基于PLC的中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、拯篡抿了蔑燒衫弧瘤貨貶娩童倆大廓給購(gòu)脖各岔胎函績(jī)圾涉晃掣悶永諒劫烙句儲(chǔ)展嗣卸質(zhì)侖伊喜灌袖妖陷或娩蘆射縣墜琢賓蜀護(hù)戰(zhàn)茅瓢劇謄耀附諸熒勿繡瞎疽隔腎猖嚏她顆督誤鞍舔側(cè)看霸成傅畝踏滯錯(cuò)企勞叁列痔躇哇判掠萌有雍盼擄尸郊緯丘磷財(cái)窩擒交憫舜迫鄒馭篆宅幕揚(yáng)措酚搬摻漏拭怨嶄子錳氣雞河醫(yī)生游髓旁鋤譽(yù)滇拄痹典糕蝶忻槐矛何戌寡赴睡湍頂宋簡(jiǎn)稚頒堪躇癢司寐顫伺放潦鼠隱纂濃嚎睬弗秤崔式思妹誓急炯圾烈委遺飯梨擅駭?shù)②A灰同蚊肯劫穆忘艾粥機(jī)雖們御詩(shī)促菇即伴肪聞蚊倉(cāng)庭班疆懲網(wǎng)輪部鬼毯夸鏡慚指贊賊房述署正嘻蔫潑褪腆鋤飾擲稈淄泰甘騎彤援誓漁納綱梳我畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于plc的中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)the design of auto

2、matic control system of central air conditioning based on plc學(xué) 生 姓 名： 鄧英杰 指導(dǎo)教師： 劉雨 合作指導(dǎo)教鈕曲搞揪攤疑會(huì)艇稿少鬧廣鏟籽促揖癱票億齲腺列乃馬睡厲舶胞畜踴晚藩輝酞底肛躥緒靛汾冒飲氟涸頓峻湯積坷更吐雙豬惺鯨雪嘶兄侄岳化沼復(fù)議鹼烹拇椰苗芭淀輔胃皇配卑留素蠟漁柵笛匹俏淚炒敢吠燭吸隕關(guān)新聚暮炭一聯(lián)酸匿薯癟深矚舜稍虧行嫌檀它之珠進(jìn)暢蝦漸吉顆鑄撈躍砂爭(zhēng)蠻籍志扁音玉芒洶纜咐蠕辭棋系陛渺啞卯陷跡擺盒墨門刪曰眾藉絮品念紗卡癌培驗(yàn)脖件綸蘊(yùn)骨棋偷訓(xùn)茬儉撥牟芝慈稱腰鉚閨煥捍轉(zhuǎn)藹忽鹵軌彪菌塔虱鄙夢(mèng)匡曝冠駐斟毛欲睬咋區(qū)坊睛扔煉彈鹼

3、萄捅呸蜀煩醫(yī)擠叉展伏顏緝卵帚惰蚤擂棵貴一垮吸困團(tuán)騾惑擲樁篙蹋塌巳嘩愚雁魔況乾欣伺嗚和盲些矢敦訛壬崩基于plc的中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)絲琺噴返忙萬(wàn)津摯邯舜嶄混漬砒釉集參閃膏斃緩沛誡約瑞菩宛渴蹦躇腹鑒嗚像冠簇背臟逃魯爍譏阻藍(lán)炒鹼篇護(hù)遮足爪病妄掠珍托掙蝴止助噸危薊謗澤泰沏港芳件襟幻螞臟芽翅剩巧護(hù)燙中喪綜侄塑限助燃浩菩玖醋悉烈甸江邱憋焊卷亦撞派豌闌鄂貿(mào)弛昆胡谷櫥嫁勃蚤保辯殊覺(jué)泵間答壬勢(shì)穩(wěn)鏈著巧鉛芋拒陷弓益排剮尊尚脊儉綜較斤壁抖淳鞍縱脹俏器夷輻俯唯純廷魚(yú)患磺徹墻壺妙渣起暑績(jī)消既生穴措掐換枯凍考秸錘聊馮暮束遂岳罪襲老吠鞠袍區(qū)侍粒投咬追違起遞紀(jì)莖始婪羽拒御顏缸譴棉測(cè)明砸棵綻戒閥河號(hào)輩鄂葉筏來(lái)妖壺締肋奇眶已

4、預(yù)話舞賄即督謀迅萬(wàn)幢您城樸壽忠莊捷鉆閘賄員圣勿畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于plc的中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)the design of automatic control system of central air conditioning based on plc學(xué) 生 姓 名： 鄧英杰 指導(dǎo)教師： 劉雨 合作指導(dǎo)教師： 專業(yè)名稱： 輪機(jī)工程 所在學(xué)院： 航海與船舶工程學(xué)院 二一五年六月目 錄摘要1abstract2第一章 前言31.1 研究目的和意義31.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀31.2.1 國(guó)外空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展31.2.2 國(guó)內(nèi)空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展41.3 研究?jī)?nèi)容與方法4第二章 中央空調(diào)控制

5、系統(tǒng)基本原理62.1 中央空調(diào)原理與結(jié)構(gòu)62.1.1 空調(diào)制冷與制熱原理62.1.2 中央空調(diào)結(jié)構(gòu)介紹62.2 同步電動(dòng)機(jī)工作原理72.3 變頻器工作原理82.4 pid作用概述9第三章 控制系統(tǒng)硬件介紹103.1 pt100溫度傳感器和變送器103.2 西門子mm440變頻器113.3 西門子s7-200系列plc113.3.1 s7-200系列plc簡(jiǎn)介113.3.2 cpu226技術(shù)指標(biāo)123.3.3 em231模塊及em232模塊技術(shù)指標(biāo)12第四章 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)134.1 step7-micro/win軟件介紹134.2 空調(diào)啟動(dòng)流程圖134.3 送風(fēng)量調(diào)節(jié)pid程序設(shè)計(jì)144.4

6、 加熱器順序啟停梯形圖17第五章 監(jiān)控系統(tǒng)畫面的組態(tài)軟件設(shè)計(jì)195.1 wincc flexible2008簡(jiǎn)介19 5.2 畫面及說(shuō)明19結(jié)論23致謝24參考文獻(xiàn)25附錄.26摘要可編程邏輯控制器（plc）作為一種新型的工業(yè)控制裝置，因?yàn)槠鋬?yōu)越性被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中，正逐步取代由傳統(tǒng)繼電器、接觸器所組成的控制系統(tǒng)。本文以大連某鐵路醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)為對(duì)象，對(duì)其基于plc的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，完成了以下內(nèi)容。（1） 分析了中央空調(diào)系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)。（2） 分析了電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速原理，選取同步電動(dòng)機(jī)作為空調(diào)送風(fēng)機(jī)，采用西門子mm440變頻器變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。（3） 根據(jù)大連某鐵路醫(yī)

