中央空调的PLC控制

1、1绪论1.1引言中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能的消耗非常 大，约占建筑物总电能消耗的50%。由于中央空调系统都是按最大负载并增加 一定余量设计，而实际上在一年中，满负载下运行最多只有十多天，甚至十多 个小时，几乎绝大部分时间负载都在70%以下运行。通常中央空调系统中冷冻 主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、 冷却泵却不能自动调节负载，几乎长期在100项载下运行，造成了能量的极 大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。医院是一种特殊公众聚集场所，也是空气污染较为严重的场所之一。我国中央 空调通风系统有47.1%属严重污染，有46.7

2、%为中度污染，合格只占62%1。 医院室内空气中浮游的致病细菌种类多、浓度高，其散发的病菌极易造成医患 间的感染。医院场所的特殊性决定了医院中央空调的特殊性。科学、安全地设 计中央空调系统对减少细菌传播途径、防止污染扩散、减少并控制感染具有重 要作用。为此，本文对医院中央空调设计、使用、管理作出研究。PLC是20世纪80年代发展起来的新一代工业控制装置，是自动控制、计算机 和通信技术相结合的产物。它不仅具有优越的控制性能，良好的性能价格比， 而且具有较高的可靠性和抗干扰能力，在自动控制各个领域应用相当普遍2。 随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、 温度模块等器

3、件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输 出流量，为达到节能目的提供了可靠的技术条件。在变频调速技术用于中央空调控制系统之前，中央空调系统的控制方法主要存 在以下问题：1冷却水系统的不足从设计角度考虑，冷却水泵电机的容量是按照最大换热量（即环境气温最高， 且所有场所的空调都开足）的情况下，再取一定的安全系数来确定的。而通常 情况下，由于季节和昼夜温差的变化以及开机数目的不足，实际换热量远小于 设计值，因此，电机容量远大于实际负荷，出现了大马拉小马的情况。在从冷却水流量来考虑，冷却水的作用是要及时将冷凝器中的热量带走以保证 制冷机能正常工作。从节能的角度看，只要能保证制冷机正常工

4、作，冷却水的 流量越小，所做的无用功就越少，节能也就越明显。根据流量公式Q=SV,过 去由于转速不能调，只能通过调节节流阀来改变管道横切面积S的方式来调节 流量Q,节流阀的存在对水流产生阻力，从而产生节能损耗，并且会引起机械 振动和产生噪音。冷却水是用冷却水泵将其送到冷却搭中去的，由冷却塔风扇对其进行喷淋冷 却，与大气进行热交换，将热量散发到大气中去，这样会对中央空调系统周围 的环境造成热岛效应。2冷冻水系统的不足冷冻水泵的作用是将经制冷机降温的冷冻水通过输送管道送到中央空调的各 出风口处的风机盘管组件中，对环境起降温作用，冷冻水的流量与冷冻水泵的 转速成正比，当冷冻水泵转速高时，冷冻水的流量

5、大，流速也快。因此，当冷 冻水流过风机盘管组件时，还没有充分的时间将所携冷量全都释放完，就又返 回到制冷机去了，因此冷冻水泵电机做了很多无用功，这些都是不必要的能耗。若能够调节冷冻水泵电机的转速，根据实际热负荷的大小来调节冷冻水的流量 （实际上是调节交换冷量的大小）和流速，以便让冷冻水在风机盘管组件中有充分的时间释放与热负荷大小相当的冷量，冷冻水泵电机的功耗可大大降低。3水泵频繁开启的不足通过水泵开启台数的控制，造成电机起停频繁，对设备长期安全运行带来不利 影响，起动电流通常为额定值的5倍左右，电机在如此大的电流冲击下，进行 频繁的起停，对电机、接触器触点、空气形状触点产生电弧冲击，也会给电网

6、 带来一定冲击，起动时带来的机械冲击和停止时的承重现象也会对机械传动、 轴承、阀门等造成疲劳损伤。原国家经贸委于1994年下发了 763号文件关于加强风机、水泵节能改造的 意见，鼓励支持变频节能技术在各行各业中推广使用，使变频节能获得政策 上的支持。另外，根据交流电机的特性，要实现连续平滑的速度调节，最佳的 方法就是采用变频调速技术，变频器是将标准的交流电转成频率、电压可变的 交流电,供给电机并能对电机转速进行调节的装置。采用变频调速技术对风机、 水泵的节能改造，不仅避免了由于采用挡板或阀门造成的电能浪费，而且还会 极大提高控制和调节的精度，从而方便地实现恒温空调系统和恒压供水系统。 在近年来

