790-1_論文-中央空調電氣控制系統(tǒng)設計.

1、中央空調電氣控制系統(tǒng)設計摘要： 該設計針對傳統(tǒng)中央空調調節(jié)方式的局限性，選用西門子PLCS7-200 和 MM430 變頻器 , 充分利用恒v/f 變頻技術，實現(xiàn)對中央空調風機轉速的控制，以此來設計了中央空調送風系統(tǒng)電氣控制線路。文中詳細地介紹了中央空調送風系統(tǒng)電氣控制線路的設計和開發(fā)過程。該設計主要包括兩部分，即硬件的選擇和軟件的設計，硬件選擇主要是對低壓電器控制柜、變頻器、PLC 及擴展模塊等的選擇。軟件設計主要是為滿足中央空調控制要求而編寫的PLC 程序及對一些相關變頻參數(shù)的設置。在此基礎上借助變頻調速技術，讓風機在一定范圍內(nèi)平滑調速，進而使系統(tǒng)由局部送風來滿足織機的濕度要求，而整個車間

2、則按照舒適性空調的要求進行全面送風。由于對電機實現(xiàn)了軟起動，大大降低了起動電流，避免了對電機和電網(wǎng)的沖擊。同時系統(tǒng)還設計了報警和保護功能，使中央空調在發(fā)生異常時，能夠自動報警和停機保護。關鍵詞：中央空調、PLC、變頻調速技術1 引言隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)技術的不斷進步，對于產(chǎn)品的精度要求也不斷提高，生產(chǎn)工藝對車間內(nèi)溫度、濕度、風速、潔凈度等參數(shù)的要求更是越來越高， 因此對恒溫恒濕中央空調的使用要求也就越來越高。改革開放和經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，也加速了我國空調產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這為各種高精度空調工程的實現(xiàn)提供了有力的保證?？諝庹{節(jié)應用于工業(yè)及科學實驗的過程一般稱為工藝性空調，在各行各業(yè)中， 為保證生產(chǎn)

3、的質量和精度，對生產(chǎn)的環(huán)境溫度、相對濕度和清潔度等參數(shù)提出了不同的要求，其中恒溫恒濕中央空調是最常見的一種。2 中央空調送風系統(tǒng)整體方案設計2.1 系統(tǒng)整體設計思想該設計以生產(chǎn)車間為設計背景，生產(chǎn)車間空氣調節(jié)的作用大體可分為二個：其一、滿足生產(chǎn)工藝所適合的溫度、濕度條件；其二、保證生產(chǎn)工人擁有一個良好、健康的工作環(huán)境，這兩點具有同等的重要性。為了保證整個車間的溫、 濕度控制質量，首先需要一個總控開關按照一定控制要求來啟動和關閉中央空調系統(tǒng)，利用中央空調系統(tǒng)內(nèi)部安裝的傳感器，隨時檢測車間和織機的溫、濕度狀況，而后將信號送給控制機構，控制的對象就是幾臺風機，風機啟動之后， 通過一個閥門根據(jù)需要來決

4、定給車間或織機送風，也就是使系統(tǒng)由局部送風來滿足織機的濕度要求，或使整個車間按照舒適性空調的要求進行全面送風，同時根據(jù)需風量的大小，利用變頻技術使局部送風在恒壓狀態(tài)下進行。在 用風量小的情況下，如果一臺風機連續(xù)運行超過一定工作時間，則按照控制要 求自動切換到下一臺風機，即系統(tǒng)具有“風機轉換功能”，避免因一臺風機工作 時間過長，降低生產(chǎn)效率和影響風機工作壽命。 同時，系統(tǒng)啟動時采用軟啟動 來提高系統(tǒng)性能，在應急或檢修時，系統(tǒng)配備手動控制功能，最后，為了保證2-1所示系統(tǒng)安全、順利的工作，還需設置完善的報警功能電擔中央空調全面送:、X基于以上的設計思想，中央空調恒壓送風系統(tǒng)原理圖如圖K f 生廣

5、褥 制口器圖2-1中央空調恒壓送風系統(tǒng)原理圖在該系統(tǒng)設計中，采用了 1# 2#、3#三臺風機，首先由總控來控制電磁 閥YV1,根據(jù)需求啟動和關閉中央空調，平時電磁閥YV2處于失電狀態(tài)，也就是 關閉局部送風閥。中央空調的局部送風或全面送風，由傳感器將檢測到的信號 （采用人工模擬實現(xiàn)）直接送給控制機構，來選擇正確的送風方式。局部送風 和全面送風共用1#、2#、3#三臺風機，一般情況下，三臺風機根據(jù)全面送風 的需求多少，利用變頻器按一定的控制邏輯運行， 使全面送風在恒壓狀態(tài)下進 行。此時處在運行中的織機，當傳感器檢測到其濕度不足時，電磁閥YV2得電, 此時關閉全面送風閥，打開局部送風閥，1#、2#、

