PLC控制中央空調(diào)水泵畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、摘要隨著我國(guó)各行業(yè)不斷地發(fā)展，能源問(wèn)題在我國(guó)日漸突出，而且近期內(nèi)無(wú)法根本解決，節(jié)能工作相當(dāng)艱巨。在現(xiàn)代工廠企業(yè)、辦公大樓、商廈、酒店等環(huán)境中，中央空調(diào)系統(tǒng)是不可缺少的，它雖然能給人們提供一個(gè)舒適的環(huán)境，但是耗電量也相當(dāng)大。因此，在人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)保與節(jié)能的今天，中央空調(diào)的節(jié)能問(wèn)題這是人們所期待要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。中央空調(diào)系統(tǒng)除主機(jī)的耗能。冷凍、冷卻水泵是第二大耗能設(shè)備，由于冷凍泵、冷卻泵的配置是按夏季最大流量(在此基礎(chǔ)上還要放大余量)來(lái)確定的，而實(shí)際使用中由于氣候情況，客觀流量活動(dòng)內(nèi)容等各種因素的變化，所需負(fù)荷的不斷變化(負(fù)荷極少達(dá)到最大值)。因此為使中央空調(diào)系統(tǒng)溫度穩(wěn)定，需要按工況變化對(duì)冷凍

2、、冷卻泵進(jìn)行調(diào)節(jié)，這就需要有較好的自動(dòng)控制模塊。本文闡述了中央空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)化控制和節(jié)能設(shè)計(jì)的一些基本思路和方法，并介紹了交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的特點(diǎn)及節(jié)能原理，還介紹了西門子s7-200主要功能模塊及應(yīng)用，pid算法在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，并對(duì)系統(tǒng)的主回路和控制回路的硬件部分進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文主要是對(duì)空調(diào)出口溫度進(jìn)行檢測(cè)，采用變頻器調(diào)節(jié)中央空調(diào)的轉(zhuǎn)速，使其高效運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能的目的。整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，cpu主模塊是采用cpu226，模擬量擴(kuò)展模塊采用em231，可根據(jù)需要靈活配置各模件數(shù)量。通過(guò)軟件設(shè)計(jì)完成中央空調(diào)所需的參數(shù)設(shè)置和控制要求，系統(tǒng)軟件由主程序、初始化程序、模擬量檢測(cè)程序組成，通

3、過(guò)調(diào)用子程序來(lái)完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、模擬量檢測(cè)等功能。關(guān)鍵詞： 中央空調(diào); 變頻調(diào)速技術(shù); plc; pidabstractas every profession and trade of our country is being developed constantly, the energy question is outstanding day by day in our country, and unable to solve at all in the near future, the energy conservation is quite arduous. in such envi

4、ronments as the enterprise, office block, commercial building, hotel of modern factory, etc, the central air conditioner system is dispensable, though it can provide a comfortable environment for people, but the power consumption is quite large. so paying attention to environmental protection and en

5、ergy-conserving today day by day people, energy-conserving problem of the central air conditioner is a key technology problem to solve. besides dissipation energy of the host computer, central air conditioner system also has the second largest consume energy equipment, such as air blower, freeze and

6、 cool water pump. based on the large flow of summer, the disposition of air blower, freeze and cool water pump are determined (sets the margin on this basis). because of the climate situation while using actually, such changes of different factors as objective flow activity content, etc. constant ch

7、ange of necessary load (load seldom reaches the maximum). in order to make the systematic temperature of central air conditioner steady, the air blower, freeze and cool water pump are changed by working condition, this needs better automatically controlled module. this paper explained some basic ide

8、as and methods that the systematic automation on the automation control and energy-conservation of central air conditioner and recommended the characteristic and energy-conserving principle of vvvf on alternator. it also recommended siemens s7-200 main functional module and application and the appli

9、cation of pid algorithm in vvvf. the paper made a detailed instruction to the main circuit and the hardware of control circuit. this subject detected the export temperature of air conditioner, adopt the frequency converter to regulate the rotational speed, and make it run high-efficiently and achiev

10、e the goal of energy-conserving. the whole system uses the modular design, the cpu module uses cpu226, the simulation quantity expansion module uses em231, may according to need to dispose various modules quantity nimbly. completes the parameter establishment and the control request through the soft

11、ware design which the central air conditioning needs. the system software consists of the master routine, the initialization routine and the analog quantity examination procedure. through calling the subroutine, the system completes the data acquisition, the examine of analog quantity and the functi

12、ons of audible and visual alarm.key words：central air-condition；variable frequency regulating speed；plc；pid畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽

13、 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，

14、均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目錄摘要1abstract2引言11 緒論21.1 中央空調(diào)變頻調(diào)速的意義21.1.1 變頻調(diào)速技術(shù)介紹21.1.2 基于plc控制下

15、的變頻調(diào)速系統(tǒng)工作原理41.2 中央空調(diào)的結(jié)構(gòu)原理51.3 空調(diào)變頻控制系統(tǒng)的構(gòu)架81.4 總體設(shè)計(jì)方案的確定91.5 本文主要工作102 具體電路設(shè)計(jì)112.1 溫度檢測(cè)部分設(shè)計(jì)112.1.1 檢測(cè)元件選取112.1.2 模擬量輸入模塊的選?。╝/d）132.1.3 模擬量輸出模塊的選取（d/a）162.2 顯示電路設(shè)計(jì)182.3 變頻器的選擇192.4 plc的選擇243 硬件電路設(shè)計(jì)263.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則263.2 plc 控制下水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)273.3 輸入輸出點(diǎn)地址分配283.4 總體電路圖293.5 變頻器容量的確定304 plc控制中央空調(diào)變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)314.1