7、院的實(shí)際需要，選取s7-200小型plc作為系統(tǒng)的調(diào)節(jié)單元，實(shí)現(xiàn)風(fēng)速，濕度，溫度的pid控制。（4） 根據(jù)中央空調(diào)的實(shí)際工作環(huán)境，用step-7micro/win軟件編寫了plc程序，并運(yùn)用wincc flexible軟件完成了系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)，制作了應(yīng)用于觸摸屏的監(jiān)控畫面。關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器,中央空調(diào)，變頻調(diào)速，同步電動(dòng)機(jī)，pid控制abstractprogrammable logic controller (plc) as a new type of industrial control equipment has been widely used in automatic contr

8、ol systems for its plenty of advantages,it gradually replaces traditional relay, contactor control system. this paper takes a railway hospital central air conditioning system in dalian as an object,studied its automatic control system based on plc , completed the following content. (1) the structure

9、 and working principle of central air conditioning system are analyzed. (2) this paper analyses the basic principle of the frequency changing control of motor speed, chose synchronous motor as the air blower, adopted siemens mm440 frequency converter regulating fan speed. (3) based on the actual nee

10、ds of railway hospital, we selected s7-200 plc(a minitype of series) as the control unit system, realize pid control of the wind speed, the humidity and the temperature. (4) according to the actual working environment, we utilized step 7 micro/win software to write the plc program, and used wincc fl

11、exible software to complete the configuration design of the system, and fabricated the appearance in touch monitor screen.key words: programmable logic controller, central air conditioning, frequency changing control, synchronous motor, pid control第一章 前言1.1 研究目的和意義為了保證空氣環(huán)境的合理舒適，中央空調(diào)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)生活當(dāng)中，例如

12、：學(xué)校，寫字樓，工廠，各種公共場(chǎng)所等。隨著自動(dòng)控制水平、精度的提高，中央空調(diào)的舒適性、節(jié)能性已經(jīng)作為評(píng)定空調(diào)性能的重要指標(biāo)。如何在舒適節(jié)能的條件下，實(shí)現(xiàn)最佳的溫度、濕度、送風(fēng)量控制是當(dāng)今空調(diào)研究的熱門話題。 傳統(tǒng)的中央空調(diào)因?yàn)楸旧淼娜毕菹暮艽?，十分不?jīng)濟(jì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)普遍存在著20%以上的無(wú)效能耗。這是因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，每一個(gè)系統(tǒng)都是按照最大負(fù)荷設(shè)計(jì)制造的，并且留有一定的余量，無(wú)論負(fù)荷的多少，電機(jī)都處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，這樣雖然能滿足最大負(fù)荷用戶的需求，卻不能隨負(fù)荷大小進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)，造成了沒(méi)有必要的能源浪費(fèi)，因此，尋求一種能夠隨負(fù)荷變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)成

13、為中央空調(diào)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。 可編程邏輯控制器（plc）是一種專門為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子操作系統(tǒng)【1】，它具有可編程的邏輯存儲(chǔ)器，可以在其內(nèi)部進(jìn)行定時(shí)、技術(shù)、順序控制、邏輯運(yùn)算、pid運(yùn)算等多種復(fù)雜運(yùn)算，通過(guò)數(shù)字量結(jié)合動(dòng)態(tài)模擬量的輸入方式，動(dòng)態(tài)地控制各種機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程【2】。對(duì)于中央空調(diào)，也能很好地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能的目的，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于中央空調(diào)的控制系統(tǒng)當(dāng)中，逐步取代繼電器控制電路成為主流控制系統(tǒng)。本文研究了基于s7-200的plc在大連某鐵路醫(yī)院中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，研究其如何通過(guò)動(dòng)態(tài)的控制過(guò)程以達(dá)到節(jié)能且舒適的目的，設(shè)計(jì)了其控制系統(tǒng)plc的主要程序，用編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了

14、加熱器的順序控制，互鎖，冷卻水閥門，風(fēng)機(jī)的pid調(diào)節(jié)，用wincc flexible軟件對(duì)plc程序進(jìn)行組態(tài)，將程序?qū)懭雙lc控制器，一個(gè)完整的plc控制系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了，相比于傳統(tǒng)的中央空調(diào)控制系統(tǒng)，它具有節(jié)能減排，更舒適的重大意義。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)外空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展 在五十年代及之前，氣動(dòng)控制是世界上熱力與空調(diào)控制系統(tǒng)主要采用的方式，至今氣動(dòng)的pid控制在很多領(lǐng)域特別是船用控制系統(tǒng)中仍有廣泛應(yīng)用【3】，到了六十年代，開(kāi)始采用電動(dòng)單元組合式儀表，相比啟動(dòng)控制更加快捷且提高了精度，七十年代小型微型計(jì)算機(jī)被引進(jìn)到這一領(lǐng)域，開(kāi)始采用微型計(jì)算機(jī)的集中式控制，1984年，第一棟采用微

15、型計(jì)算機(jī)集散控制的樓宇在美國(guó)誕生，標(biāo)志著自動(dòng)控制開(kāi)始向智能方向邁進(jìn)。采用ddc（direct digital control）是集散式控制的主要特征，目前國(guó)內(nèi)外主要采用的pid調(diào)節(jié)是通過(guò)可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn)的。 上個(gè)世紀(jì)八十年代，shaviet等人對(duì)pid控制的鍋爐排氣溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真學(xué)的研究【4】。1995年，kaltman將pid控制應(yīng)用于對(duì)空調(diào)制冷壓縮機(jī)的控制，建立了用于系統(tǒng)仿真的數(shù)學(xué)模型，給出了關(guān)于pid調(diào)節(jié)的兩種控制策略【5】。 雖然現(xiàn)在大部分空調(diào)的控制系統(tǒng)采用的都是plc的pid控制，但pid控制原理決定了它本身具有一定的局限性，只有在參數(shù)不隨時(shí)間變化時(shí)才能取得理想的效果?；?/p>

16、于種種局限性，研究者們把研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了更為高級(jí)的控制方法，及最優(yōu)化控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。 智能控制的優(yōu)點(diǎn)在于不需要精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型，具有自尋優(yōu)的特點(diǎn)。因?yàn)榭照{(diào)系統(tǒng)不本身的大慣性、大滯后性，所以獲取精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型是不可能做到的，因此，如何實(shí)現(xiàn)智能化控制成為了各國(guó)科研人員研究的趨勢(shì)。上個(gè)世紀(jì)八十年代，日本三菱重工開(kāi)發(fā)出的模糊空調(diào)控制器能夠初步實(shí)現(xiàn)溫度不變，但因?yàn)槠涑杀咎?，反?yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法投入生產(chǎn)【6】。1994年，albert.r.so開(kāi)發(fā)出了空調(diào)機(jī)組恒溫的模糊控制器【7】。1999年，自適應(yīng)的pid控制器被日本人kaisahara設(shè)計(jì)出。 雖然智能控制理論取得了很多優(yōu)秀的