6、3#風機開始提供局部送風， 以此來滿足織機的濕度需求，并根據(jù)需風量的大小，利用變頻器使局部送風也 在恒壓狀態(tài)下進行。系統(tǒng)經(jīng)過一段時間的工作，織機濕度合適后，三臺風機再 次轉換為全面送風使用。2.2 系統(tǒng)控制方案的設計與選擇長時間以來，自動控制系統(tǒng)存在著多種控制方式，比如繼電接觸器控制方 式、邏輯電子電路控制方式、單片機控制方式、可編程序控制器 （PLC）控制方 式等四種主要的控制方式。其特點分別如下：（1）繼電接觸器控制的特點該控制電路硬件接線多，體積大，連線復雜，修改困難。觸點開、閉速度 為幾十毫秒，難以實現(xiàn)對控制執(zhí)行速度要求高的場合，而且容易出現(xiàn)觸點抖動。 時間繼電器在限時控制方面，精度不

7、高，易受環(huán)境影響。系統(tǒng)設計、施工、調 試周期長，可靠性與可維護性差，壽命短。因價格低廉，該系統(tǒng)可用于要求不 高的控制場合。（ 2）邏輯電子電路控制的特點該控制電路往往采用一臺電機固定于變頻狀態(tài)，其余電機均為工頻狀態(tài)的方式，難以實現(xiàn)電機機組全部軟啟動、全流量變頻調節(jié)，控制精度較低，工頻啟動時有沖擊，抗干擾能力較弱。（ 3）單片機控制的特點盡管單片機控制優(yōu)于邏輯控制，但在對不同管網(wǎng)調試麻煩，擴展功能時往往要對主電路進行修改，不夠靈活方便。（ 4）可編程序控制器控制的特點PLC （Programmable Logic Controller） 是一種面向生產(chǎn)過程控制的數(shù)字電子裝置，它使用了可編程序的存

8、貯器以存貯指令，用以執(zhí)行諸如邏輯、順序、定時、 計數(shù)及算術運算等功能，并通過數(shù)字或模擬的輸入、輸出接口控制機械或生產(chǎn)過程。這種控制電路跟蹤快、控制精度高、抗干擾能力強、擴展功能靈活方便，可實現(xiàn)恒壓（或變壓）全流量變頻調節(jié)，具有穩(wěn)定性好、高效節(jié)能、調試方便等顯著優(yōu)點。鑒于以上四種方案的特點比較，故該設計采用可編程序控制器控制方式。在硬件設計上，只需確定PLC 的硬件配置和I/O 的外部接線，不需要諸如繼電器之類的固體電子器件和大量繁雜的硬接線電路。當控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)的功能時，只要改變存貯器中的控制程序即可。PLC 的輸入、輸出可直接與交流220V、直流24V等強電相連，并有較強的帶

9、載能力，PLC抗干擾能力強、可靠性高。在PLC 的電源電路和I/O 接口中，還設置了多種濾波電路，以抑制高頻干擾信號。軟件上，PLC 設置了故障檢測及自診斷程序，用來檢測系統(tǒng)硬件是否正常，程序是否正確，便于自動地做出相應的處理，如報警、封鎖輸出、保護數(shù)據(jù)等。通過計算機或編程器可以方便的對PLC 控制程序進行寫入、讀出、檢測、修改等;還可對PLC 的工作進行監(jiān)控，使PLC的操作及維護變得容易。PLC 還具有很強的自診斷能力，能隨時檢查出自身的故障，并顯示給操作人員，使操作人員能迅速檢查、判斷故障原因。由于用軟件編程取代了繼電器硬接線，實現(xiàn)控制，使得工作量大為減少，縮短了施工周期。該系統(tǒng)主要的設計

10、任務就是利用恒壓控制單元使一臺變頻器同時控制多臺風機， 或者循環(huán)控制多臺風機，實現(xiàn)送風的恒定和風機的軟起動，以及風機的工頻與變頻的切換，同時還要能對運行數(shù)據(jù)進行傳輸。根據(jù)系統(tǒng)的設計任務要求，結合系統(tǒng)的使用場所，該設計決定采用“ PLC+變頻器+傳感器”的核心控 制模式。該控制方式靈活方便，具有良好的通信接口，可以方便地與其他的系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，而且由于PLC 產(chǎn)品的系列化和模塊化，所以可靈活組成各種規(guī)模和要求不同的控制系統(tǒng)。同時由于 PLC的抗干擾能力強、可靠性高，因此 該系統(tǒng)能適用于各類不同要求的恒壓送風場合，并且與送風機組的容量大小無 關。該控制方案既有擴展功能靈活方便、 便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)