16、內(nèi)存變量分配324.2 plc編程軟件334.2.1 主程序設(shè)計(jì)334.2.2 pid控制器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)374.2.3 冷卻水系統(tǒng)循環(huán)控制及pid調(diào)節(jié)程序394.2.4 冷凍水系統(tǒng)循環(huán)控制及pid調(diào)節(jié)程序424.2.5 傳送冷卻水和冷凍水pid參數(shù)子程序434.2.6 中斷服務(wù)程序45結(jié)論49參 考 文 獻(xiàn)50致謝51引言現(xiàn)代工廠企業(yè)、辦公大樓、商廈、酒店等環(huán)境，中央空調(diào)系統(tǒng)是不可缺少的。中央空調(diào)的耗電量是很大的，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)與plc自動(dòng)控制系統(tǒng)可以大幅度節(jié)約電能和提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度, 并使系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、維護(hù)維修方便等優(yōu)點(diǎn)?？照{(diào)冷凍泵變頻節(jié)能,在國(guó)內(nèi)外都是一個(gè)令人感興趣的課題

17、，很多空調(diào)專業(yè)人士對(duì)此進(jìn)行了研究。但對(duì)于如何計(jì)算及分析空調(diào)冷凍泵變頻運(yùn)行的工況參數(shù)及能耗,頗多局限于泵的相似定律的直接應(yīng)用，即利用在一定條件下水泵的流量q、揚(yáng)程h、功率n與轉(zhuǎn)速n間的關(guān)系式(稱為相似定律或比例定律) （1）直接進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致人們普遍認(rèn)為空調(diào)水泵的耗電量與轉(zhuǎn)速或流量的三次方成正比,，只要降低泵的轉(zhuǎn)速就能以三次方的規(guī)律降低耗電量。事實(shí)上，據(jù)此所得的結(jié)果與試驗(yàn)或?qū)嶋H結(jié)果存在著一定的差異，一些研究者針對(duì)這些差異進(jìn)行了研究，但方法與結(jié)論各不相同，如michel a.bernier和bernard bourrent認(rèn)為是泵的全效率的影響，從泵的全效率的角度提出泵的耗功不與流量的3次方成正比

18、；謝明華等則利用水電比擬原理提出冷凍水泵的耗功與流量的一次方成正比，似乎過(guò)分貶低了其節(jié)能潛力；james b.rishel則認(rèn)為泵的揚(yáng)程與負(fù)荷的n次方成直線關(guān)系，雖考慮了負(fù)荷大小及全效率但忽略了其它因素的影響1。隨著人民生活水平的提高，對(duì)空調(diào)的需求越來(lái)越大，中央空調(diào)以其高精度的恒溫控制，大面積集中調(diào)節(jié)，為人們提供宜人的生產(chǎn)和生活環(huán)境。但中央空調(diào)系統(tǒng)耗能很大, 其電能和熱能的消耗量占整個(gè)建筑能耗量的40%左右，而在我國(guó)目前的建筑設(shè)計(jì)中很少注重節(jié)能觀念，忽視設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用和能源消耗，造成能源的巨大浪費(fèi)，如何解決空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問(wèn)題，已成為當(dāng)務(wù)之急。1 緒論1.1 中央空調(diào)變頻調(diào)速的意義隨著空調(diào)應(yīng)用的日

19、益普及，其能耗在社會(huì)總能耗中所占的比例越來(lái)越高。減少空調(diào)系統(tǒng)的能耗對(duì)全社會(huì)的節(jié)能，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展具有重大意義。常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量是根據(jù)空調(diào)房間的最大熱、濕負(fù)荷確定，且保持不變。空調(diào)負(fù)荷減少時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度（調(diào)節(jié)再熱量）來(lái)維持室溫。這種方法不僅浪費(fèi)了熱量而且浪費(fèi)制冷機(jī)組相當(dāng)?shù)睦淞俊Ｔ谧冿L(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中，可根據(jù)房間溫濕度參數(shù)的變化，通過(guò)變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變送風(fēng)量（應(yīng)大于最小送風(fēng)量），送風(fēng)溫度保持不變。顯然變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)可充分利用最大送風(fēng)溫差，節(jié)約再熱量和與之相應(yīng)的冷量，減少風(fēng)機(jī)的功率消耗，提高空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性1。在夏季室內(nèi)負(fù)荷下降時(shí)，先減少送風(fēng)量，當(dāng)送風(fēng)量減至最小送

20、風(fēng)量時(shí)可利用末端再熱裝置適應(yīng)室內(nèi)冷負(fù)荷的減少。當(dāng)再熱量不足以補(bǔ)償室內(nèi)負(fù)荷變化時(shí)，系統(tǒng)由夏季工況轉(zhuǎn)至冬季運(yùn)行工況，系統(tǒng)開始送熱風(fēng)。為節(jié)省能量，可先進(jìn)行定風(fēng)量變風(fēng)溫的調(diào)節(jié)方法，當(dāng)供熱負(fù)荷繼續(xù)增加時(shí)，再改為變風(fēng)量調(diào)節(jié)方法。1.1.1 變頻調(diào)速技術(shù)介紹變頻調(diào)速具有高效率、寬范圍和高精度等特點(diǎn)，是運(yùn)用最廣、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的種類很多，從50年代提出的電壓源型變頻器開始，相繼發(fā)展了電流源型、脈寬調(diào)制型等各種變頻器。（1）變頻器按變換環(huán)節(jié)分1）交-交變頻器把頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源。其主要優(yōu)點(diǎn)是沒有中間環(huán)節(jié)，故變換效率高。但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍窄，一般為