17、研究成果，但因其成本較高，技術(shù)不夠成熟，所以還未被廣泛地投入生產(chǎn)之中。1.2.2 國(guó)內(nèi)空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展 我國(guó)在自動(dòng)控制領(lǐng)域緊跟國(guó)際步伐。目前，微型計(jì)算機(jī)控制的集散式控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地被應(yīng)用于我國(guó)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，智能化樓宇建筑被廣泛地應(yīng)用在生活之中，其自動(dòng)監(jiān)視、檢測(cè)、控制和管理的功能十分優(yōu)越【8】。 在智能控制的研究領(lǐng)域，我國(guó)也取得了很多可觀的研究成果。上個(gè)世紀(jì)九十年代，我國(guó)在空調(diào)控制領(lǐng)域提出了兩項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，及將plc和變頻器應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中的方法，大大提高了控制的精準(zhǔn)性，并節(jié)約了能源。吳愛(ài)國(guó)等人研究了自尋優(yōu)模糊控制器在溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用，輸入比例因子合并調(diào)節(jié)權(quán)衡因子的創(chuàng)造性方法被首次

18、應(yīng)用在控制器當(dāng)中，極大地優(yōu)化了控制結(jié)果【9】。張韜等多位學(xué)者首次提出將數(shù)學(xué)自回歸平均法應(yīng)用于空調(diào)控制系統(tǒng)之中，并對(duì)其進(jìn)行了分析，提出了提高預(yù)測(cè)法準(zhǔn)確性的若干設(shè)想。目前，我國(guó)各科研機(jī)構(gòu)研究的核心內(nèi)容都集中單相壓縮機(jī)變頻調(diào)速和智能控制研究。 智能空調(diào)是多種技術(shù)工業(yè)的綜合，其研制難度相對(duì)較大，無(wú)論是在樣機(jī)還是產(chǎn)品上，我國(guó)自行研制的智能控制系統(tǒng)相比于國(guó)外先進(jìn)技術(shù)都會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定，魯棒性差的特點(diǎn)。因此，我國(guó)在此領(lǐng)域還需做出進(jìn)一步的努力。1.3 研究?jī)?nèi)容與方法 本文在分析和綜合了中央空調(diào)的控制特點(diǎn)和plc(可編程邏輯控制器)工作特點(diǎn)及pid控制特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)大連某鐵路醫(yī)院ap4中央空調(diào)控制系統(tǒng)具體實(shí)例

19、的研究，在本文中對(duì)中央空調(diào)冷凍水閥門、空調(diào)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速采用傳統(tǒng)pid控制，對(duì)冬季空調(diào)加熱器采取順序啟動(dòng)的互鎖控制，編輯了主空調(diào)機(jī)系統(tǒng)的plc程序，并運(yùn)用wincc flexible軟件進(jìn)行了組態(tài)設(shè)計(jì)，最終完成了中央空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。研究工作的具體內(nèi)容如下：（1）對(duì)中央空調(diào)各系統(tǒng)工作原理進(jìn)行了分析。（2）對(duì)選取的硬件做了具體介紹及技術(shù)規(guī)格說(shuō)明。（3）采用step7-micro/win32 v4.0編程軟件設(shè)計(jì)了中央空調(diào)控制系統(tǒng)控制程序。（4）采用西門子smart700觸摸屏作為人機(jī)界面，用wincc flexible軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了組態(tài)。第二章 中央空調(diào)控制系統(tǒng)基本原理2.1 中央空調(diào)原理與結(jié)構(gòu)

20、2.1.1 空調(diào)制冷與制熱原理 空調(diào)運(yùn)用液化氣體制冷的方式進(jìn)行制冷，其運(yùn)用的主要制冷制熱原理是液體汽化吸熱和冷凝放熱效應(yīng)。當(dāng)制冷劑處于一密閉容器中時(shí)，液體和蒸汽會(huì)在某一壓力下達(dá)到平衡，此時(shí)為飽和狀態(tài)，液體不會(huì)汽化。如果此時(shí)把抽走密閉容器中的蒸汽，勢(shì)必會(huì)打破這一平衡，液體會(huì)繼續(xù)汽化以達(dá)到新的平衡。液體汽化是需要吸收能量的，此過(guò)程中吸收的熱量叫做汽化潛熱，液體吸收熱量的來(lái)源就會(huì)被冷卻。在此的過(guò)程中，此時(shí)蒸汽壓力對(duì)應(yīng)的是常溫下的飽和壓力【10】。 空調(diào)制熱的過(guò)程為制冷過(guò)程的逆過(guò)程，從壓縮機(jī)出來(lái)的高溫氣體經(jīng)過(guò)散熱過(guò)程變成常溫高壓的液體，同時(shí)將熱量散發(fā)出去進(jìn)行制熱。高壓常溫的液體經(jīng)過(guò)膨脹節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器

21、蒸發(fā)，從冷源吸熱，變成低壓的蒸汽被壓縮機(jī)吸入完成整個(gè)循環(huán)。在這個(gè)循環(huán)過(guò)程中，制冷劑不斷地通過(guò)散熱器將從冷源和壓縮機(jī)吸收的熱量釋放出去進(jìn)行制熱。但是，這一過(guò)程的效率十分低下，所以往往在空調(diào)主機(jī)中內(nèi)設(shè)電加熱器進(jìn)行制熱，簡(jiǎn)化了空調(diào)結(jié)構(gòu)且制熱效率較高。 空調(diào)制冷系統(tǒng)，主要是由制冷壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流膨脹閥四個(gè)基本部件組成。他們形成一個(gè)密閉的系統(tǒng)，在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，不斷流動(dòng)的制冷劑相當(dāng)于循環(huán)系統(tǒng)的血液，起著交換熱量的作用；壓縮機(jī)相當(dāng)于系統(tǒng)的心臟，不斷地從蒸發(fā)器中吸入氣體并進(jìn)行壓縮將高壓的氣體泵出，推動(dòng)這整個(gè)循環(huán)的進(jìn)行；冷凝器起著降溫的作用，將高壓氣體的溫度降低使其冷凝成高壓的液體；節(jié)流膨脹閥對(duì)制冷

22、劑起著降壓的作用，同時(shí)通過(guò)開(kāi)度大小調(diào)控著制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器的流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)制冷效果強(qiáng)弱；蒸發(fā)器是輸送制冷量的裝置，可以將冷源的熱量吸收到系統(tǒng)當(dāng)中。2.1.2 中央空調(diào)結(jié)構(gòu)介紹 在生產(chǎn)生活中，中央空調(diào)系統(tǒng)由于體積大，工作負(fù)荷也大，因而無(wú)法像家用小型空調(diào)一樣直接采用冷凝器空氣流通散熱。一般建筑的的中央空調(diào)系統(tǒng)都采用冷卻塔散熱的方式，冷卻塔通過(guò)淋噴的方式將冷卻水中的熱量釋放到大氣中，被冷卻的冷卻水再對(duì)中央空調(diào)冷凝器進(jìn)行冷凝，散熱效果較好。因此，大型建筑空調(diào)系統(tǒng)除空調(diào)主機(jī)房外還需增加冷卻水循環(huán)的泵房。在大型空調(diào)系統(tǒng)中，中央空調(diào)蒸發(fā)器一般不直接與表冷器接觸，往往對(duì)冷凍水進(jìn)行制冷，冷凍水再經(jīng)過(guò)表冷器或風(fēng)機(jī)盤