7、出现一些对中央空调系统实施变频改造的项目，取得不错的节能效 果。而如何采用更先进的控制方法实现系统更加节能而高效的运行值得进一步 研究。设计优良的控制系统要能在各种供冷负荷条件下高效运行，水泵风机等 的流量可以随着负荷变化而自动调节变化，用户侧室温保持稳定，而更重要的 是能给投资者带来良好的投资回报。1.3中央空调在国内外的发展趋势我国是一个人均资源相对贫乏的国家，因此节能降耗有着十分重要的意义。近 年来，由于国民经济的快速发展，使我国的能源显得越来越紧张。变频节能空调近几年来成为我国空调市场上的新宠，拥有变频调速系统的中央 空调能够通过温度反馈改变电机的转速使制冷量和环境达到一个平衡，具有更

8、 节能、更舒适、更环保的特点。变频空调在日本的市场占有率已超过90%以上，在欧美等发达国家的市场占有 率也超过50% 2009年以来，变频空调在我国国内市场的发展更是日新月异, 销售增速达56.2%,销量已占空调总销量的17.3%。据有关专家预测，2010 年变频空调市场份额有望达25%。据统计，我国电动机装机总容量约4亿KW,其用电量占当年全国发电量的 60%70%,而风机、水泵设备装机总功率达1.6亿KW,年耗电量3200KWh, 约占当年全国电力消耗总量的1/&而应用变频器节电率一般在20%60%, 投资回收期13年，经济效益相当可观。所以大力推广应用变频调速技术不 仅是当前推进

9、企业节能降耗、提高产品质量重要手段，而且也是实现经济增长 方式转变的必然要求。本设计的主要研究工作包括：(1)设计基于PLC的医院中央空调控制系统；(2)采用PLC模拟量输入单元采集中央空调水泵水温数据，PLC通过RS-485 与工控机通信；(3)编写PLC程序，控制中央空调系统硬件设备，实现中央空调系统的无人 值守；(4)在工控机上采用组态王开发人机界面，实现水温数据的实时显示，监测 并控制中央空调系统运行状况。2系统简介2.1 中央空调系统简介所谓“中央空调”是由一台主机通过风道过风或冷热水管或管线连接多个末端 的方式来控制不同的房间以达到室内空气调节目的的空调。一般酒店，大型商场用的是风

10、管式的中央空调，它的原理是主机通过通往各个 空间区域的通风管道将处理后的冷热空气输送到位。它的优点是成本低、操控 简便、噪音低，最主要的缺点是：各个区域(房间)控温不准确。中央空调的工作原理与家用一样，都是利用冷媒(运输热量的媒质叫冷媒)的 物理原理把室内的热量带到室外去达到制冷的效果。中央空调工作过程如图2-1所示。冷冷冷冷 冷图2-1中央空调工作过程中央空调系统主要由冷冻主机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管 系统、风机和冷却塔等组成。工作原理：冷冻主机是中央空调的致冷源，从冷冻主机流出的冷冻水由冷冻泵 加压送入冷冻水管道，通过各房间的盘管，带走房间内的热量，使房间内的温 度下降。

11、冷却水塔为冷冻主机提供冷却水,冷却水经管道盘旋流过冷冻主机后, 将带走冷冻主机所产生的热量，使冷冻主机降温。中央空调冷冻系统有3种控制方式：早期的继电器控制系统、直接数字式控制 器(Direct Digital Control®r DDC)和PLC控制系统。继电器控制系统由于 故障率高、系统复杂、功耗高等明显的缺点已逐渐被人们淘汰；DDC虽然在 智能化方面有了很大的发展，但由于DDC本身的抗干扰能力问题和分级分步 式结构的局限性限制了其应用范围；PLC控制系统以其运行可靠、使用与维 护方便、抗干扰能力强、适合新型高速网络结构等显著优点而逐步得到广泛的 应用。本次设计的中央空调系统由3