11、點，又能達到系統(tǒng) 穩(wěn)定性及控制精度的要求。2.3 系統(tǒng)設計內(nèi)容(1)硬件設計要進行硬件的設計，首先要正確選取硬件的組成部分， 硬件選擇主要是對 變頻器、風機機組、傳感器、控制柜及操作臺、PLC及擴展模塊的選擇。由于該系統(tǒng)應用了 PLC,這里需要對控制系統(tǒng)的I/O及地址分配做一定的工作， 除此之外，系統(tǒng)還對主電路、控制電路及變頻調速電路作了具體的設計。(2)軟件設計應用軟件是根據(jù)指令系統(tǒng)及系統(tǒng)功能的要求進行的，因此，選擇的指令系統(tǒng)，其功能好壞對應用系統(tǒng)軟件設計影響很大。 該系統(tǒng)軟件設計，主要是為配 合硬件控制要求編寫的PLC程序及一些相關變頻參數(shù)的設置。當接下來調試 系統(tǒng)時，也主要是對系統(tǒng)中的

12、PLC程序及變頻器關鍵參數(shù)進行一番調試。為了直觀的體現(xiàn)該系統(tǒng)的方案設計，和進一步檢驗設計的正確性，系統(tǒng)借 助自動化系MM430變頻器實驗室已有的控制設備，從實際應用的角度，在正 確連接控制線路的基礎上，通過 PLC編程和MM430參數(shù)設置，簡單的模擬 了一下該系統(tǒng)基本的主要控制功能。3系統(tǒng)硬件設計3.1 系統(tǒng)組成及各部分的分析選擇3.1.1 系統(tǒng)組成系統(tǒng)所需的主要硬件有：軟啟動器、變頻器、風機機組、傳感器、PLC及 擴展模塊、控制柜及操作臺等。其組成框圖如圖3-1所示。(1) PLCPLC是整個變頻恒壓送風控制系統(tǒng)的核心，它要完成對系統(tǒng)中所有輸入 信號的采集、所有輸出單元的控制、恒壓的實現(xiàn)以及

13、對外的數(shù)據(jù)交換。西門子S7-200 PLC系統(tǒng)是緊湊型可編程序控制器。系統(tǒng)的硬件構架由 豐富的CPU模塊和擴展模塊組成，它能夠滿足各種設備的自動化控制需求。S7-200 除具有 PLC 基本的控制功能外,更在以下方面有獨到之處: 功能強大的指令集。豐富而強大的通訊功能。編程軟件的易用性。CPU 226 ， 24 點輸入， 16 點輸出， DC24V， 集成了以下豐富的內(nèi)置功能：高速記速器輸入短暫脈沖捕捉功能高速脈沖輸出 I/O 硬件中斷事件 PID控制，PID自整定功能支持多種工藝配方 數(shù)據(jù)記錄（歸檔）。選擇 PLC 時，考慮到了西門子PLC S7-200 的指令執(zhí)行速度、指令豐富程度、 內(nèi)存

14、空間、通訊接口及協(xié)議、帶擴展模塊的能力和編程軟件方便等多方面因素。所以,系統(tǒng)選用了西門子PLC S7-200 作為中央空調送風系統(tǒng)的程序控制平臺。（ 2）變頻器和風機機組變頻器和風機機組作為系統(tǒng)的執(zhí)行機構，完成系統(tǒng)對外的送風量輸送。風機是輸出環(huán)節(jié)，變頻器是對風機進行轉速控制的單元，變頻器根據(jù)傳感器送來的控制信號改變風機的運行頻率，從而完成對風機的轉速控制。MM430為水泵和風機的專用型變頻器，功率為7.5kw250kw,三相交流電源（380v480v）,內(nèi)置PID控制器，具有6個數(shù)字輸入，2個模擬輸入， 1 個用于電動機過熱保護的PTC/KTV 輸入； 2 個模擬輸出，3 個繼電器輸出，是 S

