模塊式空調機的控制系統(tǒng)設計

模塊式空調機的控制系統(tǒng)設計摘要隨著當今世界形式的不斷復雜以及國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們的生活質量以及生活水平都得到了顯著的提高，各大工業(yè)領域也開始往信息化程序化的方面靠攏，模塊式空調系統(tǒng)作為老牌傳統(tǒng)工業(yè)，在生活中的各個領域都有著非常廣泛的應用。大至各種企業(yè)，小至一些便利店，都有安裝著模塊式空調系統(tǒng)。為了減少不必要的開支和浪費，帶來更大的效益，大家希望模塊式空調系統(tǒng)在原有的基礎上能夠做到更加的節(jié)能減排。根據(jù)此要求的情況下，設計一款基于PLC的模塊式空調控制系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由變頻器，溫度變送器，風機機組和可編程控制器組成。通過PLC自身的優(yōu)勢做到節(jié)能減排的同時又保持了模塊式空調的舒適屬性。關鍵詞：可編程控制器；變頻器；模塊式空調AbstractWiththecomplexityoftheworld'sformandtherapiddevelopmentofnationaleconomy,people'squalityoflifeandlivingstandardshavebeensignificantlyimproved,eachbigindustryalsobegantoinformatizationproceduralaspects,modularairconditioningsystemasanoldtraditionalindustry,ineveryfieldoflifehasaverywideapplication.Fromavarietyofenterprises,assmallassomeconveniencestores,haveinstalledmodularairconditioningsystems.Inordertoreduceunnecessaryexpensesandwasteandbringgreaterbenefits,wehopethatthemodularairconditioningsystemcanachievemoreenergysavingandemissionreductionontheoriginalbasis.Accordingtothisrequirement,aPLC-basedmodularairconditioningcontrolsystemisdesigned.Thesystemismainlycomposedoffrequencyconverter,temperaturetransmitter,fanunitandprogrammablecontroller.ThroughPLC'sownadvantagestoachieveenergysavingandemissionreductionwhilemaintainingthecomfortableattributesofmodularairconditioning.Keywords:programmablecontroller;frequencyconverter;modularairconditioning

目錄315911.1研究背景與意義 緒論1.1研究背景與意義隨著工業(yè)控制技術的飛速發(fā)展，特別是可編程邏輯控制器技術在工業(yè)領域的應用，工業(yè)系統(tǒng)的控制方式發(fā)生了顯著的變化。模塊式空調系統(tǒng)作為傳統(tǒng)工業(yè)，模塊式空調系統(tǒng)歷經(jīng)了很長時間的發(fā)展，并在許多領域上都有著極大的應用。大型企業(yè)對空氣溫濕度、透風和清潔度的要求更高?？盏恼{節(jié)控制系統(tǒng)涉及范圍廣泛，控制任務實現(xiàn)非常復雜[1]。隨著時代的發(fā)展，模塊式空調系統(tǒng)也越來越得到普及，應用在各大超時，寫字樓，博物館里，然而生活質量變好的同時也擺脫不了能源損耗的問題。隨著智能建筑的不斷發(fā)展，節(jié)能減排這個問題儼然成為了國家的戰(zhàn)略目標之一。作為歷史悠久的產品設備，模塊式空調系統(tǒng)也經(jīng)歷了歷史的更迭，在不斷的創(chuàng)新中尋找更加節(jié)能有效的控制方法，節(jié)省人力物力的消耗，逐步做到節(jié)能減排的效果，如今通過可編程控制器PLC的控制，能夠通過系統(tǒng)檢測盡可能的減少不必要的損害，節(jié)約能源[2]。模塊式空調系統(tǒng)應用的區(qū)域越來越大，也使得它有更好的發(fā)展前景以及更廣的發(fā)揮空間，系統(tǒng)智能化和規(guī)范化也不斷地提高，在提高可操作性的同時也盡可能保留了它原有的舒適性。模塊式空調系統(tǒng)在現(xiàn)代樓宇的設備系統(tǒng)中有著很高的地位，是樓宇自控系統(tǒng)的主要監(jiān)控對象之一。但是相對的，也有著能耗過高的問題存在。模塊式空調控制系統(tǒng)是對室內溫度，濕度進行監(jiān)測，以及建筑中的各種環(huán)境影響的參數(shù)，再對模塊式空調進行最優(yōu)控制，使環(huán)境可以達到想要的溫度效果，使其能夠在準確運作，同時盡可能降低不必要的損耗，達到節(jié)能的目的。