12、台冷却水泵、3台冷冻水泵、1台冷却塔风机、 2台冷水机组等主要设备组成。如图2-2所示，其中，冷水机组由压缩机、冷 凝器与蒸发器组成，由微处理器自动控制。冷冻水泵控制柜冷却水泵控制柜风机塔+补水泵控制柜中央空调控制系统冷却塔 E O O O风机盘管风机盘管风机盘管冷却水循环泵风机盘管r蒸发器风机盘管冷冻水循环泵来自软化水箱 冷凝器卜卜抬I哥补水泵图2-2系统原理图2.2 工艺流程 冷水机组压缩机把制冷剂压缩，压缩后的制冷剂进入冷凝器，被冷却水冷却后 变成液体，析出的热量由冷却水带走，并在冷却塔里排入大气。液体制冷剂由 冷凝器进入蒸发器蒸发吸收热量，使冷冻水降温，然后冷冻水进入冷风机盘管 吸收空

13、气中的热量。如此循环不已，把室内的热量带出，达到降低环境温度的 目的3。2.3 控制要求控制系统的基本操作功能设置为手动和自动两种选择，手动功能主要是对设备 单机试运转和维护保养时所选用，而自动功能是由车间内的各组空调处理机组 或新风机组的启停来控制泵组工作的。在手动或自动的启停操作时，冷却塔、 冷却水泵、冷冻水泵、制冷机组在设定的时间内，按照顺逆程序进行启动和停 止，并且在任何功能中有操作错误时均为无效，以确保各组设备保持正常的操 作状态。主要的控制要求有以下几点：(1)测量冷冻水供回水温度及流量，从而计算空调实际的冷负荷，根据实际 的冷负荷来决定冷水机组的开启台数，达到最佳节能状态。(2)

14、各设备的程序联动。启动：冷却塔风机一冷却水泵一冷冻水泵一冷水机 组；停止：冷水机组一冷冻水泵一冷却水泵一冷却塔风机。当其中一台冷却水 泵/冷冻水泵出现故障时，备用冷却水泵/冷冻水泵会自动投入工作。(3)测量冷冻水系统供回水管的压差 P=P1- P2空制其旁通阀(TV)的开口 度，使其维持压差。3系统设计3.1设计原则（1）最大限度地满足被控对象的控制要求N充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC 控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在 设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国 内、国外资料。同时要注意和现场的

15、工程管理人员、工程技术人员、现场操作 人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。（uQ'、UK2）保证PLC控制系统安全可靠P+b0g#aA皿侏证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控 制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要 全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常 条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能 正常工作。（Mn"CIeNm1s|"3力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会 效

16、益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。 因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一 方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简 单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动 化和局指标。(Nm HR14)适应发展的需要&A EU( uc-?Dv)W/dTd3nD由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高， 设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、 输入而出*II块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的 发展和工艺的改进。硬件电

17、路主要实现：信号采集，控制信号输出，水泵控制，故障报警等功能。 其系统逻辑框图如图3-1所示。3.2 硬件设计3.2.1 PLCB 型空调变频控制系统选配的SIMATIC S7-200 PLCt要由CPU22明I块 (24DI/16DO)模拟量输入EM231模块(4AI)和模拟量输出EM232模块(2AO) 三部分组成。系统逻辑框图图3-1S7-200系列PLC功能强、速度快、扩展灵活，具有模块化、紧凑的结构。使 用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为 广泛，覆盖所有与自动检测、自动化控制有关的工业及民用领域，包括电力设 施、民用设施、机械、机床等领域。S7-20

18、0系列PLC具有极高的可靠性、极 丰富的指令集、易于掌握、操作便捷、内置丰富的集成功能、实时特性，强劲 的通讯能力、丰富的扩展模块。S7-200系列的强大功能使其无论是在独立运行 中，或相连成网络都能实现复杂控制功能。所以它具有极高的性价比。CPU模块不断地采集输入信号，通过执行用户程序，去刷新系统的输出。输入 和输出模块，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。通过一台安装有STEP7-Micro/WIN3编程软件的计算机、一根连接计算机和PLC的PC/PP通 讯电缆，即可对S7-200®行用户编程。为了满足以上所介绍的空调控制工艺要求，整个控制系统需要的I/O点分别是 18点和15点。