15、7-200 自動化系統(tǒng)的理想配套設備；從7.5kw 至 250kw 的變頻器都具有統(tǒng)一的控制方法和I/O 界面。MM430 調速系統(tǒng)的電機使用了專用于變頻調速的進口西門子三相異步電動機， 250kW ， 4 極 380V 進線。（ 3）傳感器傳感器直接對系統(tǒng)中的各種信號進行采集，得出對執(zhí)行機構的控制方案，通過變頻調速器和接觸器對執(zhí)行機構（即風機）進行控制。該設計主要是將織機濕度信號變成模擬量信號。在運行過程中，當傳感器出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)有可能開啟所有的風機，而此時的用風量又達不到，出現(xiàn)這樣的情況時，關閉所有風機并進行報警。（ 4）軟啟動器當系統(tǒng)采用手動或變頻固定方式運行時，如果電機的功率較大，不

16、允許直接啟動時，需采用軟啟動器進行降壓啟動。在選擇軟啟動器時，注意了與電機的額定功率、額定電流相匹配。當系統(tǒng)的自動部分出現(xiàn)問題時，而此時的送風又不能中斷,因此手動啟動是系統(tǒng)不可缺少的組成部分。（ 5）控制柜及操作臺控制柜內(nèi)裝有空氣開關、交流接觸器、快速熔斷器、三相進線電抗器、MM430 變頻器、出線電抗器、S7 200PLC 等主器件，柜門裝有指示燈、顯示儀表等。操作臺上需裝有各種指示燈、按鈕、電壓表，電流表，頻率顯示儀5表等，便于觀察和記錄。計算機內(nèi)安裝MM430變頻器調試軟件和S7200PLC 編程軟件。(6)報警裝置作為一個控制系統(tǒng)，報警是必不可少的重要組成部分。由于該系統(tǒng)能適用 于不同

17、的送風領域，所以為了保證系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)的運行，防止因電機 過載、變頻器報警、電網(wǎng)過大波動等故障，因此系統(tǒng)必須要對各種報警量進行 監(jiān)測，由PLC判斷報警類別，進行顯示和保護控制，以免造成不必要的損失。以上就是對系統(tǒng)所需設備的簡單分析及選擇，這項工作正確合理與否關系 著整個系統(tǒng)的工作性能和狀態(tài)。3.2 系統(tǒng)電氣控制原理圖3.2.1 系統(tǒng)主電路圖圖3-2所示為電氣控制系統(tǒng)主電路圖。三臺風機分別為 M1、M2、M3。 接觸器KM1、KM3、KM5分別控制M1、M2、M3的工頻運行；接觸器KM2、 KM4、KM6分另U控制 M1、M2、M3的變頻運行；FR1、FR2、FR3分另U為三 臺風機過載保

18、護用的熱繼電器； QS1、QS2、QS3、QS4分別為變頻器和三 臺風機主電路的隔離開關；FU1為主電路的熔斷器，VVVF為西門子MM430 變頻器。在QS1、QS2、QS3、QS4隔離開關閉合的情況下，若 KM1得電吸合， 風機M1起動，執(zhí)行全面送風，當需局部送風，變頻運行時， KM2得電閉合， 同時斷開KM1 ,風機M1執(zhí)行變頻調速的局部送風。同理，風機 M2、M3在 系統(tǒng)需要時，按照要求起停。國3-2系統(tǒng)主電路囪3.2.2 系統(tǒng)控制電路圖圖3-3所示為電氣控制系統(tǒng)控制電路。圖中 SA為手動/自動轉換開關， SA打在1的位置為手動控制狀態(tài)；打在 2的狀態(tài)為自動控制狀態(tài)。手動運行 時，可用按

19、鈕SB1SB8控制三臺風機的啟/停和電磁閥YV2的通/斷；自動 運行時，系統(tǒng)在PLC程序控制下運行。圖3-3的HL10為自動運行狀態(tài)電源指示燈，Q1.0-Q1.7為PLC的輸出 繼電器，旁邊的4、6、8等數(shù)字為接線編號。圖3-3系統(tǒng)控制電路圖3.3 PLC外圍接線圖選用主機為CPU226 （24入/16繼電器輸出）一臺，由于系統(tǒng)需要4個輸 入端口，12個輸出端口，但所選設備西門子 PLC與MM430之間本身占用了16個輸入端口，7個輸出口，因此這里加上一臺擴展模塊 EM222(8繼電器輸 出)，再擴展一個模擬量模塊 EM235 (4AI/AO )，整個PLC系統(tǒng)的配置如圖3-4 所示。PLC外