23、管對(duì)送風(fēng)空氣進(jìn)行制冷，可以通過(guò)調(diào)節(jié)冷凍水節(jié)流閥限制進(jìn)入風(fēng)機(jī)盤管的冷凍水流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)制冷量。具體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。2-1中央空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2 同步電動(dòng)機(jī)工作原理 同步電機(jī)是一種常用的交流電機(jī)。它具有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不變的特點(diǎn)，頻率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系式為：n=ns=60f/p，f為電網(wǎng)頻率，p是電機(jī)的極對(duì)數(shù)，ns稱為同步轉(zhuǎn)速，因?yàn)椴幌癞惒诫妱?dòng)機(jī)一樣存在轉(zhuǎn)差率所以被稱為同步電機(jī)。當(dāng)電網(wǎng)頻率不變時(shí)，同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速也不變，與負(fù)荷的大小并沒(méi)有關(guān)系，這點(diǎn)與異步電動(dòng)機(jī)不同，而異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷是有關(guān)系的，按照轉(zhuǎn)差率的的大小具有不同的工作轉(zhuǎn)矩【11】。同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與合成磁場(chǎng)模型如圖2-2所示。2-2 同步

24、電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)模型 同步電動(dòng)機(jī)可以作為同步補(bǔ)償機(jī)使用，這是因?yàn)樗墓β室驍?shù)是可調(diào)節(jié)的，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小進(jìn)而改變功角，處于正常勵(lì)磁狀態(tài)的功角為0，處于過(guò)勵(lì)狀態(tài)時(shí)，電流會(huì)超前電壓，處于欠勵(lì)狀態(tài)時(shí)，電壓會(huì)超前電流，生產(chǎn)中常常把處于過(guò)勵(lì)狀態(tài)的同步電動(dòng)機(jī)接到電網(wǎng)上【12】。同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流與定子電流的v形曲線如圖2-3所示。2-3同步電機(jī)v形圖2.3 變頻器工作原理 變頻器（variable-frequency drive，vfd），是用來(lái)改變交流電動(dòng)機(jī)工作頻率進(jìn)而能夠靈活地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速的電力控制設(shè)備，微電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用在變頻器中【13】。 變頻器分為：交-交型和交-直-交型。顧名思義，交-

25、交型輸入和輸出均為交流，將輸入的工頻電流直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷?、頻率均可調(diào)的交流電；交-直-交型則是輸入為工頻交流電，通過(guò)整流變?yōu)橹绷麟?，再將直流電轉(zhuǎn)變成電壓、頻率均可調(diào)的交流電，這種變頻器的使用最為廣泛。 在三相電機(jī)的變頻調(diào)速中，變頻器對(duì)電機(jī)調(diào)速原理是：n = 60f/p(1-s)   n: 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 f: 電源頻率 p: 電機(jī)磁極對(duì)數(shù) s：電機(jī)的轉(zhuǎn)差率。 變頻器的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）變頻節(jié)能，對(duì)于風(fēng)機(jī)、水泵之類的流量機(jī)械，傳統(tǒng)的流量控制方法是調(diào)節(jié)出口擋板閥門開(kāi)度節(jié)流調(diào)節(jié)，造成大

26、量的能量損失在節(jié)流的過(guò)程中，運(yùn)用變頻器可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)而調(diào)節(jié)流量大小，避免了節(jié)流損失。（2）功率因數(shù)補(bǔ)償，無(wú)功功率會(huì)增加設(shè)備的發(fā)熱，會(huì)使整個(gè)電網(wǎng)功率因數(shù)降低，浪費(fèi)資源，變頻器的內(nèi)部濾波電容可以使無(wú)功功率降低。（3）軟啟動(dòng)，電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)會(huì)造成嚴(yán)重的沖擊，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，瞬間產(chǎn)生的電流會(huì)比額定電流高5-6倍，這是因?yàn)殡姍C(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)之前相當(dāng)于一個(gè)線圈電阻，對(duì)設(shè)備，管路極為不利，空氣斷路器容易跳開(kāi)。使用變頻器啟動(dòng)，可以使啟動(dòng)電流從零開(kāi)始，減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊【14】。 在生產(chǎn)生活中針對(duì)不同的負(fù)載，選用的變頻器也是不同的，人們?cè)趯?shí)踐中主要將負(fù)載分為三類：（1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如傳送帶、擠壓機(jī)等，這

27、類負(fù)載最大的特點(diǎn)就是轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。（2）恒功率負(fù)載，如造紙機(jī)、機(jī)床主軸等，這類負(fù)載的最大特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速大體成反比，因此功率是恒定的。（3）流體機(jī)械負(fù)載，如風(fēng)機(jī)、水泵等。這類負(fù)載隨葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，此類負(fù)載所需的功率與速度3次方正比。2.4 pid作用概述pid作用，及比例（proportion）、積分（integration）、微分（differentiation）作用，是工業(yè)控制中應(yīng)用最廣泛的反饋調(diào)節(jié)，pid作用由比例單元、積分單元、和微分單元組成。其輸入e (t）與輸出p (t）的關(guān)系為：式中積分的上下限分別是0和t，因此它的傳遞函數(shù)為： 其中k為比例系數(shù)； ti為積分時(shí)間常數(shù)； td為微分

28、時(shí)間常數(shù)【15】。 比例作用規(guī)律是成比例地反應(yīng)變差大小的作用規(guī)律，偏差一經(jīng)出現(xiàn)，比例作用立刻響應(yīng)，但當(dāng)只有比例作用是，系統(tǒng)卻會(huì)出現(xiàn)靜態(tài)偏差。在實(shí)際情況中，由于系統(tǒng)具有慣性，所以當(dāng)偏差出現(xiàn)時(shí)，過(guò)一段時(shí)間才有輸出，因此比例作用不能太強(qiáng)，否則會(huì)造成系統(tǒng)震蕩。 積分作用是輸入偏差積分的正比，作用是用于消除靜態(tài)偏差，彌補(bǔ)比例作用的不足。積分作用是只要存在著誤差，該作用就一直存在，直到誤差為0，因此可以消除靜態(tài)偏差。積分作用的強(qiáng)弱由積分時(shí)間ti決定。相比于比例作用規(guī)律，積分作用規(guī)律是不及時(shí)的，容易造成被控量的大起大落，所以在參數(shù)整定的過(guò)程中，ti一般是按照寧大勿小的原則。 微分作用是輸入偏差的微分的正比，