19、为了便于今后系统的改造或者升级留出一定的I/O点以做扩展 时使用。根据以上具体要求，我们选用西门子的S7-200PLC乍为核心控制器。 其中主机：CPU226为24输入/16输出共40个数字量I/O点；模拟量扩展模 块：4道模拟量输入点；数字量扩展模块：2道数字量输出点；共计28道输入 点，实际用18道，10道备用；18道输出点，实际用15道，3道备用。有RS 485通讯端口，并配有STEP7编程软件，可以通过PC机对其进行编程输入 4。该软件还能在PLC运行时监控其运行状况。再有结合人机界面直接操作， 配置结构如图3-2所示。此外该控制器独到之处还有强大的指令集令包括位逻辑指令、计数器、定时

20、器、 复杂数学运算指令、通讯指令以及和智能模块配合的指令等；丰富强大的通讯 功能，包括以太网通讯在内等。3.2.2 变频器的选择常规设计的交流电动机，通常都是在额定频率、额定电压下工作的。此时，轴 上输出转矩、输出功率都可以达到额定值。在变频调速的情况下，供电频率是 变化的，电机的实际输出也会变化。由于变频器有一定的通用性，因此在与不 同拖动场合的电机配合时，需要选配相应的变频器。在一台变频器驱动一台电机的情况下，变频器的容量选择要保证变频器的额定 电流大于该电动机的额定电流，或者是变频器所适配的电动机功率大于当前该 电动机的功率。根据以上的介绍以及系统功能的需求，本文选择了三菱 FR-A54

21、0变频器。本系统所用的单台水泵功率为2.2kWA三菱FR-A540变频器的容量为0.4kW7.5kW由于本系统采用的是一台变频器只为一台电机提供电源，即一 台变频器对应一台水泵，所以三菱FR-A540的功率以足够胜任。并且三菱 FR-A540变频器性能可靠，价格低廉，市场占有份额大，便于购买。所以选择 三菱FR-A540作为本系统的变频器5。3.2.3 输入输出点地址分配表3-1输入输出地址分配表模块号输入端子号输出端子号地址号信号名称说明CPU2261I0.01号启动按钮2I0.11号停止按钮3I0.22号启动按钮4I0.32号停止按钮5I0.43号启动按钮6I0.53号停止按钮7I0.6紧

22、急停车按钮8I0.7总启动按钮9I1.0控制温度+1按钮10I1.1控制温度-1按钮11I1.21号电机故障按钮12I1.32号电机故障按钮1Q0.0变频器给电继电器2Q0.11号泵工频启动继电器3Q0.21号泵变频运行继电器4Q0.32号泵工频启动继电器5Q0.42号泵变频运行继电器6Q0.53号泵工频启动继电器7Q0.63号泵变频运行继电器8Q0.72号变频器给电继电器9Q1.0冷冻宗变频运行EM2311AIW01号热电阻PT1002AIW22号热电阻PT100EM2321AQW01号变频器电压2AQW22号变频器电压3.3 软件设计系统软件由初始化程序、主程序和中断服务程序三部分组成。主

23、程序主要对存 储区标志位、缓冲区、定时器和PID调节器进行初始化。子程序由PID调节子 程序和寻找最佳工作模式子程序组成。PLC控制下变频调速系统的工作原理，PLC是变频调速控制系统的关键部件。 其作用是协调各机组与变频器之间的电气连接，通过接触器与变频器的继电器 和接触器进行逻辑切换来实现系统的控制方案。PLC的输入信号有机组选择信 号、运行方式选择信号、冷却塔和主机开/关信号、冷冻泵和冷却泵的起/停信 号等。输入信号经程序运算，发出相应的动作信号，经微型继电器及相应的常 闭、常开触头分别控制变频器及中央空调系统的运行，以及声、光报警器件的 动作。PLC软件程序设计采用梯形图语言编程，直观易

24、懂。通常情况下，变频调速系统主要由变频器、可编程控制器、主接触器、水泵机 组及温度检测装置组成闭环自动控制系统。PLC用I/O扩展板接口分别接入 A/D和D/A从模块。A/D模块通过PLC将温度模拟量转换为数字量，D/A模 块将PLC输出的开关量转换为模拟量，以控制变频器升速过程及降速过程。 需要注意的是，在水泵进行工频和变频电网的切换过程尽可能快，各接触器间 互锁和动作时间要设置好。本系统是利用电压信号控制变频器，进而控制水泵转速和温度。控制程序采用 PID控制算法控制输出电压。其中子程序SBR-0为1号变频器的电压控制参数; SBR-1为2号变频器的电压控制参数。主程序OBI分别调用SBR