20、圍接線圖，如圖3-5所示。當織機濕度不足時，傳感器信號 SA1 被觸動，I1.0為1。圖3-4 PLC系統(tǒng)組成72 lh I ft 2022澳擬屯田信號24DC一 hi 9 r-電廣一 十 二二三T F F F zooo22OAC肥,.C PU226卜65TT人至我器歸.率信號輸入描圖3-5 PLC外圍接線圖3.4控制系統(tǒng)的I/O地址分配控制系統(tǒng)的輸入/輸出信號的名稱、代碼及地址編號如表3-1和表3-2所示表3-1輸入/輸出信號的代碼及地址編號名稱代碼地址編碼變頻器合閘指令SB1I0.0變頻器分閘指令SB2I0.1變頻器啟動指令SB3I0.2變頻器停止指令SB4I0.3急停SI0.4合閘反饋K

21、MI0.5正反轉指令SA1I0.6故障SA2I0.7變頻器合閘KA1Q0.0變頻器運行KA2Q0.1柜合閘指7KHG1Q0.2臺合閘HG2Q0.3正反轉KA3Q0.4柜故障指7KHY1Q0.5臺故障HY2Q0.63.5系統(tǒng)外圍接線圖” 一. 一二 0 = 7 1 161X1023I中。山工訪1一 =_* 工產(chǎn)口MWU3O£且內(nèi)*.溜m醫(yī)S6 察緒A國槨矍醫(yī)表3-2輸入隔出信號的代碼及地址編號（續(xù)表）名稱代碼地址編號輸入信號局部送風傳感器信號SA3I1.0變頻器報警信號SuI1.1消鈴按鈕SB9I1.2試燈按鈕SB10I1.3模擬量電壓值UpAIW0輸出信號1#風機工頻運接觸器及指示燈

22、KM1,HL1Q1.01#風機工頻運接觸器及指示燈KM2,HL2Q1.12#風機工頻運接觸器及旨示燈KM3,HL3Q1.22#風機工頻運接觸器及旨示燈KM4,HL4Q1.33#風機工頻運接觸器及指示燈KM5,HL5Q1.43#風機工頻運接觸器及指示燈KM6,HL6Q1.5局部/全面送風轉換電磁閥YV2Q1.6局部送風報警指示燈HL9Q1.7報警電鈴HAQ0.7控制變頻器頻率電壓信號VfAQW0如圖 3-6 所示， 控制系統(tǒng)使S7-200 PLC 控制 MM430 變頻器,由變頻器直接控制 M1 、 M2、 M3 三臺風機的運行。4 系統(tǒng)軟件設計與調試應用軟件是根據(jù)指令系統(tǒng)及系統(tǒng)功能的要求進行的

23、。鑒于該設計的控制方案，系統(tǒng)適時的選用了西門子S7-200PLC 及 MM430 變頻器，配合硬件共同實現(xiàn)系統(tǒng)的各方面工作要求。西門子 S7-200PLC 的編程語言是STEP 7-micro/win32 ， 它是用于S7-200系列 PLC 進行編程、調試的全新軟件，該軟件可以運行于通用微機中，在WINDOWS 環(huán)境下進行語言編程。將它通過計算機的串口和一根PC/MPI 轉接 電 纜 與 PLC 的 MPI 口 相 連 ， 即 可 進 行 相 互 間 的 通 信 。 通 過 STEP-7micro/win32 編程軟件，不僅可以非常方便的使用梯形圖和語句表等形式進行離線編程，經(jīng)過編譯后通過轉

24、接電纜直接下載入PLC 的內(nèi)存中執(zhí)行，而且在調試運行時，還可以在線監(jiān)視程序中的各個輸入輸出或狀態(tài)點的通斷狀況，甚至進行在線修改程序中的變量，給調試工作也帶來極大的方便。STEP7-micro/win32 軟件的一個特點是調試功能很強大，不僅能在線讀取數(shù)據(jù)， 而且能在線修改過程數(shù)據(jù),對于調試大型復雜控制程序非常有效。STEP7-micro/win32 軟件還附帶一些控制程序模塊，如PID 調節(jié)模塊，這些模塊可以從主控制程序中直接調用，以便實現(xiàn)不同的功能。STEP 7-micro/win32 軟件工具包采用模塊化的程序設計方法，它采用文件塊的形式管理用戶編寫的程序及程序運行所需的數(shù)據(jù)。該工具軟件包

25、為S7-200 CPU 與其它系統(tǒng)部件（如觸摸屏、變頻器）的使用提供了便利。4.1 系統(tǒng)工作過程分析正常情況下，中央空調的風機機組按照程序要求工頻運行，給車間全面送風，若傳感器檢測到織機濕度不足時，啟動報警指示，關閉全面送風，開啟局部送風，此時啟動自動變頻運行方式，首先使1#風機變頻運行，在1#風機工作過程中，變頻器根據(jù)送風信號的變化通過PID調節(jié)器調整1#風機的轉速來控制風量。 若用風量繼續(xù)增加，變頻器輸出頻率達到上限頻率時，仍達不到設定要求， 那么同時起動2#風機變頻運行，若還達不到設定要求，那么也同時起動3#風機變頻運行，這樣三臺風機共同變頻送風，直至滿足織機濕度要求，報警指示消失，同時