21、額定頻率的一半以下，故它主要用于容量較大的低速拖動(dòng)系統(tǒng)中。2）交-直-交變頻器先把頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電。由于把直流電逆變成交流電的環(huán)節(jié)容易控制，因此，在頻率的調(diào)節(jié)范圍，以及改善變頻后電動(dòng)機(jī)的特性等方面，都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。目前迅速地普及應(yīng)用的主要是這一種。（2）變頻器按電壓的調(diào)制方式分1）pam（脈幅調(diào)制）變頻器輸出電壓的大小通過(guò)改變直流電壓的大小來(lái)進(jìn)行調(diào)制。在中小容量變頻器中，這種方式幾乎己經(jīng)不采用了。2）pwm（脈寬調(diào)制）變頻器輸出電壓的大小通過(guò)改變輸出脈沖的占空比來(lái)進(jìn)行調(diào)制。目前普遍應(yīng)用的是占空比按正弦規(guī)律安排的正弦波脈寬調(diào)制（spwm）方

22、式。（3）變頻器按直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能方式分1）電流型直流環(huán)節(jié)的貯能元件是電感線圈。2）電壓型直流環(huán)節(jié)的貯能元件是電容器。變頻器的功用是將頻率固定（通常為工頻50hz）的交流電（三相的或單相的）變換成頻率連續(xù)可調(diào)（多數(shù)為0400hz）的三相（或單相）交流電2。由上式可知道：當(dāng)頻率連續(xù)可調(diào)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào)。又因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n總是比同步轉(zhuǎn)速略低一些，所以，當(dāng)連續(xù)可調(diào)時(shí)，n也連續(xù)可調(diào)。由于磁極對(duì)數(shù)p不同的異步電動(dòng)機(jī)，在相同頻率時(shí)的轉(zhuǎn)速是不同的。所以，即使頻率的調(diào)節(jié)范圍相同，轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍也是各異的，因此采用變頻和變極調(diào)速相結(jié)合的方法，可以大大提高變頻器的工作效率。由于轉(zhuǎn)速n與頻率f

23、成正比，即： （1.1）式中：n為轉(zhuǎn)速； f為頻率；p為電機(jī)磁極對(duì)數(shù)；s為轉(zhuǎn)差率。若將電機(jī)的運(yùn)行頻率由原來(lái)的50hz下調(diào)到40hz時(shí)，電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n，降為額定轉(zhuǎn)速的80%,即=0.8*，由于電機(jī)的額定功率w= k*n3，因此，電機(jī)運(yùn)行在40hz時(shí)的實(shí)際功率為： （1.2） 則節(jié)電率為： （1.3）由此可見，若風(fēng)機(jī)和水泵的電機(jī)運(yùn)行在40hz時(shí)，理論上，電機(jī)實(shí)際消耗的功率只有額定功率的一半左右，此時(shí)，理論上節(jié)電率為48.8%，交流變頻調(diào)速的節(jié)電效果相當(dāng)顯著，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。中央空調(diào)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)，電機(jī)可在很寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)速, 可將所有節(jié)流閥去掉, 使管道暢通，可免去節(jié)流損耗。通過(guò)改變電

24、機(jī)轉(zhuǎn)速而改變水的流速, 從而改變水的流量，達(dá)到制冷機(jī)正常工作要求和平衡熱負(fù)荷所需冷量要求，達(dá)到節(jié)能目的。采用變頻調(diào)速技術(shù)的關(guān)鍵是電機(jī)轉(zhuǎn)速的可調(diào)和可控。這種系統(tǒng)可由多臺(tái)水泵電機(jī)組成，其中只有一臺(tái)水泵處于變頻調(diào)速狀態(tài)，就可以達(dá)到節(jié)能目的。這種系統(tǒng)最大程度地節(jié)約了設(shè)備。電機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)是由plc控制器進(jìn)行切換和控制。1.1.2 基于plc控制下的變頻調(diào)速系統(tǒng)工作原理plc是變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。其作用是協(xié)調(diào)各機(jī)組與變頻器之間的電氣連接，通過(guò)接觸器與變頻器柜的繼電器和接觸器進(jìn)行邏輯切換來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制方案。plc的輸入信號(hào)有機(jī)組選擇信號(hào)、運(yùn)行方式選擇信號(hào)、冷卻塔和主機(jī)開/關(guān)信號(hào)、冷凍泵和冷卻泵

25、的起/停信號(hào)等。輸入信號(hào)經(jīng)程序運(yùn)算，發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作信號(hào)，經(jīng)微型繼電器及相應(yīng)的常閉、常開觸頭分別控制變頻器及中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，以及聲、光報(bào)警器件的動(dòng)作。plc軟件程序設(shè)計(jì)采用梯形圖語(yǔ)言編程，直觀易懂。該系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器、主接觸器、水泵機(jī)組及溫度檢測(cè)裝置組成閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)。水泵機(jī)組都可運(yùn)轉(zhuǎn)在工頻以下和變頻以下兩種狀態(tài)。這由系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行切換控制?？删幊炭刂破饔胕/o擴(kuò)展接口分別接入a/d和d/a模塊，a/d模塊通過(guò)plc將溫度模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，d/a模塊將plc輸出的開關(guān)量轉(zhuǎn)換為模擬量，以控制變頻器的升速過(guò)程及降速過(guò)程。溫度檢測(cè)裝置將狀態(tài)送a/d,a/d有多個(gè)數(shù)字量（、）

26、輸人plc,進(jìn)行控制熱負(fù)荷從小至大之間的變化，首先對(duì)plc進(jìn)行設(shè)定上限、下限。剛開始工作熱交換量為零。、處于關(guān)斷狀態(tài)。plc控制下，接通，1號(hào)泵接入變頻器電源，同時(shí)啟動(dòng)升速程序，按d/a模塊輸出電壓的設(shè)定曲線升速,從而使1號(hào)泵進(jìn)行軟啟動(dòng)。1號(hào)泵轉(zhuǎn)速逐漸增大，熱交換量也逐漸增加。若達(dá)到設(shè)定的下限時(shí)，則1號(hào)泵在該頻率下穩(wěn)定運(yùn)行；若頻率增至50hz時(shí)還未達(dá)到下限，則plc發(fā)出指令釋放，閉合，1號(hào)泵由工頻電網(wǎng)直接供電，全速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)d/a輸出為0。plc指令閉合，2號(hào)泵接入變頻調(diào)速狀態(tài)，并由plc控制按設(shè)定曲線升速。若升到50hz頻率下還未達(dá)到設(shè)定下限，則2號(hào)泵切換為工頻，3號(hào)泵為變頻調(diào)速, 繼續(xù)下去