25、-0, SBR-1 子程序块传送PID控制参数。定时中断0为每10毫秒中断一次，进入INT-0。 中断服务程序INT-0对2个变频器分别控制。表3-2内存变量分配序号名称地址注释序号名称地址注释11号启动I0.0上升沿271号过程变量VD032bit21号停止I0.1上升沿281号设定值VD432bit32号启动I0.2上升沿291号输出值VD832bit42号停止I0.3上升沿301号增益VD1232bit53号启动I0.4上升沿311号采样时间VD1632bit63号停止I0.5上升沿321号积分时间VD2032bit7紧急停车I0.6上升沿331号微分时间VD2432bit8总启动I0.

26、7上升沿432号微分时间VD6032bit9温度+1I1.0上升沿442号积分前项VD6432bit10温度-1I1.1上升沿452号过程前值VD6832bit111号电机故障I1.2上升沿462号PID输出VW41816bit122号电机故障I1.3上升沿47显示存储区VW10016bit13变频器给电Q0.0T 有效341号积分前项VD2832bit141号泵工频启动Q0.1“1” 有效351号过程前值VD3232bit151号泵变频运行Q0.2T 有效362号PID表VB368bit162号泵工频启动Q0.3“1” 有效372号过程变量VD3632bit172号泵变频运行Q0.4T 有效

27、382号设定值VD4032bit183号泵工频启动Q0.5“1” 有效392号输出值VD4432bit193号泵变频运行Q0.6T 有效402号增益VD4832bit202号变频器给电Q0.7“ 1 ” 有 效412号采样时间VD5232bit21冷冻家父频运行Q1.0“1” 有效422号积分时间VD5632bit221号热敏电阻AIW012bit48EM23绵:大值VW40016bit232号热敏电阻AIW212bit49EM23混小值VW40216bit241号变频器控制 电压AQW012bit501号PID输出VW41616bit252号变频器控制 电压AQW212bit51中间值变量V

28、D7232bit261号PID表VB08bit3.3.1 PL巡程软件 该软件的SIMATIC指令集包含三种语言，即语句表(STL照言、梯形图(LAD) 语言、功能块图(FWD)语言。语句表(STL)语言类似于计算机的汇编语言，特 别适合于来自计算机领域的工程人员，它使用指令助记符创建用户程序，属于 面向机器硬件的语言。梯形图(LAD)语言最接近于继电器接触器控制系统中的 电气控制原理图，是应用最多的一种编程语言，与计算机语言相比，梯形图可 以看作是PLC的高级语言，几乎不用去考虑系统内部的结构原理和硬件逻辑, 因此，它很容易被一般的电气工程设计和运行维护人员所接受。PLC控制程序 由一个主程

29、序、若干子程序构成，程序的编制在计算机上完成，编译后通过 PC/PPI电缆把程序下载到PLC,控制任务的完成，是通过在RUN模式下主机 循环扫描并连续执行用户程序来实现的。S7-200的编程语言是STEP7它是用于S7系列PLC进行编程、调试的全新软 件，它是在国际标准IEC1131-3勺基础上建立的，可以用LAD, CSF和STL 来编程。通过STEP7编程软件，不仅可以非常方便的使用梯形图和语句表等 形式进行离线编程，经过编译后通过转接电缆直接下载入PLC的内存中执行, 而且在调试运行时，还可以在线监视程序中各个输入输出或状态点的通断状 况，给调试工作也带来极大的方便。STEP7软件的一个

30、特点是调试功能很强大, 不仅能在线读取数据，而且能在线修改过程数据，对于调试大型复杂控制程序 非常有效。STEP磔件还附带一些控制程序模块，如P功调节模块，这些模块 可以从主控制程序中直接调用，实现不同功能6。3.3.2 主程序设计在本系统中，PLC程序设计的主要任务是接受外部开关信号(按钮、继电器)的 输入，判断当前的系统状态以及输出信号去控制接触器、继电器等器件，以完 成相应的控制任务。PLC程序设计共有四个模块：(1)控制按钮模块主要处理各电机和电磁阀的启停控制。(2)报警处理模块主要处理变频器的故障报警和报警信息。(3)变频器给定模块将处理变频器的工作模式，调用变频器设定模块。(4)变

