荷減少，而且風機能耗也將下降。 （5） 防凍及聯(lián)鎖 在冬季室外設(shè)計氣溫低于0℃的地區(qū)，應(yīng)考慮盤管的防凍問題。 1）限制熱盤管電動閥的最小開度 在盤管選擇符合一定要求的情況下，才能限制熱盤管電動閥的最小開度。 2） 設(shè)置防凍溫度控制 這是防止運行過程中盤管凍裂的又一措施。當其所測值低到5℃左右時，防凍控制器動作，停止空調(diào)機組運行，同時開大熱水閥。當機組起動時，則打開新風閥（通常先打開風閥、后開風機、防止風閥壓差過大無法開啟）。 除風間外，電動水閥、加濕器和噴水泵等與風機都應(yīng)進行電氣聯(lián)鎖。第三章 硬件系統(tǒng)配置根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求,從經(jīng)濟性、可靠性等方面考慮，選擇西門子S7200系列PLC作為此中央空調(diào)控制系統(tǒng)的控制主機。在這個控制系統(tǒng)中，主PLC單元的I/O能足夠滿足數(shù)字輸入/輸出控制的需求，但是由于需要采集模擬量，所以僅靠PLC的基本單元式無法完成控制功能的，因此需要擴展模擬量輸入/輸出模塊。EM235擴展模塊具有以下特性。（2）輸入范圍，單極性電壓為0～+5V，0～+10V；～+，5～+5V。（4）輸入阻抗大于等于10MΩ（5）具有12位A/D轉(zhuǎn)換器。（7）最大輸入電壓為30V DC。（9）輸出穩(wěn)定時間，電壓輸出最小為5000Ω，電流輸出最大為500Ω。（11）功耗為2W。EM235與PLC主機連接時，不需要進行特殊設(shè)置，只要將擴展模塊的排線插入到主機的擴展槽上即可，需要注意的是擴展模塊的位置順序決定了I/O地址編號。信號采集PLC控制量輸入控制量輸出工控機VVVF圖31系統(tǒng)邏輯框圖S7200系列PLC功能強、速度快、擴展靈活，具有模塊化、緊湊的結(jié)構(gòu)。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，包括電力設(shè)施、民用設(shè)施、機械、機床等領(lǐng)域。S7200系列的強大功能使其無論是在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。CPU模塊不斷地采集輸入信號，通過執(zhí)行用戶程序，去刷新系統(tǒng)的輸出。通過一臺安裝有STEP7Micro/WIN32編程軟件的計算機、一根連接計算機和PLC的PC/PPI通訊電纜，即可對S7200進行用戶編程。為了便于今后系統(tǒng)的改造或者升級留出一定的I/O點以做擴展時使用。其中主機：CPU226 為24 輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點；模擬量擴展模塊：4道模擬量輸入點；數(shù)字量擴展模塊：2道數(shù)字量輸出點；共計28道輸入點，實際用18道，10道備用；18道輸出點，實際用15道，3道備用。該軟件還能在PLC 運行時監(jiān)控其運行狀況。人機界面圖32 PLC控制系統(tǒng)硬件配置CPU模塊模擬量擴展模塊數(shù)字量擴展模塊此外該控制器獨到之處還有強大的指令集令包括位邏輯指令、計數(shù)器、定時器、復(fù)雜數(shù)學運算指令、通訊指令以及和智能模塊配合的指令等；豐富強大的通訊功能，包括以太網(wǎng)通訊在內(nèi)等。微處理器是PLC 的運算和控制中心，實現(xiàn)邏輯運算、數(shù)字運算，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作。PLC 通過I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場相聯(lián)系，通過I/O 接口可以檢測被控對象或被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)。PLC 以循環(huán)掃描方式工作，按順序?qū)?nèi)部的各種任務(wù)進行查詢、判斷和執(zhí)行，工作過程如圖33 所示：CPU自診斷通信信息處理初始化與外部設(shè)備交換信息執(zhí)行用戶程序輸入輸出信息處理圖33 PLC工作過程常規(guī)設(shè)計的交流電動機，通常都是在額定頻率、額定電壓下工作的。在變頻調(diào)速的情況下，供電頻率是變化的，電機的實際輸出也會變化。在一臺變頻器驅(qū)動一臺電機的情況下，變頻器的容量選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動機的額定電流，或者是變頻器所適配的電動機功率大于當前該電動機的功率。由于本系統(tǒng)采用的是一臺變頻器只為一臺電機提供電源，即一臺變頻器對應(yīng)一臺水泵，所以三菱FRA540的功率以足夠勝任。所以選擇三菱FRA540作為本系統(tǒng)的變頻器。上位機集中監(jiān)控系統(tǒng)由一臺PC 機和相應(yīng)的的監(jiān)控軟件（組態(tài)王軟件）組成，用于監(jiān)控空調(diào)機組的運行參數(shù)和狀態(tài)，保存相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，并控制PLC 的運行。PC 機通過RS485 接口與控制各空調(diào)機組的PLC 聯(lián)網(wǎng)，以實現(xiàn)一對多的站點式管理模式。(1) 空調(diào)機組檢測、控制電路可檢測空調(diào)機組的狀態(tài)，開通及關(guān)斷空調(diào)機組；(2) 傳感器信號調(diào)理電路實現(xiàn)對傳感器檢測信號的分析和處理；(3) PLC 是本控制系統(tǒng)的核心，它對各種檢測信號進行處理并實施相應(yīng)的控制。系統(tǒng)功能實現(xiàn)可由監(jiān)控系統(tǒng)的運行方式和對PLC 的控制實現(xiàn)。當檢測信號正常時，監(jiān)控系統(tǒng)對樓宇或建筑內(nèi)外環(huán)境的溫度、濕度采樣值進行處理，并結(jié)合預(yù)先設(shè)定的樓宇或建筑內(nèi)溫度、濕度的值的要求，控制PLC 的運行以控制中央空調(diào)機組的運行，使樓宇或建筑內(nèi)部環(huán)境滿足設(shè)定值的要求；當檢測信號有異常時，監(jiān)控系統(tǒng)對異常信號進行分析，并做出相應(yīng)的報警及存儲歷史信息和告警日志。PC機可編程控制器（PLC）包括各種輸入接口模塊/輸出接口模塊傳感器信息調(diào)電路空調(diào)機組檢測/控制電路室內(nèi)溫濕度傳感器室內(nèi)溫濕度傳感器空調(diào)機組1空調(diào)機組2空調(diào)機組n圖34 控制系統(tǒng)構(gòu)成在這個控制系統(tǒng)中，輸入量包括急停、手動/自動、冷卻水系統(tǒng)啟動按鈕，冷凍水系統(tǒng)啟動按鈕、冷卻泵和冷凍泵啟動按鈕等共15個輸入點，如表1所示。表2 模擬量輸入地址分配表輸入地址輸入設(shè)備AIW0