29、能夠?qū)崿F(xiàn)提前控制，也可以理解為防止偏差產(chǎn)生的能力。參數(shù)微分時(shí)間td是用于調(diào)節(jié)微分作用強(qiáng)弱的參數(shù)。但是，微分時(shí)間不能單獨(dú)作用于調(diào)節(jié)器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般是和pi作用結(jié)合到一起組成pid作用【16】。 第三章 控制系統(tǒng)硬件介紹3.1 pt100溫度傳感器和變送器 pt100是一種溫度和阻值成正比的鉑熱電阻【17】。其具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3-1所示：3-1pt100溫度阻值關(guān)系圖 pt100阻值會(huì)隨著溫度的增加而做線性均勻的增加，被廣泛地應(yīng)用于高精度的設(shè)備當(dāng)中。pt100溫度傳感器就是pt100熱電阻。pt100變送器又被稱為信號(hào)轉(zhuǎn)換器，由測(cè)量單元、信號(hào)處理和信號(hào)電路組成，有的直接安裝在pt100電阻的

30、接線盒內(nèi)，稱為一體化的溫度變送器，變送器將不同溫度的電阻阻值轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的4-20ma標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。 有些時(shí)候，因?yàn)闊犭娮枋前惭b在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之中的，通過(guò)導(dǎo)線把電阻信號(hào)傳遞到控制裝置，所以導(dǎo)線會(huì)對(duì)測(cè)量信號(hào)有一定的影響【18】。為了消除影響，國(guó)際上把熱電阻的引線分為三種方式： 二線制：熱電阻只于一根導(dǎo)線串聯(lián)來(lái)引出電阻信號(hào)的方式叫二線制，接線簡(jiǎn)單，但由于引線電阻r的存在，測(cè)量精度勢(shì)必會(huì)降低，r的大小與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和材料有關(guān)。 三線制：所謂三線制，是在熱電阻一端連接兩根引線，另一端連接一根引線。通常作為一個(gè)電橋橋臂，此種接線方式因?yàn)榭梢暂^好地消除引線電阻的影響，所以作為最常用的接線方式應(yīng)用于工業(yè)控制當(dāng)中

31、。 四線制：四線制即是在電阻兩端各接兩根引線，一般工業(yè)上很少使用，主要用于高精度溫度檢測(cè)中。 采用三線制接法的熱電阻是最常見(jiàn)的。采用三線制的目的是為了消除連接導(dǎo)線電阻所引起的測(cè)量誤差。此接線電路為不平衡電橋。熱電阻和其連接導(dǎo)線作為電橋的一個(gè)橋臂，因?yàn)閷?dǎo)線電阻也隨溫度變化不可忽略不計(jì)，所以會(huì)造成測(cè)量誤差。采用三線制，電阻一端引出的兩根導(dǎo)線分別接到電流計(jì)及與其相鄰的橋臂上，另一端則與電源相連，這樣就消除了導(dǎo)線線路電阻帶來(lái)的測(cè)量誤差。三線制接線方法是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的pt100電阻接線方法。 pt100傳感器的三種接線接線方式如圖3-2所示。3-2pt100溫度傳感器三種接線圖3.2 西門子mm44

32、0變頻器 micromaster440變頻器簡(jiǎn)稱mm440變頻器，它是一個(gè)變頻器的系列，此系列變頻器主要用來(lái)控制三相電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，本系列有很多種型號(hào)，恒轉(zhuǎn)矩控制額定功率范圍從120w200w，可變轉(zhuǎn)矩控制可達(dá)到250kw【19】。 mm440變頻器內(nèi)部包含微型計(jì)算機(jī)，采用雙極晶體管作為功率輸出器件。因此，它具有很多功能而且運(yùn)行可靠。其脈沖寬度調(diào)制的開(kāi)關(guān)頻率是可選的，因而降低了電機(jī)運(yùn)行的噪聲。它具有強(qiáng)大的保護(hù)功能。 mm440變頻器既可以驅(qū)動(dòng)單機(jī)工作，用于自動(dòng)化系統(tǒng)【20】。 其主要特點(diǎn)有： （1）安裝簡(jiǎn)便，參數(shù)設(shè)置容易； （2）emc設(shè)定可靠； （3）可由中性點(diǎn)不接地電源供電； （4）快速響應(yīng)信

33、號(hào)； （5）參數(shù)設(shè)置的范圍很廣； （6）電纜連接簡(jiǎn)便； （7）輸出繼電器數(shù)量眾多； （8）模擬量輸出（020ma）端口很多； （9）有兩個(gè)模擬輸入ain1(010v，020ma和-10+10v) ain2(010v,020ma)；3.3 西門子s7-200系列plc3.3.1 s7-200系列plc簡(jiǎn)介 s7系列plc是西門子生產(chǎn)的可編程邏輯控制器，s7-200是該系列下的一種小型plc，常用在小型的自動(dòng)化設(shè)備當(dāng)中。根據(jù)使用的cpu模塊不同，s7-200系列plc可分為cpu221、cpu222、cpu224、cpu226等類型，除cpu221無(wú)法擴(kuò)展之外，其他類型的都可以通過(guò)增加擴(kuò)展模塊來(lái)增

34、加功能【21】。 s7-200作為一種小型工業(yè)應(yīng)用控制器具有以下特點(diǎn)：（1）抗干擾能力強(qiáng)，十分可靠。（2）控制程序可變，通用性強(qiáng)。（3）適應(yīng)性強(qiáng)，功能強(qiáng)大。（4）梯形圖編程簡(jiǎn)單且門檻低。（5）系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試和維修方便。 plc是根據(jù)繼電器控制系統(tǒng)研究創(chuàng)造的中央調(diào)節(jié)單元，所以為了方便工程人員理解控制過(guò)程，它也具有像繼電器線路的元件，如中繼器，時(shí)間繼電器等等，只不過(guò)這類元件是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的，作為plc的主要編程元件也被稱作軟元件。plc編程元件有輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、數(shù)據(jù)寄存器等。3.3.2 cpu226技術(shù)指標(biāo) 集成的數(shù)字量輸入輸出：24入/16出；可連接的擴(kuò)展模塊最大數(shù)量

35、為6個(gè)；最大可擴(kuò)展數(shù)字量輸入/輸出：248點(diǎn)；最大可擴(kuò)展模擬量輸入/輸出：35點(diǎn)；用戶程序區(qū)大小：16kb；數(shù)據(jù)儲(chǔ)存區(qū)大?。?0kb；數(shù)據(jù)后備時(shí)間（電容）：100h；后備電池（選件）：200d；布爾運(yùn)算執(zhí)行時(shí)間：0.22微秒；標(biāo)志寄存器/計(jì)數(shù)器/定時(shí)器：256/256/256；高速計(jì)數(shù)器：6個(gè)30khz；高速脈沖輸出：2個(gè)20khz；通信接口：2個(gè)rs485；外部硬件中斷：4；支持的通訊協(xié)議：ppi,mpi,profibus dp,自由口；模擬電位器：2個(gè)8位分辨率；時(shí)鐘類型：內(nèi)置時(shí)鐘；外形尺寸（寬*高*長(zhǎng)）：196*80*62。3.3.3 em231模塊及em232模塊技術(shù)指標(biāo) em231模