31、频器设定模块，是接受由模拟量输入模块(EM231/受速度传感器转换 而来的信号，与频率给定值进行比较后再作为输入信号经D/A转换成模拟量给 变频器PLC主程序设计，当PLC的主程序开始运行之后，就处于反复的循环 执行之中，每一次循环被称为一次扫描：即对主程序的语句逐条扫描执行。主 程序主要完成初始化、遥信自处理、通信处理三方面的工作。只有第一次扫描 才执行初始化程序，然后进行遥信自处理程序，若有通信要求，则进行通信处 理，否则结束主程序，完成一次扫描工作7。PLC程序的运行方式为循环扫描式，因此将主要功能模块设计成主程序，如图 3-3,在每一扫描周期内该主程序均被执行，而压缩机启停顺序生成模块

32、则设 计成子程序供调用。图3-3主程序流程图3.3.3 压缩机启停顺序生成及实现用常规元件控制的电控箱，压缩机的启动顺序一般是固定的，也有部分电控箱 （进口机组居多）是由一拨动开关人为控制。采用PLC控制后，压缩机的启 动顺序有PLC按压缩机运行时间的长短自动生成。当机组在第一台压缩机启 动前，调用压缩机的启停顺序生成子程序，得到3台压缩机的启停顺序，分别 存于开关数据单元。主程序调用子程序是的参数传递采用公用参数的方式传递。即主程序及子程序 访问相同的数据区域及其寄存器5。3.3.4 参数设置、显示、保护、报警等功能实现机组运行的各参数从PLC的输入端读取，在每次读取后通过程序直接写入PLC

33、 的数据寄存器。在开关设置上，将系统的默认值设置成不需要按下任何开关， 既方便用户，也使现场安装后忘记设置这些开关时,系统可以最佳的状态运行。 机组设置总运行、故障输出，压缩机单机的运行、故障状态可选项，其输出可 以接也可以不接。当程序检测到某压缩机有故障（高低压保护、过载）时，会 对故障自动进行统计,达到设定的故障次数后，将自动停止该台压缩机的运行， 同时机组输出故障报警信号6。3.3.5 程序设计程序采用梯形图的形式，它沿用了继电器的触点和线圈等符号，图形表示易于 理解。部分梯形图程序如下：（完整程序见附录）SM0.0ENVD00.064INARVSBR-0CALLMOV-WOUTVD72

34、VD4Q2.3/中间过程变量值 (32C)/若VD0冷却水过程 变量小于VD4设定 值AR</若VD0冷却水过程变量 大于VD72 设定值。/VW416冷却水PID输出 送AQW0控制1号变频器。/KM5接通2号泵变频运 行。若2号泵故障，则3号泵 代替。同时2号停机。/过温保护。VD0VD4AR>Q2.1 </2号电机停止。VD0 |AR<若VD0冷却水过程变量小 于VD72中间值。/1号泵变频运行。若1号泵故障，则3号泵代 替，同时1号泵停机。图3-5 冷却水系统PID调节程序梯形图4监控系统设计4.1 软件选取4.1.1 组态软件的特点随着工业自动化水平的迅速提高

35、，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业 自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应 用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业 控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序， 导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其 重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若 原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的 修改，因而更是相当困难。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工 程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在

36、 的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终 的自动化控制工程。4.1.2 常见组态软件的比较从目前国内组态软件市场看，是国内组态软件品牌和国外品牌同时并存的局 面。这种局面，应该说在今后相当长的一段时期内还要长期存在。组态软件市 场经过10余年的培育和发展，目前正处在一个蓬勃发展的成长阶段，用户对 组态软件产品接受程度也日益增加。用户正面临从产品接受度到品牌接受度的 转变期。随着市场竞争的加剧和一些先期发展的品牌市场推广力度的加大，组 态软件市场对新进入者会增加越来越高的门槛。从各家组态软件市场看，现在 主要有以下品牌：(1)国际品牌：iFix、Intouch、Wi