27、, 直到熱交換量達(dá)到下限，電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于此狀態(tài)下。如果熱交換量超過(guò)上限，設(shè)定下調(diào)時(shí)，接入變頻器的第n個(gè)水泵，其輸出頻率降低，若降至0hz時(shí)，還未達(dá)到上限，則第n個(gè)水泵停，同時(shí)d/a置5v，第n-1個(gè)水泵切換變頻狀態(tài)，并按設(shè)定曲線降低直至達(dá)其設(shè)定上限，水泵穩(wěn)定運(yùn)行于此狀態(tài)下。需注意，在水泵進(jìn)行工頻和變頻電網(wǎng)的切換過(guò)程盡可能快，各接觸器間互鎖和動(dòng)作時(shí)間要設(shè)置好。該控制系統(tǒng), 在任何狀態(tài)下, 只需一臺(tái)水泵電機(jī)處于調(diào)速狀態(tài), 其它電機(jī)可根據(jù)需要處于工頻狀態(tài)或停機(jī)狀態(tài), 就可實(shí)現(xiàn)熱交換從零至最大的控制過(guò)程。冷卻水、冷凍水系統(tǒng)可分別用一臺(tái)plc控制器和一臺(tái)變頻調(diào)速器來(lái)控制。1.2 中央空調(diào)的結(jié)構(gòu)原理所謂“

28、中央空調(diào)”是由一臺(tái)主機(jī)通過(guò)風(fēng)道過(guò)風(fēng)或冷熱水管或管線連接多個(gè)末端的方式來(lái)控制不同的房間以達(dá)到室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)目的的空調(diào)。 一般酒店，大型商場(chǎng)用的是風(fēng)管試的中央空調(diào)，它的原理是主機(jī)通過(guò)通往各個(gè)空間區(qū)域的通風(fēng)管道將處理后的冷熱空氣輸送到位。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低、操控簡(jiǎn)便、噪音低，最主要的缺點(diǎn)是：各個(gè)區(qū)域（房間）控溫不準(zhǔn)確。中央空調(diào)的工作原理與家用一樣，都是利用冷媒（運(yùn)輸熱量的媒質(zhì)叫冷媒）的物理原理把室內(nèi)的熱量帶到室外去達(dá)到制冷的效果。中央空調(diào)工作原理如圖1.1所示。圖1.1 中央空調(diào)工作原理中央空調(diào)系統(tǒng)主要由冷凍主機(jī)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)和冷卻塔等組成。(1) 冷凍主機(jī)也叫致冷

29、裝置，是中央空調(diào)的致冷源，通往各個(gè)房間的循環(huán)水由冷凍主機(jī)進(jìn)行內(nèi)部熱交換，降溫為冷凍水。(2) 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由冷卻泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷凍主機(jī)在進(jìn)行熱交換、使水溫冷卻的同時(shí)，必將釋放大量的熱量。該熱量被冷卻水吸收，使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再將降溫了的冷卻水，送回到冷凍機(jī)組。如此不斷循環(huán)，帶走了冷凍主機(jī)釋放的熱量。(3) 冷凍水循環(huán)系統(tǒng)由冷凍泵及冷凍水管道組成。從冷凍主機(jī)流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，通過(guò)各房間的盤管，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度下降。同時(shí)，房間內(nèi)的熱量被冷凍水吸收，使冷凍水的溫度升高。溫度升高

30、了的循環(huán)水經(jīng)冷凍主機(jī)后又成為冷凍水。(4) 風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)。安裝于所有需要降溫的房間內(nèi)，用于將由冷凍水盤管冷卻了的冷空氣吹入房間，加速房間內(nèi)的熱交換。(5) 風(fēng)機(jī)。用于降低冷卻塔中的水溫，加速將“回水”帶回的熱量散發(fā)到大氣中去。(6) 冷卻塔。冷凍主機(jī)在致冷過(guò)程中，必然會(huì)釋放熱量，使機(jī)組發(fā)熱。冷卻水塔用于為冷凍主機(jī)提供“冷卻水”。冷卻水在盤旋流過(guò)冷凍主機(jī)后，將帶走冷凍主機(jī)所產(chǎn)生的熱量，使冷凍主機(jī)降溫。工作原理：冷凍主機(jī)是中央空調(diào)的致冷源，從冷凍主機(jī)流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，通過(guò)各房間的盤管，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度下降。冷卻水塔為冷凍主機(jī)提供冷卻水，冷卻水經(jīng)管道盤旋流過(guò)冷凍

31、主機(jī)后，將帶走冷凍主機(jī)所產(chǎn)生的熱量，使冷凍主機(jī)降溫?？照{(diào)系統(tǒng)中的控制對(duì)象多屬于熱工對(duì)象，從控制的角度分析具有以下特點(diǎn)：a)多干擾性。例如：通過(guò)窗戶進(jìn)入的太陽(yáng)輻射熱是時(shí)間的函數(shù)，也受氣象條件的影響；室外空氣溫度通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)室溫產(chǎn)生的影響；為了換氣所采用的新風(fēng)，其溫度變化對(duì)室溫有直接的影響；室內(nèi)人員的變動(dòng)，照明、機(jī)電設(shè)備的啟停，均會(huì)干擾變動(dòng)時(shí)控制的難度以及能源浪費(fèi)的問(wèn)題。b)多工況性空調(diào)系統(tǒng)中對(duì)空氣的處理過(guò)程具有很強(qiáng)的季節(jié)性，一年中，至少要分為冬季，過(guò)渡季和夏季。另外在同一天中，夜晚和白天的空氣工況也不完全相同，因此，空調(diào)對(duì)空氣的處理過(guò)程也具有多變性。多工況性的特點(diǎn)就決定了空調(diào)的運(yùn)行不能設(shè)定在某