26、系統(tǒng)再次起動全面送風，工頻運行，循環(huán)工作。當用風量較小的時候，系統(tǒng)按照“先起先?！痹瓌t逐臺關閉處于工頻或變頻運行的風機。4.2 PLC 程序設計該系統(tǒng)的程序是建立中央空調恒壓送風方案基礎上的,是按照PLC 應用的步驟開發(fā)完成的。程序控制的目的是實現(xiàn)整個送風系統(tǒng)的恒壓運行，為此必須控制變頻器的頻率以及三臺風機的順序投入與切除，以此保證系統(tǒng)的安全性與可靠性。該程序共分為三部分：主程序、 子程序以及中斷程序。把邏輯運算及報警處理等放在主程序，系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，這樣可以節(jié)省掃描時間。利用定時器中斷功能實現(xiàn)PID 控制的定時采樣及輸出控制。PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設計

27、的重要內(nèi)容。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID 控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。全面送風時系統(tǒng)設定值為滿量程的 70%，局部送風時系統(tǒng)設定值為滿量程的90%，在該系統(tǒng)中，只是用比例（P）和積分（I）控制，其回路增益和時間常數(shù)可通過計算初步確定，但還需要進一步調整以達到最優(yōu)控制效果。PID 控制器參數(shù)的整定步驟如下：（ 1）首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作。（ 2） 僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應出現(xiàn)臨界振蕩，記下此時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期。（3）在一定的控制度下通過公式計算得到 PID控制器的參數(shù)。常規(guī) PID 參數(shù)整定的理論方法要有對象準確的數(shù)學模型，但

28、這對大多數(shù)的工業(yè)控制系統(tǒng)是難以做到的。因此通常的做法，可以通過實驗的方法來整定PID 參數(shù)。該系統(tǒng)的PID 參數(shù)整定采用現(xiàn)場實驗整定法。現(xiàn)場實驗整定法，是人們在長期的工程實踐中，從各種控制規(guī)律對系統(tǒng)控制質量的影響的定性分析中，總結出來的一種行之有效，并且得到廣泛應用的工程整定方法。在現(xiàn)場的應用中，將調節(jié)器的整定參數(shù)按先比例、后積分、最后微分的程序置于某些經(jīng)驗數(shù)值后，把系統(tǒng)閉合起來，然后再作給定值擾動，觀察系統(tǒng)過渡過程曲線。若曲線不夠理想，則改變調節(jié)器的S、Ti和Td值，進行反復湊試，以尋求“最佳”的整定參數(shù)，直到控制質量符合要求為止，從而確定 PID 的參數(shù)。在具體整定時，令PID調節(jié)器的Td

29、=0, Ti=s,使其成為純比例調節(jié)器。比例度S按經(jīng)驗數(shù)據(jù)設置，如表4-1 （常用過程控制系統(tǒng)控制器的參數(shù)經(jīng)驗范圍） 。整定純比例控制系統(tǒng)的比例度，使系統(tǒng)達到4:1 衰減振蕩的過渡過程曲線，然后，再加積分作用。在加積分作用之前，應將比例度加大為原來的1.2倍。 將積分時間由大到小進行調整，直到系統(tǒng)得到4:1 衰減振蕩的過渡過程曲線為止。該系統(tǒng)初步確定的增益和時間常數(shù)為:增益 Kc=0.25;采樣時間Ts=0.2s;積分時間Ti=30min.表4-1常用過程控制系統(tǒng)控制器的參數(shù)經(jīng)驗范圍調節(jié)器 參數(shù)、 控制系統(tǒng)、5Ti/minTd/min風量20%80%壓力30%70%0.4 3流量40% 100

30、%031程序中使用的PLC元器件及其功能如表42所列表42程序中使用的元器件及功能器件 地址功能器件 地址功能VD100過程變量標準化值T37工頻增加風機濾波時間控制VD108PI計算值T38工頻減少風機濾波時間控制VD112比例系數(shù)T39工頻/變頻轉換邏輯控制VD116采樣時間M0.0故障結束脈沖信號VD120積分時間M0.1風機變頻啟動脈沖VD124微分時間M0.3轉換風機變頻啟動脈沖VD204變頻器運行頻率卜.限值M0.4.復位當前變頻運行風機脈沖VD208全面送風變頻器運行頻率上限值M0.5當前風機工頻運行啟動脈沖VD212局部送風變頻器運行頻率上限值M0.6新風機變頻啟動脈沖VD25