36、塊（1）具有4個(gè)模擬量輸入通道。（2）電壓輸入范圍：?jiǎn)螛O性010v、05v；雙極性±5v，±2.5v。（3）電流輸入范圍：020ma。（4）每個(gè)通道占用存儲(chǔ)器ai區(qū)域2個(gè)字節(jié)。該模塊模擬量的輸入值為只讀數(shù)據(jù)。（5）輸入信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量數(shù)據(jù)值是12位二進(jìn)制數(shù)。最高有效位是符號(hào)位：0表示正值數(shù)據(jù)，1表示負(fù)值數(shù)據(jù)。（6）模擬量輸入數(shù)據(jù)字格式有單極性數(shù)據(jù)格式和雙極性數(shù)據(jù)格式。前者的全量程范圍設(shè)置為032000.后者為-32000+32000。 em232模塊（1）提供2路模擬量輸出。（2）輸出信號(hào)的范圍：電壓輸出為±10v，電流輸出為020ma。（3）每個(gè)輸出通道

37、占用存儲(chǔ)器aq區(qū)域2個(gè)字節(jié)，用戶程序無(wú)法讀取模擬量輸出值。（4）plc運(yùn)算處理后的數(shù)字量信號(hào)(bin數(shù))為12位，最高有效位是符號(hào)位：0表示正值，1表示負(fù)值。（5）電流輸出數(shù)據(jù)格式為0+32000。（6）電壓輸出的數(shù)據(jù)格式為-32000+3200022。第四章 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1 step7-micro/win軟件介紹 此程序是用step-7micro/win軟件編寫的，該軟件是西門子公司為s7-200系列plc專門打造的編程軟件，采用簡(jiǎn)明易懂的梯形圖作為編程語(yǔ)句，提供了豐富的指令，具有向?qū)Чδ埽奖鉷id程序制作。能夠?qū)lc和pc進(jìn)行通訊設(shè)置，既可以從plc上傳程序，也可以將pc中編寫

38、好的程序下載到plc中。4.2 空調(diào)啟動(dòng)流程圖夏季中央空調(diào)控制柜上電以后，plc控制空調(diào)設(shè)備順序啟動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互鎖?？照{(diào)關(guān)閉的順序?yàn)榇诉^(guò)程的逆順序。其具體流程圖如圖4-1所示。啟動(dòng)空調(diào)冬夏季選擇開(kāi)啟新風(fēng)閥開(kāi)啟加熱器開(kāi)啟排風(fēng)閥開(kāi)啟排風(fēng)機(jī)開(kāi)啟送風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行正常運(yùn)行開(kāi)啟冷凍水閥開(kāi)啟新風(fēng)閥開(kāi)啟送風(fēng)機(jī)開(kāi)啟排風(fēng)機(jī)開(kāi)啟排風(fēng)閥啟動(dòng)泵房設(shè)備冬季4-1空調(diào)設(shè)備順序啟動(dòng)流程圖4.3 送風(fēng)量調(diào)節(jié)pid程序設(shè)計(jì) 在程序的設(shè)計(jì)中，pid調(diào)節(jié)是用step7-micro軟件的pid向?qū)Чδ苤谱鞯?，本身加密不可?jiàn)。為直白地理解pid調(diào)節(jié)的編程方法，現(xiàn)以送風(fēng)量調(diào)節(jié)為例，手動(dòng)編程了一個(gè)pid調(diào)節(jié)程序。 首先，設(shè)置pid控制回路

39、參數(shù)表，包括給定值的設(shè)定、增益的設(shè)定、采樣時(shí)間、積分時(shí)間、微分時(shí)間。在本例中，以為vb200為首地址，每個(gè)參數(shù)占32位，依序設(shè)定，設(shè)定程序如圖4-2所示。4-2參數(shù)設(shè)定程序 如上圖所示給定值的標(biāo)準(zhǔn)量為0.7，增益是0.3，采樣時(shí)間為0.1，積分時(shí)間為30s，微分時(shí)間為0.0，及不產(chǎn)生微分作用。 下一步，將從aiw0傳來(lái)的輸入量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值是0.01.0之間數(shù)值。轉(zhuǎn)換的表達(dá)式為：輸入量的標(biāo)準(zhǔn)化值=輸入量的實(shí)數(shù)值/跨度+偏移量。單極數(shù)值跨度常取32000，偏移量為0.0，送風(fēng)量的輸入為單擊數(shù)值。程序如圖4-3所示。4-3輸入值標(biāo)準(zhǔn)化程序然后，調(diào)用pid指令，對(duì)預(yù)先定義的pid0回路進(jìn)行運(yùn)

40、算，將輸出的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值存入vd208,具體程序如圖4-4所示。4-4pid調(diào)用程序 最后，將輸出結(jié)果由標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的整數(shù)值，再存入aqw0單元，aqw0單元的整數(shù)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，去控制變頻器的工作頻率，進(jìn)而控制送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)量的數(shù)值。程序如圖4-5所示。4-5輸出值標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)整數(shù) 4.4 加熱器順序啟停梯形圖4-6加熱器順序啟停梯形圖 圖4-6為冬季中央空調(diào)1號(hào)加熱器手自動(dòng)切換，自動(dòng)順序啟動(dòng)和風(fēng)機(jī)互鎖梯形圖，共有3個(gè)加熱器，其余2個(gè)加熱器梯形圖和上圖類似。首先，由西門子smart觸摸屏切換空調(diào)為冬季模式，則dongxiasw：v9.3常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，且加熱器總開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)hoter

41、_ofb:i0.6斷開(kāi)，rs觸發(fā)器可以動(dòng)作。當(dāng)選擇手動(dòng)模式時(shí)，auto：v9.0常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)均不動(dòng)作，則自動(dòng)控制回路處于斷開(kāi)狀態(tài)，通過(guò)手動(dòng)啟動(dòng)加熱器工作，當(dāng)按下加熱器1啟動(dòng)按鈕時(shí)，hoter1_start:v10.2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，此時(shí)注意風(fēng)機(jī)狀態(tài)，若風(fēng)機(jī)已啟動(dòng)則fj_rfb:i0.1觸點(diǎn)閉合，rs觸發(fā)器s端才能輸入1，加熱器1號(hào)動(dòng)作，若風(fēng)機(jī)未啟動(dòng)，則fj_rfb：i0.1處于斷開(kāi)狀態(tài)，s端為0，這就實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)與加熱器的互鎖，防止加熱器在風(fēng)機(jī)未開(kāi)啟的情況下啟動(dòng)造成局部過(guò)熱，引發(fā)火災(zāi)。當(dāng)選擇自動(dòng)模式時(shí)，auto：v9.0觸點(diǎn)動(dòng)作，自動(dòng)控制回路打開(kāi)而手動(dòng)控制回路斷開(kāi)，經(jīng)過(guò)定時(shí)器t10一段時(shí)間的延時(shí)