32、一不變的參數(shù)下，而這就要求空調(diào)的控制系統(tǒng)必須要靈活的動(dòng)作來(lái)適應(yīng)變化的工況。在中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，冷凍泵、冷卻泵的裝機(jī)容量是取系統(tǒng)最大負(fù)荷再增加10%20%余量作為設(shè)計(jì)系數(shù)。根據(jù)計(jì)算中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍水、冷卻水循環(huán)用電約占夏季酒店總用電的25%30%，冷卻塔的用電占8%10%。因此，實(shí)施對(duì)冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)以及冷卻塔的能量自動(dòng)控制是中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造及自動(dòng)控制的重要組成部分。根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)原理 （1.4） 式中：n為轉(zhuǎn)速；f為頻率；p為電機(jī)磁極對(duì)數(shù)；s為轉(zhuǎn)差率。由上式可見，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速有3種方法，改變頻率、改變電機(jī)磁極對(duì)數(shù)、改變轉(zhuǎn)差率。在以上調(diào)速方法中，變頻調(diào)速性能最好，調(diào)速范圍大，靜態(tài)穩(wěn)定

33、性好，運(yùn)行效率高。因此改變頻率而改變轉(zhuǎn)速的方法最方便有效。以前的冷卻塔是人為的根據(jù)冷卻水溫度選擇冷卻塔開啟的臺(tái)數(shù)，非常容易造成能源的浪費(fèi)現(xiàn)象，現(xiàn)在根據(jù)冷卻水的溫度，由溫度傳感器傳送信號(hào)至plc，由plc經(jīng)計(jì)算后對(duì)冷卻水泵依次開啟，以達(dá)到節(jié)能效果。1.3 空調(diào)變頻控制系統(tǒng)的構(gòu)架空調(diào)變頻控制系統(tǒng)，依據(jù)水泵變頻曲線和系統(tǒng)曲線計(jì)算出最佳運(yùn)行模式后，使n臺(tái)水泵在最佳頻率下運(yùn)行。隨著用戶量的不斷變化,實(shí)際差壓值會(huì)經(jīng)常偏離設(shè)定值。為了徹底消除該水泵系統(tǒng)的剩余揚(yáng)程，空調(diào)變頻系統(tǒng)將作進(jìn)一步的pid調(diào)節(jié)。控制原理方框圖如圖1.2所示。圖1.2 系統(tǒng)的控制原理圖系統(tǒng)將差壓變送器的實(shí)時(shí)反饋值與目標(biāo)設(shè)定值比較,其差值被

34、送入plc的內(nèi)部pid調(diào)節(jié)器，經(jīng)過(guò)運(yùn)算,輸出頻率信號(hào)對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)速，以達(dá)到消除差壓動(dòng)態(tài)偏差的目的。其算法為： （1.5）式中 調(diào)節(jié)器的輸出；比例時(shí)間常數(shù)；差壓設(shè)定值()與差壓實(shí)測(cè)值()之差；ti差壓積分時(shí)間常數(shù)；差壓微分時(shí)間常數(shù)。以上所有算法，將在西門子的plcs7-200上實(shí)現(xiàn)。1.4 總體設(shè)計(jì)方案的確定對(duì)中央空調(diào)冷卻水和冷凍水回水溫度進(jìn)行檢測(cè)，然后將檢測(cè)溫度信號(hào)經(jīng)變送器和a/d轉(zhuǎn)換模塊反饋給plc進(jìn)行處理，再由plc輸出通過(guò)變頻器控制冷卻泵和冷凍泵轉(zhuǎn)速，從而對(duì)溫度進(jìn)行控制。目前，對(duì)冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)分別進(jìn)行調(diào)速的方案最為常見，節(jié)電效果也較為顯著。該方案在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情

35、況下，通過(guò)控制變頻器的輸出頻率來(lái)調(diào)節(jié)冷卻水流量。當(dāng)中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時(shí)，減少冷卻水流量；當(dāng)中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時(shí)，加大冷卻水流量。冷凍水系統(tǒng)也是如此。在冷凍水和冷卻水的回水管道上安裝溫度傳感器，只檢測(cè)回水溫度，然后經(jīng)過(guò)plc的處理對(duì)變頻器實(shí)行控制。這樣可確保中央空調(diào)機(jī)組正常工作的前提下達(dá)到節(jié)能增效的目的。溫度傳感器可采用pt100熱電阻；a/d轉(zhuǎn)換模塊；plc；d/a轉(zhuǎn)換模塊都選用西門子公司的產(chǎn)品，變頻器采用三菱公司的變頻器。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1.3所示。圖1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.5 本文主要工作中央空調(diào)系統(tǒng)通常分為冷凍水和冷卻水兩個(gè)系統(tǒng)?，F(xiàn)在水泵系統(tǒng)節(jié)能改造的方案大都采用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

36、1)冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制該方案在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個(gè)冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過(guò)安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測(cè)冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來(lái)控制變頻器的頻率增減，控制方式是：冷凍回水溫度大于設(shè)定溫度時(shí)頻率無(wú)極上調(diào)。2)冷卻水系統(tǒng)的閉環(huán)控制該方案在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過(guò)控制變頻器的輸出頻率來(lái)調(diào)節(jié)冷卻水流量。當(dāng)中中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時(shí)，減少冷卻水流量；當(dāng)中中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時(shí)，加大冷卻水流量，在保證中中央空調(diào)機(jī)組正常工作的前提下，達(dá)到節(jié)能增效的目的?？刂圃?/p>