31、0PI調節(jié)結果存儲單元M2.0風機工頻/變頻轉化邏輯控制VD300變頻工作風機的風機號M2.1風機工頻/變頻轉化邏輯控制VD301工頻運行風機的風機總臺數(shù)M2.2風機工頻/變頻轉化邏輯控制VD310轉換風機時間存儲器M3.0故障信號匯總T33工頻/變頻轉換邏輯控制M3.1變頻器故障消鈴邏輯T34工頻/變頻轉換邏輯控制M3.2織機濕度不足消鈴邏輯4.2.1系統(tǒng)運行主程序11系統(tǒng)運行主程序首先要使擴展模塊（通訊模塊、A/D模塊等）、變頻器等設 備與PLC的數(shù)據(jù)傳輸正常。同時在系統(tǒng)運行過程中要及時進行故障檢測，以 防止設備損壞和意外發(fā)生；當出現(xiàn)故障時，要及時進行報警輸出，方便維修人 員維修，有利于系

32、統(tǒng)恢復正常工作。無故障情況下，系統(tǒng)自動啟動后，進行恒 壓控制。其參考程序梯形圖如圖 4-1所示。網(wǎng)絡i第倬LM力I IC )tO.OKUMIUIQP.G網(wǎng)書4變證招心仙ro.2MrtftQfl. I網(wǎng)由斗臺閘以慣VD20SW.5QIK2- CDQ0.3CJm.杼qd.4- IC )河空故障艮制KL510.7Q05- I II11C)C3網(wǎng)絡7曰乜網(wǎng)始化，為%'始化寸程序>>HU lEN網(wǎng)格8時就；京而送鳳給定加口 71.1IL0MOV R FNENGINOUTr.|1-VDIIWMOV RFN - EXJflN口 LFT-VDIM網(wǎng)絡9上電和被3華束用用4機LI存儲襦SMO

33、JNC_B. IFN FNOrnnVH制H)-rNOUT -V(i3(X)M洛變頻器賴率上限時增加風機沌洗22產(chǎn)生卜臺風機受預運行后動信號M0.6C )M2.2(1pM2.0COM絡23年位r作的隗機”以 VB300l>f IMOV_B EN ENOOUT-VB301IM給24 個變城風機運行的持續(xù)時再判斷VB30ISM0.4vuniiHVD3I0M絡25 3h時間啊,叼產(chǎn)生下一臺風機的變坂啟助信號vm ioM03C )MOVJ)WEN ENOOUT-VD3I0司*26有丁械風機運行時.復位VD3I0 VB30I0I MOV_DWKN - ENOU-1NOl T7D"Q可絡27

34、 I號采受箱運行控制邏輯SM0.1VB300|=BM3.04/卜M4.0VI-QI.OMM0.0M0.6d HQ1.IM舟2X 2號東企鈍運打控融理軌M0.6網(wǎng)絡29 ?號東變W運行控劄邏箱VIB(X)I二 EM3.0M0444QI.2MQI.3()M3.0M0.6VB30UM絡W 1號案，蚓運行控制顯發(fā)VB301M0.5VB3(X)MO 44/卜QI.4QI5 :)1 HK=«QI.OVBWOT H1=»0vnwiQI IVIM. Il c 1M3. I圖4-1系統(tǒng)主程序4.2.2 系統(tǒng)運行子程序系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序程序中完成，這樣可節(jié)省掃描時間。其梯形圖

35、如圖4-2所示。> VIJ Vk,|RN!< >1ZOUT匹，口 V 10 pz = zi£bfr< j11SJOU 1.1 N；N 呻 CM).Vrj?:4llHMOV F.zEfO1Zt >1. IT>J1 J:KKCItl -VVT>Z134J.33 一21*，7 IY EM-Z-fl NSLTH =v r»i 12ntCv it|¥M-gOl TITJH-VO B C 電-J八" R.TVhJ啊 ZCgcalJir1m ”一1- Y1，l 2"宿 icw二r，ARM- nzcZOUTJ0 41