37、nCC(2)国内品牌：组态王、MCGS、力控、FameView、世纪星。从使用方便和性价比的角度来说，选取国内组态软件还是不错的。组态王是国 内最早、装机量最多的组态软件。主要优势如下：(1)品牌知名度，在许多项目 中，往往是国外组态软件的替代品，而且只要是接触过组态软件，基本上都知 道组态王；(2)办事处多，本地化服务能力强；(3)驱动丰富而且一般都比较可靠。 可见组态王完全能够完成本次设计的组态部分。4.2仿真本设计监控系统的部分监控仿真图如下图所示：图4-1系统运行主界图在系统主画面中，组态了系统所用的的所有设备，并能够显示设备状态。工作 人员只需在监控室，就能够掌握所有设备的运行状况以

38、及所需要的信息。图4-2空调控制系统结束语本文阐述了中央空调系统自动化控制和节能设计的基本思路和方法，介绍了交 流电动机变频调速的特点，在中央空调变频调速中应用了 PID算法，对系统的 主回路和控制回路的硬件应用进行了详细介绍，完成硬件和软件的设计，通过 模拟量检测电路检测冷冻水和冷却水的温度，并经过分析处理后，数据传输到 显木器显木。本系统采用模块化设计结构，PLC主模块及扩展模块的选择能满足系统的需 要，输入、输出点数留有一定的裕量，以满足系统扩展的要求。模拟量采集采 用PT100和变送器组合，通过EM231与PLC相连，在可靠性，精度方面都能 达到要求。由于逻辑功能通过软件实现，从而减少

39、了大量的中间连线，完善了 连锁保护功能，提高了系统运行的可靠性。因此系统具有开放性好、可扩充能 力强、可靠性高、安装调试方便等优点，具有良好的发展前景。本课题主要是对空调出口温度进行检测，采用变频器调节中央空调的转速，使 其高效运行，达到节能的目的。将变频调速技术应用于中央空调系统，并且采 用PLC和PID调节对系统进行自动控制，可以大大节约电能，对系统的起动 特性和运行特性都有很大的改善。并且频率下调后，电机避免了长期高速的运 行，有效地延长了电机和机组的寿命。本课题具有较好的实用价值和发展前景，值得进一步的研究和完善。致谢大学四年，人生经历与知识都受益良多，我满怀感激。首先感谢郑州轻工业学

40、院电气工程学院提供给我这次难得的学习机会，因此在大学的学习过程中，无论是基础课、专业课，还是课程实践，我都尽全力而为，收获甚 多。通过近4年的学习，我的专业知识水平无论在理论上，还是在实际研究能力上， 都进了一大步。我将永远记住我的母校。其次，感谢导师李金城老师给予我们的悉心指导和照顾， 他严谨的科学研究态度 与治学精神仍将是我今后学习的方向。 在本毕业设计过程中李老师从生活上、 资料收 集上给予了我们大力支持，给我们提供了一个优越的实验环境；更是从选题、到修改、 直至设计上都不断的给予我关键性的点拨，使我在论文写作的迷茫中豁然开朗。感谢 李老师在开题与论文修改过程中提出的中肯建议， 拓展了本

41、文的思路，加强了论文的 逻辑性，亦令我受益匪浅。这些都是本论文得以完成的基础。在毕业设计结束之际，我在此对电气信息工程学院，对李金城老师以及所有为我 们的毕业设计提供帮助的老师们致以崇高的敬意和真心的感谢。参考文献1陈晓东.中央空调系统对室内空气质量和健康的影响J.中国公共卫生,2004,20(12):14-34.2王永华.现代电气控制及 PLC应用技术M.北京：北京航空航天大学出版社,2008.3李正熙，白晶.电力拖动自动控制系统M.北京：冶金工业出版社，2000.232-239.4廖常初.PLC编程及应用M.北京：机械工业出版社， 2007.6-16,22,83-108.5陈伯时.电力拖动

42、自动控制系统运动控制系统 M.北京：机械工业出版社,2003.159-170.6王兆义.小型可编程控制器实用技术M.上海:机械工业出版社,2006.194-204.7蔡军,曹慧英.PLC温度控制系统设计与研究J.微计算机信息，2007,2:7-15.8王树青.工业过程控制工程M.北京：化工工业出版社， 2007.62-63.9闫军，周志霞.Siemens S7200在中央空调控制系统中的应用J.电子机械工程,2007,23(1):63-64.10郝久清，肖立.PLC控制系统的可靠性设计J.自动化仪表，2005,21(11).11张超.PLC在模块化中央空调中的应用 J.电工技术，2008,29:28-29.12戚震宏，李明纲.PLC