37、說(shuō)明如下：plc控制器通過(guò)溫度模塊及溫度傳感器將冷凍機(jī)的回水溫度和出水溫度讀入控制器內(nèi)存，并計(jì)算出溫差值；然后根據(jù)冷凍機(jī)的回水與出水的溫差值來(lái)控制變頻器的頻率，以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出水的流量，控制熱交換的速度；溫差大，說(shuō)明室內(nèi)溫度高系統(tǒng)負(fù)荷大，應(yīng)提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度和流量，加快熱交換的速度；反之溫差小，則說(shuō)明室內(nèi)溫度低，系統(tǒng)負(fù)荷小，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量，減緩熱交換的速度以節(jié)約電能。由于冷凍機(jī)組運(yùn)行時(shí)，其冷凝器的熱交換量是由冷卻水帶到冷卻塔散熱降溫，再由冷卻泵送到冷凝器進(jìn)行不斷循環(huán)的。冷卻水進(jìn)水出水溫差大，說(shuō)明冷凍機(jī)負(fù)荷大，需冷卻水帶走的熱量大，應(yīng)提高

38、冷卻泵的轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量；溫差小，則說(shuō)明，冷凍機(jī)負(fù)荷小，需帶走的熱量小，可降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循環(huán)量，以節(jié)約電能。通過(guò)溫度傳感器pt100將溫度信號(hào)經(jīng)過(guò)變送器和a/d轉(zhuǎn)換模塊傳送到plc中進(jìn)行處理，然后由plc將控制信號(hào)送至變頻器中，變頻器根據(jù)控制信號(hào)做出相應(yīng)的頻率調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。主要工作有：溫度檢測(cè)部分設(shè)計(jì)；選擇變頻器；設(shè)計(jì)主電路；選擇plc器件并選擇擴(kuò)展模塊；i/o口的分配及輸入輸出接口電路的設(shè)計(jì)；顯示及報(bào)警等接口設(shè)計(jì)；編制設(shè)計(jì)plc程序。2 具體電路設(shè)計(jì)2.1 溫度檢測(cè)部分設(shè)計(jì)溫度是表征物體或系統(tǒng)的冷熱程度的物理量。根據(jù)分子物理學(xué)理論，溫度反應(yīng)了物體中分

39、子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。物體的許多物理現(xiàn)象和化學(xué)性質(zhì)都與溫度有關(guān)，許多生產(chǎn)過(guò)程，特別是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，都是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的。溫度是最常見的工業(yè)測(cè)控參數(shù)，人們經(jīng)常會(huì)遇到溫度和溫度檢測(cè)與控制的問(wèn)題。2.1.1 檢測(cè)元件選取溫度檢測(cè)的主要方法根據(jù)敏感元件和被測(cè)介質(zhì)接觸與否，可以分成接觸式與非接觸式兩大類。接觸式檢測(cè)方法主要包括基于物體受熱體積膨脹性質(zhì)的膨脹式溫度檢測(cè)儀表；基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值所溫度變化的熱電阻溫度檢測(cè)儀表；基于熱電效應(yīng)的熱電偶溫度檢測(cè)儀表。非接觸式檢測(cè)方法是利用物體的熱輻射特性與溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)物體的溫度進(jìn)行檢測(cè)，主要有亮度法、全輻射法和比色法等。熱敏電阻是用金屬氧化物

40、或半導(dǎo)體材料作為電阻體的測(cè)溫敏感元件。熱敏電阻有正溫度系數(shù)（ptc）、負(fù)溫度系數(shù)（ntc）和臨界溫度系數(shù)（ctr）三種。溫度特性曲線如圖2.1所示。正溫度系數(shù)（plc）負(fù)溫度系數(shù)（ntc）臨界溫度系（ctr）12020004080160溫度（）電阻（）圖2.1 各種熱敏電阻特性溫度檢測(cè)用的主要是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，ptc和ctr熱敏電阻則利用在特定溫度下電阻值急劇變化的特性構(gòu)成溫度開關(guān)器件。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系近似表示為： （2.1）式中r(t)、r()為熱敏電阻在溫度為t、時(shí)的電阻值；b為取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù)。根據(jù)電阻相對(duì)溫度系數(shù)的定義，可求得負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的值為

41、 （2.2）由上式可以看出，值是負(fù)的，并且與成反比。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的為25，所以標(biāo)準(zhǔn)阻值r(25)和b值是它的兩個(gè)重要的參數(shù)，要選擇合適的值可使熱敏電阻在測(cè)溫范圍內(nèi)有較好的精度和穩(wěn)定性。負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻主要由單晶以及錳、鎳、鈷等金屬氧化物制成，測(cè)溫范圍為-50到300。它可以制成不同的結(jié)構(gòu)形式，有珠狀、片狀、桿狀和薄膜狀等，其中珠狀和柱狀的金屬氧化物熱敏電阻穩(wěn)定性較好。熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是值大，一般為金屬電阻的十幾倍，靈敏度很高，而且組織也高，在使用時(shí)引線電阻所引起的誤差可以忽略。缺點(diǎn)是互換性差，部分產(chǎn)品穩(wěn)定性不好。但由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱響應(yīng)快，靈敏度高并且價(jià)格便宜，因此在汽車、家電等領(lǐng)域得