36、*1vm 工 wMC»r R.EZ口 ZCJZOUT200 1m nil rUJNRZ1*1zF.VMTUiwr_o-UJ T14.2.3 系統(tǒng)運行中斷程序利用定時器中斷功能實現(xiàn) PID控制的定時采樣及輸出控制，全面送風時 系統(tǒng)設定值為滿量程的70%,局部送風時系統(tǒng)設定值為滿量程的 90%。其梯 形圖如圖4-3所示。 17制 1 產(chǎn)”小如I +心T山中SMQ (JK LJH 晅/ENOINOUTEN舊ZCINOUT1Hf e.111IAIWO ACl> 一111一八CD4ENCINI 1N2CL i.1AC 1 32OULLU1ACaMOV K liiM- UNOINOt J

37、Ir|ACXI VC 14MI>產(chǎn)m 34RR 11rmi.1 4M1PJvmiio =II 一"IM< >V R 卜六21，INOl PT-1一人sVil 1 (IM 'll1 I/HNKM<1INIIN 2OUT-1VD 1 U8 一32000.0 q*1一人匚0圖4-3系統(tǒng)中斷程序4.3 MM430參數(shù)設置常規(guī)中央空調的風機為恒轉速，即基本上以額定轉速運行。該系統(tǒng)為了配 合PLC使風機變頻運行，采用了 MM430變頻器，MM430為風機專用型變頻 器，通過改變電機的轉速可降低電耗，改善設備運行。為使該系統(tǒng)風機可靠運 行，就要對MM430參數(shù)進行精

38、確的設置。4.3.1 設置參數(shù)流程系統(tǒng)要對變頻器進行正確的參數(shù)設計， 首先要編輯變量符號，輸入和編輯 程序，編譯。在完成編程計算機與 CPU通訊之后，下載程序，對此進行運行 和調試。然后合閘操作，最后輸入?yún)?shù)。其參數(shù)設置流程圖如圖4-4所示。4-4 參數(shù)設置流程圖4.3.2 參數(shù)設置（ 1）恢復工廠設置為了把所有參數(shù)復位到工廠缺省設置值，對下列參數(shù)進行以下設定：設定 P0010 = 30 ； P0970 = 1 。（ 2）快速調試用戶的參數(shù)訪問級一般采用標準級，故設P0003=3 ，要快速調試，P0010=1 。為了使變頻器的參數(shù)設置與所用電機相吻合,根據(jù)風機額定電壓380V,額定電流15.0

39、0A,額定功率250KW,電機額定頻率50.00HZ ,電機額定轉速 1450r/min ，故設：P0304=380V ， P0305=15A ， P0307=7.5 ，P0310=50HZ ， P0311=1450 。電流、電壓、頻率、功率都參照了電機上的名牌上額定數(shù)據(jù)，有效的提高了系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。（ 3）運行指令選擇命令源端子，即終端數(shù)字輸入，設P700=2 。當從 P0700 = 1 變成P0700 = 2 時，使所有的數(shù)字量輸入設定成缺省設置。（ 4）正反轉指令風機正向運行使P701=2 ,反向運行使P702=12。（ 5）故障輸出傳動裝置故障激活時，使P732=52.3 。

40、其詳細的參數(shù)設置如下：（ 1）恢復工廠設置P0010=30/ 調試用的參數(shù)P0970=1/ 復位為工廠設置值（ 2）快速調試P0003=3 / 用戶的參數(shù)訪問級（標準級 ）P0010=1/ 快速調試P0304=380V/ 電機額定電壓380VP0305=15A / 電機額定電流15.00AP0307=250/ 電機額定功率250KWP0310=50HZ/ 電機額定頻率50.00HZP0311=1450/ 電機額定轉速1450r/minP3900=2 /“快速調試”結束，進行電動機計算和 I/O 復位（ 3）運行指令P700=2 /選擇命令源端子（終端數(shù)字輸入）P701=2 ON/OFF1/數(shù)字

41、輸入1的功能（正向運行）（ 4）正反轉指令P702=12 / 數(shù)字輸入2的功能（反向運行）P1110=0 / 禁止負向的頻率給定值（ 5）故障輸出P732=52.3/ 數(shù)字輸出2 的功能（故障輸出）（ 6）模擬量輸入P756=0 /ADC 的類型P757=0 /ADC1 輸入特性定標的值x1V/mAP758=0 /ADC1 輸入特性定標的值y1P759=10 /ADC輸入特性定標的值x2V/mAP760=100 /ADC輸入特性定標的值y2P1000=2 /選擇模擬給定值1P1070=755 ： 0 /CI ：主給定值（ 7）模擬量輸出 電流輸出P776.0=0 /DAC 類型P777.0=0 /DAC輸入特性定標的值x1P778.0=0 /DAC輸入特性定標的值y1P779.0=100/DAC輸入特性定標的值x2P780.0=15 /DAC輸入特性定標的值y2P2002=15 A /基準電流 轉速輸出P776.1=0