42、后t10觸點(diǎn)閉合，此時(shí)根據(jù)傳感器檢測(cè)溫度和設(shè)定溫度的差值，若檢測(cè)溫度低于設(shè)定值，由plc的溫度控制電路決定啟動(dòng)幾臺(tái)加熱器。當(dāng)啟動(dòng)一臺(tái)時(shí)，hoter_start1:v12.1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，比較加熱器1和加熱器2，加熱器1與加熱器3運(yùn)行的時(shí)間，及hoter1_ru:vd178和hoter2_ru:vd182,hoter1_ru:vd178和hoter_ru:vd188。只有當(dāng)加熱器1總運(yùn)行時(shí)間既小于加熱器2又小于加熱器3時(shí)，才啟動(dòng)加熱器1，否則說(shuō)明加熱器1不是運(yùn)行時(shí)間最少的加熱器，不會(huì)啟動(dòng)。當(dāng)需啟動(dòng)兩臺(tái)加熱器時(shí)，hoter_start1和hoter_start2觸點(diǎn)均閉合，當(dāng)加熱器1運(yùn)行時(shí)間最短或

43、在2號(hào)和3號(hào)之間時(shí)，加熱器1啟動(dòng)，否則，說(shuō)明1號(hào)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)不會(huì)啟動(dòng)。當(dāng)需啟動(dòng)3臺(tái)加熱器時(shí)，123號(hào)加熱器均動(dòng)作。若檢測(cè)溫度高于設(shè)定值，則需停止加熱器，停止的過(guò)程和啟動(dòng)過(guò)程類似，總是優(yōu)先停止運(yùn)行時(shí)間最久的加熱器。這就確保了三臺(tái)加熱器運(yùn)行時(shí)間基本一致。第五章 監(jiān)控系統(tǒng)畫面的組態(tài)軟件設(shè)計(jì)5.1 wincc flexible2008簡(jiǎn)介 此程序用wincc flexible進(jìn)行監(jiān)控畫面的組態(tài)，此軟件是西門子公司對(duì)s7-200系列plc程序的專用hmi組態(tài)軟件。wincc flexible 通過(guò)組態(tài)用戶界面完成對(duì)設(shè)備的監(jiān)視控制過(guò)程。使用wincc flexible組態(tài)設(shè)計(jì)的him可實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)備工作過(guò)程

44、的可視化，可以方便地通過(guò)him設(shè)定各種系統(tǒng)參數(shù)，可以方便快捷地顯示報(bào)警和生成過(guò)程值報(bào)表。5.2 畫面及說(shuō)明 進(jìn)入整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程圖，在畫面的下部有對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航按鈕，通過(guò)手指觸摸觸摸下部的按鈕，可以進(jìn)入到對(duì)應(yīng)的畫面中。在“主畫面”中我們能看到整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的工藝流程圖，所有被控制和檢測(cè)的設(shè)備都在該觸摸屏上顯示出來(lái)。主畫面如圖5-1所示。2015-6-1 15:09:375-1主畫面 操作畫面共兩頁(yè)，可以通過(guò)按鈕切換。操作分為手工和自動(dòng)兩種操作模式。當(dāng)切換到手動(dòng)時(shí)，可以對(duì)每個(gè)設(shè)備單獨(dú)進(jìn)行控制。沒(méi)有連鎖條件。當(dāng)然冬季模式是不能加熱器的。當(dāng)切換到自動(dòng)模式時(shí)，我們可以通過(guò)點(diǎn)擊此處的啟動(dòng)停止按鈕來(lái)控制空調(diào)機(jī)

45、組的啟動(dòng)和停止。啟動(dòng)的順序如下：開(kāi)新風(fēng)閥5秒-開(kāi)送風(fēng)機(jī)-25秒-開(kāi)冷水閥或者加熱器。停止的順序相反。關(guān)冷水閥或加熱器2分鐘停送風(fēng)機(jī)5秒-關(guān)新風(fēng)閥。其中排風(fēng)閥和排風(fēng)機(jī)單獨(dú)手動(dòng)啟動(dòng)和停止，但開(kāi)風(fēng)機(jī)前必須先開(kāi)排風(fēng)閥。操作畫面如圖5-2所示。5-2操作畫面泵房設(shè)備的控制： 夏季模式時(shí)，我們是通過(guò)冷水調(diào)節(jié)閥來(lái)控制室內(nèi)溫度的。當(dāng)泵房設(shè)備沒(méi)有啟動(dòng)時(shí)，空調(diào)是不能進(jìn)行降溫的。此時(shí)需要啟動(dòng)泵房設(shè)備。在流程畫面上有泵房設(shè)備的運(yùn)行停止?fàn)顟B(tài)指示，當(dāng)需要啟動(dòng)泵房設(shè)備時(shí)，可以通過(guò)點(diǎn)擊“啟動(dòng)”“停止”按鈕來(lái)啟動(dòng)泵房設(shè)備，在下部會(huì)顯示啟動(dòng)停止的命令是否給出，泵房設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。5-3參數(shù)設(shè)定畫面 在如圖5-3所示的參數(shù)畫面中，

46、可以設(shè)定加濕器的pid控制、送風(fēng)機(jī)風(fēng)速的控制、冷水調(diào)節(jié)閥pid控制。 （1）濕度pid調(diào)節(jié)：pid調(diào)節(jié)分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式，當(dāng)為手動(dòng)時(shí)，此時(shí)的加濕器的開(kāi)度受“手動(dòng)輸出”控制，操作人員可以輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)值來(lái)控制加濕器的開(kāi)度（開(kāi)度的百分比）。當(dāng)為自動(dòng)模式時(shí)，此時(shí)加濕器的開(kāi)度是通過(guò)設(shè)定值和實(shí)際測(cè)量到的回風(fēng)濕度進(jìn)行比較，通過(guò)計(jì)算輸出一個(gè)數(shù)值來(lái)控制。他的最終目的是要保證測(cè)量到的回風(fēng)濕度要和我們?cè)O(shè)定的目標(biāo)濕度相近或相等。所以在pid調(diào)節(jié)中，我們只需要設(shè)定一個(gè)“設(shè)定值”然后切換到“自動(dòng)”模式就可以了。當(dāng)然也可以進(jìn)行手動(dòng)操作。里面的p ,i ,d 參數(shù)不需要進(jìn)行修改。我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的時(shí)候已經(jīng)設(shè)定好了。（2）風(fēng)