42、到大量應(yīng)用【3】。pt100溫度傳感器的測(cè)量溫度范圍是：-50到450。pt100熱電阻隔離變送器：型號(hào)：rs3011。該產(chǎn)品是用pt100傳感器測(cè)量溫度的隔離變送器，在工業(yè)上主要用于測(cè)量-200+500的溫度。變送器內(nèi)有線性化和長(zhǎng)線補(bǔ)償功能，出廠時(shí)按照pt100國(guó)標(biāo)分度表校正，完全達(dá)到0.2級(jí)精度要求。輸入、輸出和輔助電源之間是完全隔離（三隔離），可以承受2500vdc的隔離耐壓。產(chǎn)品采用din35國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝方式，體積小、精度高，性能穩(wěn)定、性價(jià)比高，可以廣泛應(yīng)用在石油、化工、電力、儀器儀表和工業(yè)控制等行業(yè)。主要特性：輸 入： pt100(-20+400) (范圍可選擇)輸出信號(hào)： 42

43、0ma/05v精度等級(jí)： 0.2級(jí)(fsr%)內(nèi)含線性化和長(zhǎng)線補(bǔ)償功能隔離耐壓：2500vdc(0.5ma,60s)din35導(dǎo)軌安裝精度高、性能穩(wěn)定可靠3。2.1.2 模擬量輸入模塊的選取（a/d）模擬量的輸入在過(guò)程控制中的應(yīng)用很廣泛，如常用的溫度、壓力、速度、流量、堿度、位移等的工業(yè)檢測(cè)都是對(duì)應(yīng)電壓、電流的大小模擬量，再通過(guò)一定的運(yùn)算(如pid)后控制生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到一定的目的(如恒溫等)。模擬量輸入的電平大多是從傳感器通過(guò)變換后得到的，模擬量輸入信號(hào)按iec標(biāo)準(zhǔn)為420ma電流信號(hào)或05v、-10v10v，010v的直流電壓信號(hào)。模擬量輸入模塊的基本功能就是將輸入plc的外部模擬量轉(zhuǎn)換為pl

44、c所需的數(shù)字量，以供給主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制。模擬量輸入模塊可以直接與熱電偶，鉑電阻等溫度檢測(cè)元件項(xiàng)鏈，接受采自溫度傳感器的信號(hào)，溫度控制模塊實(shí)際上就相當(dāng)于變送器和a/d轉(zhuǎn)換器。將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度信號(hào)值傳送給plc，經(jīng)過(guò)plc處理后，通過(guò)模擬量輸出模塊輸出。這樣就可以實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制。em231熱電阻模塊可以通過(guò)dip開關(guān)來(lái)選擇熱電阻的類型，接線方式，測(cè)量單位和開路故障方向。連接到同一個(gè)擴(kuò)展模塊上的熱電阻必須是相同類型的。改變dip開關(guān)后必須將plc斷電后再通電，新的設(shè)置才能起作用4。表1 em231主要參數(shù)耗電量自+5v dc（自i/o總線）自l+l+電壓范圍，2級(jí)或dc傳感器供電87m

45、a60ma20.4至28.8v dcled 指示燈24v dc電源供電良好on=無(wú)錯(cuò)，off=無(wú)24v dc電源，sf：on=模塊故障，閃爍=輸入信號(hào)錯(cuò)誤,off=無(wú)錯(cuò)模擬量輸入特性現(xiàn)場(chǎng)至邏輯現(xiàn)場(chǎng)至24v dc24v到邏輯500v ac500v ac500v ac共模輸入范圍（輸入通道至輸入通道）120v ac共模抑制120db 120v ac輸入類型模塊參考接地rtd輸入范圍rtd類型(選一種)pt-100，200，500，pt-1000-10000cu-9.035ni-10，120，1000r-150，300，600輸入分辨率溫度電阻0.115位加符號(hào)位模塊更新時(shí)間：所有通道405ms連線

46、長(zhǎng)度（最大）100米至傳感器線回路電阻（最大）最大為20數(shù)據(jù)字格式電壓：-32000至+32000最大輸入電壓30v dc(1)模擬量輸入端的接線方式： 模擬量是通過(guò)帶屏蔽的雙絞線把信號(hào)輸入每個(gè)信道，將第一路測(cè)量信號(hào)接入em231的a+和a-端；將第二路測(cè)量信號(hào)介入em231的b+和b-端。(2)硬件連接圖如圖2.2所示。ra a+ a- rb b+ b- rc c+ c- rd d+ d-aiw0 aiw2 aiw4 aiw6em231m l+ g24vr1 變送器變送器r2dc 24v熱敏電阻圖2.2 熱電阻與em231硬件連接圖(3) a/d轉(zhuǎn)換的輸入/輸出關(guān)系曲線如圖2.3所示。+32

47、000+5v+20ma+4ma+32000圖a輸入0到5v電壓圖b輸入+4ma到+20ma電流圖2.3 a/d轉(zhuǎn)換的輸入/輸出關(guān)系曲線2.1.3 模擬量輸出模塊的選?。╠/a）模擬量輸出模塊是將中央處理器的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)(如4095等)轉(zhuǎn)換成420ma的電流輸出信號(hào)或010v，05v的直流電壓輸出信號(hào)，以提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。模擬量輸出模塊選用西門子公司的em232模塊。其主要參數(shù)指標(biāo)如下：表2 em232模塊的主要參數(shù)模擬量輸出特性模擬量輸出點(diǎn)數(shù)2隔離(現(xiàn)場(chǎng)側(cè)到邏輯線路)無(wú)信號(hào)范圍電壓輸出電流輸出10v020ma數(shù)據(jù)字格式電壓電流-32000+320000+32000分辨率全量程電壓電流12位11

48、位數(shù)字量到模擬量轉(zhuǎn)換器（dac）的12位讀數(shù)，其輸出數(shù)據(jù)格式是左端對(duì)齊的，最高有效位：0表示是正值數(shù)據(jù)字，數(shù)據(jù)在裝載到dac寄存器之前，4個(gè)連續(xù)的0是被裁斷的，這些位不影響輸出信號(hào)值4。d/a轉(zhuǎn)換模塊輸入/輸出關(guān)系如圖2.4所示。+32000-32000+10v-10v圖a輸出-10v到+10v電壓+32000+20ma+4ma圖b 輸出+4ma到20ma電流圖2.4 d/a轉(zhuǎn)換模塊輸入/輸出關(guān)系（1） 模擬量輸出端的接線方式：經(jīng)過(guò)d/a轉(zhuǎn)換后，模擬量通過(guò)雙絞線把信號(hào)輸出，如果是輸出電壓信號(hào)，則將雙絞線接到信道的m0，v0端；如果輸出的是電流信號(hào)，那么應(yīng)先將雙絞線接到信道的m0和i0端。（2）

49、 接線方式如圖2.5所示。m0 i0 v0 m1 i1 v1em232m l+ g24v dc變頻器變頻器圖2.5 em232端子接線圖2.2 顯示電路設(shè)計(jì)td200是德國(guó)siemens公司設(shè)計(jì)制造，專為s7-200系列plc配用的操作員界面，它是一種連接簡(jiǎn)單、操作方便、功能強(qiáng)大的實(shí)用性人機(jī)界面解決方案，td200文本顯示器是所有西門子s7-200系列操作員界面問(wèn)題的最佳解決方法。它還可以減少輸出的i/o點(diǎn)數(shù)，由于cpu226主模塊上有一個(gè)rs-485通訊口。所以只需要將td200通過(guò)一根td/cpu電纜和plc實(shí)現(xiàn)互連，即連接到cpu226系列的ppi接口上即可，不需要單獨(dú)的電源。td200

50、的功能具有文本信息的顯示，過(guò)程參數(shù)的顯示和修改，還可以提供8個(gè)由用戶自定義的功能鍵，可以替代普通的控制按鈕作為控制鍵，這樣還可以節(jié)省8個(gè)輸入點(diǎn)，還可以提供強(qiáng)制i/o點(diǎn)診斷功能。td200用setp7-micro/win軟件進(jìn)行編程，無(wú)需其他的參數(shù)賦值軟件。在s7-200系列的cpu中保留了一個(gè)專用區(qū)域用于與td200交換數(shù)據(jù)，td200直接通過(guò)這些數(shù)據(jù)區(qū)訪問(wèn)cpu的必要功能。td200面板上設(shè)有文本及9個(gè)功能鍵。文本顯示區(qū)為一個(gè)背光液晶顯示器，可以顯示兩行每行20個(gè)字符大的信息。該型文本顯示器的主要功能和性能如下：文本信息的顯示：用選擇項(xiàng)確認(rèn)方法可顯示最多80條信息，每條信息最多可包含4個(gè)變量

51、，五種系統(tǒng)語(yǔ)言?？稍O(shè)定實(shí)時(shí)時(shí)鐘。提供強(qiáng)制i/o點(diǎn)診斷功能。提供密碼保護(hù)功能過(guò)程參數(shù)的顯示和修改，參數(shù)在顯示器中顯示并可用輸入鍵進(jìn)行修改。 可編程的8個(gè)功能鍵可以替代普通的控制按鈕，作為控制鍵。這樣還可以節(jié)省8個(gè)輸入點(diǎn)?？蛇x擇通訊的速率。輸入和輸出的設(shè)定：8個(gè)可編程功能鍵的每一個(gè)都分配了一個(gè)存儲(chǔ)器位。這些功能鍵可在系統(tǒng)啟動(dòng)，測(cè)試時(shí)進(jìn)行設(shè)置和診斷?？稍O(shè)置plc的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，提供了密碼保護(hù)功能。td200只是一個(gè)文本顯示設(shè)備，是不必對(duì)它進(jìn)行組態(tài)及編程的，唯一存儲(chǔ)在td200里的操作參數(shù)是td200的地址、cpu的地址、波特率及參數(shù)塊的位置，而td200等待顯示的所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在cpu的v存儲(chǔ)區(qū)中，通過(guò)

52、改寫v內(nèi)存區(qū)實(shí)現(xiàn)td200上顯示值的刷新。當(dāng)plc上電后，td200從cpu讀取參數(shù)塊，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行合格性檢查，如一切合格，td200開始主動(dòng)輪詢信息使能位，以決定顯示的信息，然后顯示信息5。所以td200在系統(tǒng)中的引入，使其功能更豐富，使plc與用戶的接口界面更友好，使plc的可操作性大大提高，因而td200是s7-200型plc配用界面的首選。2.3 變頻器的選擇常規(guī)設(shè)計(jì)的交流電動(dòng)機(jī)，通常都是在額定頻率、額定電壓下工作的。此時(shí)，軸上輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率都可以達(dá)到額定值。在變頻調(diào)速的情況下，供電頻率是變化的，電機(jī)的實(shí)際輸出也會(huì)變化。由于變頻器有一定的通用性，因此在與不同拖動(dòng)場(chǎng)合的電機(jī)配合時(shí)，需要選配相應(yīng)的變頻器。在一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電機(jī)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(dòng)機(jī)的額定電流，或者是變頻器所適配的電動(dòng)機(jī)功率大于當(dāng)前該電動(dòng)機(jī)的功率。按連續(xù)恒負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的變頻器容量(kva)的計(jì)算式計(jì)算： （2.3） （2.4） （2.5）式中：負(fù)載所要求的電動(dòng)機(jī)的軸輸出功率，單位為w；電動(dòng)機(jī)的效率(通常約0.85)；cos電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)(通常約0.75)；電動(dòng)機(jī)電壓，單位為v；電動(dòng)機(jī)電流，單位為a；k 電流波形的修正系數(shù)，對(duì)pwm方式，取k =1.05；變頻器的額定容量；變頻器的額定電流6。根據(jù)以上的介紹以及系統(tǒng)功能的需求，本文