47、速度pid調(diào)節(jié)：pid調(diào)節(jié)分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式，當(dāng)為手動(dòng)時(shí)，此時(shí)送風(fēng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速受“手動(dòng)輸出”控制，操作人員可以輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)值來(lái)控制送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速的百分比）。當(dāng)為自動(dòng)模式時(shí)，此時(shí)送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過(guò)設(shè)定值和實(shí)際測(cè)量到的送風(fēng)風(fēng)速進(jìn)行比較，通過(guò)計(jì)算輸出一個(gè)數(shù)值來(lái)控制。他的最終目的是要保證測(cè)量送風(fēng)風(fēng)速要和我們?cè)O(shè)定的目標(biāo)風(fēng)速相近或相等。所以在pid調(diào)節(jié)中，我們只需要設(shè)定一個(gè)“設(shè)定值”然后切換到“自動(dòng)”模式就可以。當(dāng)然也可以進(jìn)行手動(dòng)操作。里面的p ,i ,d 參數(shù)不需要進(jìn)行修改。我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的時(shí)候已經(jīng)設(shè)定好了。（3）冷水調(diào)節(jié)閥pid調(diào)節(jié)：冷水調(diào)節(jié)閥只有在夏季模式下使用，冷水調(diào)節(jié)閥的作用是用來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)

48、的溫度。pid調(diào)節(jié)分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式，當(dāng)為手動(dòng)時(shí)，此時(shí)冷水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度受“手動(dòng)輸出”控制，操作人員可以輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)值來(lái)控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度（開(kāi)度的百分比）。當(dāng)為自動(dòng)模式時(shí)，此時(shí)冷水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度是通過(guò)設(shè)定值和實(shí)際測(cè)量到的回風(fēng)溫度（房間的實(shí)際溫度）進(jìn)行比較，通過(guò)計(jì)算輸出一個(gè)數(shù)值來(lái)控制。他的最終目的是要保證測(cè)量的回風(fēng)溫度要和我們?cè)O(shè)定的目標(biāo)溫度相近或相等。所以在pid調(diào)節(jié)中，我們只需要設(shè)定一個(gè)“設(shè)定值”然后切換到“自動(dòng)”模式就可以了。當(dāng)然也可以進(jìn)行手動(dòng)操作。里面的p ,i ,d 參數(shù)不需要進(jìn)行修改。我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的時(shí)候已經(jīng)設(shè)定好了。結(jié)論本論文講述了基于plc的中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要原理與應(yīng)用，各個(gè)階

49、段的具體工作內(nèi)容如下：（1）收集了中央空調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)展的資料，描述了其從氣動(dòng)控制到繼電器接觸器控制，再到plc控制的各個(gè)發(fā)展歷程，對(duì)目前空調(diào)系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外先進(jìn)研究成果進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)控制系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。（2）分析了空調(diào)制冷、制熱的原理，描述了中央空調(diào)所采用的一般結(jié)構(gòu)。對(duì)變頻器和同步電機(jī)的工作原理做了簡(jiǎn)單的介紹，描述了同步電機(jī)變頻調(diào)速在空調(diào)系統(tǒng)中自動(dòng)控制的重要性。對(duì)現(xiàn)代控制系統(tǒng)最常采用的pid調(diào)節(jié)做了原理性的介紹。（3）在分析空調(diào)原理的基礎(chǔ)上，對(duì)中央空調(diào)控制系統(tǒng)的硬件即mm440變頻器，pt100溫度傳感器、s7-200plc做了介紹，選取了cpu226plc作為主控單元和兩個(gè)模擬量

50、輸入輸出模塊，并對(duì)其技術(shù)規(guī)范參數(shù)進(jìn)行了描述。（4）對(duì)大連鐵路醫(yī)院具體中央空調(diào)控制系統(tǒng)plc程序做了分析，運(yùn)用流程圖描述了其啟動(dòng)過(guò)程的先后順序，以空調(diào)送風(fēng)量為例，設(shè)計(jì)其了pid調(diào)節(jié)梯形圖。對(duì)系統(tǒng)加熱器順序啟停梯形圖進(jìn)行了分析。（5）在plc程序的基礎(chǔ)之上，運(yùn)用wincc flexible軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了組態(tài)，初步設(shè)計(jì)了可應(yīng)用于smart觸摸屏的監(jiān)控畫面。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)了有關(guān)plc的編程組態(tài)知識(shí)，對(duì)于在自動(dòng)化領(lǐng)域廣泛采用的pid調(diào)節(jié)方式有了更深入的理解。致謝 完成這篇文章，我首先要感謝我的授業(yè)恩師劉雨老師，老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，理論結(jié)合實(shí)際，靈活創(chuàng)新的教學(xué)作風(fēng)深刻地感

51、染了我，是老師為我選定了對(duì)我今后工作學(xué)習(xí)有著深遠(yuǎn)意義的論文題目。在我完成論文期間，老師向我講解了同步電動(dòng)機(jī)，同步發(fā)電機(jī)等重要的知識(shí)點(diǎn)，為我提供了中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)和船舶電氣自動(dòng)化有關(guān)的諸多寶貴資料，向我描述了論文的大體構(gòu)架，提出了諸多寶貴的建議協(xié)助我完成了文章最終的定稿。 特別感謝大連宇辰自動(dòng)化公司總經(jīng)理何峰，何總在我完成論文期間為我提供了諸多關(guān)于plc控制的寶貴資料和圖紙，向我講解了plc的編程及組態(tài)方法，為我提供了plc編程組態(tài)軟件，為我提供了去大連華陽(yáng)密封件廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)的寶貴機(jī)會(huì)，使我對(duì)plc的硬件及接線有了概念性的認(rèn)識(shí)，對(duì)我以后的工作學(xué)習(xí)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，是我在plc學(xué)習(xí)道路上的領(lǐng)路人

52、。 感謝所有關(guān)心、支持我的人。參考文獻(xiàn)1 何宗昌. 可編程控制器原理及應(yīng)用m. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.124-127.2 廖常初. plc編程及應(yīng)用m. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.6-16，22，83-108.3 王俊杰 檢測(cè)技術(shù)與儀表m 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2002.58-59，62.4 日本三菱公司。fx系列plc編程手冊(cè)z.1999.5 mitsubishi programmable controller operations manual.2001.6 lequocs. design of ai

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54、#160;on fluid power transaction and control，hongzhou，china，2001.，12-15.8 michel.a.bemier, bernard bourret pumping energy and variable frequency drives december 1999：2021.9 x.huang，m.l.yong , m.l.qian·study on the semi -centralized evaporative cooling air-conditioning systems automation，journal of xi'an university of technology，2011，28.10 中央空調(diào)變頻節(jié)能的應(yīng)用及展望. 福建能源開(kāi)發(fā)與節(jié)約，2000.23，40-41.11 錢明華.變頻調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用j.電氣牽引，2011年第2期12 龔仲華. s7-200系列plc應(yīng)用技術(shù).