而且它的對象也是難以確定的，比如人員流動量、設備過熱、空調系統(tǒng)有很大的滯后性。而模塊式空調系統(tǒng)處于運轉狀態(tài)時，控制系統(tǒng)應該是能夠對系統(tǒng)進行實時控制的。所以，如果要具備優(yōu)異的控制效果，又要對能耗有所要求，就必須設計一個功能齊全，并且能夠對目標環(huán)境狀況實時反應的系統(tǒng)。目前，模塊式空調系統(tǒng)損耗高，節(jié)能減排勢在必行，因此空調系統(tǒng)控制的研究具有廣泛的意義[3]。1.2模塊式空調控制方式模塊式空調控制方式的發(fā)展大致可以分成三類1.2.1繼電器控制是繼電器控制模塊式空調系統(tǒng)是早期時候最常用的控制方式，當時智能化還未普及，繼電器控制能夠實現(xiàn)最低要求的電氣系統(tǒng)基本運行控制，但是其只能實現(xiàn)一些比較簡單的控制，反應較慢，無法像現(xiàn)在一樣實現(xiàn)實時監(jiān)控的效果，同時因為繼電器的損壞頻率很高，也造成了一定的成本浪費，同時也因為系統(tǒng)操作繁瑣復雜而慢慢被淘汰。1.2.2DCC控制DCC控制是繼電器以后的另一種控制方式，它存在著一定的智能化，比起繼電器控制模塊式空調，DCC控制模塊式空調系統(tǒng)操作有著一定的簡化，但其因為沒有相對獨立的指令系統(tǒng)和指令庫，對模塊式空調系統(tǒng)的控制只能通過其內部模塊的固定組合，配置來實現(xiàn)控制功能，DCC控制的整體靈活性相對較差，應用范圍較小。1.2.3PLC控制PLC可編程控制器是一種可編程邏輯存儲器，其結構一般由中央處理器(CPU)、存儲器、輸入輸出單元、電源、I/O擴充電路、數(shù)據(jù)通信電路等部件組成。采用了PLC控制器，使用者就能夠根據(jù)自身的需要以和個人愛好完成程序編寫、邏輯技術、定時、計數(shù)等一系列的操作，而PLC可編程邏輯控制器則是一款專為現(xiàn)代制造業(yè)環(huán)境使用的數(shù)字運算電子系統(tǒng)。它利用可編程寄存器，在其數(shù)據(jù)庫內存中進行邏輯計算、序列管理、定時、計量和算術運算等計算指令，并利用數(shù)字量或模擬量的輸入輸出來調控各種機器或設備的制造流程。通過采集數(shù)字量，模擬量信號，經(jīng)過內部CPU的運算與處理，再將模擬量或者數(shù)字量的信號傳輸給設備，從而實現(xiàn)了智能化控制。同時PLC控制有著諸多的有點，其可靠性強，運算能力強大，系統(tǒng)智能化突出，而且性價比很高，能夠滿足用戶的自身的要求與需要。同時PLC還逐漸加入了觸摸屏的結構，通過系統(tǒng)的編程傳輸?shù)浇M態(tài)上通過觸摸屏可以將系統(tǒng)在機器上模擬出來，實現(xiàn)了高度智能化和實時監(jiān)控[6]。1.3課題研究主要內容本課題主要研究基于PLC控制的模塊式空調系統(tǒng)的設計，對于PLC控制模塊式空調為主體，實現(xiàn)簡單的溫度控制以及警報系統(tǒng)的設計。課題主要以一下幾點問題進行研究：(1)基于PLC控制的模塊式空調控制系統(tǒng)的設計要求(2)模塊式空調控制系統(tǒng)的組成(3)模塊式空調控制系統(tǒng)和PLC的軟硬件選擇(4)模塊式空調控制系統(tǒng)的實現(xiàn)與調試1.4課題章節(jié)第一章，緒論。著重闡述了基于PLC的模塊式空調控制系統(tǒng)課題研發(fā)的研究背景及其科研意義，以及對于模塊式空調控制的發(fā)展史進行了簡單的描述，并且再次介紹了本課題需要完成的目標以及需要研究的問題。第二章，PLC的介紹。主要對于PLC可編程控制器的歷史以及發(fā)展進程進行一個簡要的介紹，并且了解PLC的簡單結構構成。第三章，PLC控制模塊式空調的原理。簡要闡述PLC控制模塊式空調的原理與構成，畫出系統(tǒng)實現(xiàn)框圖，并在此框圖的基礎上進行細化的研究，從而使其達到設計的要求。第四章，基于PLC模塊式空調控制系統(tǒng)硬件設計。對模塊式空調系統(tǒng)進行硬件設計，構思出其電氣原理圖。第五章，基于PLC模塊式空調控制系統(tǒng)軟件設計。設計了模塊式空調控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡構成。第六章，系統(tǒng)調試與實現(xiàn)。調試系統(tǒng)，完善設計方案，使其達到設計的要求。2PLC的介紹2.1PLC的發(fā)展進程在最原始的生產過程中，對于大量開關順序的控制，是采用氣動和電力控制方式來加以完成的，這類方式對于傳統(tǒng)工業(yè)生產上的控制比較單一，而且相對繁瑣。直到1968年，美國GM公司才提出了更換后續(xù)繼電器控制設備的技術需求，次年，美國數(shù)碼公司又研制了一種同時使用集成化系統(tǒng)和計算機技術的控制器設備，并首次采用高度程序化的手段使用于電氣監(jiān)控，這也正是美國第一代可編程控制器。20世紀70年代中后期，可編程控制器已達到了實用化發(fā)展的新階段，而在當時，計算機又具有空前的發(fā)展趨勢，已經(jīng)完全能夠將可編程控制器和電子計算機技術相結合，并將其發(fā)展到了一種全新的高度，使其功能與計算速度，操作速度都有了一個質的飛躍。小巧的體型，極快的運轉和計算速度，再加上有著十分可靠的抗干擾能力，相比之前不容易因為外在干擾而發(fā)生控制遲滯的現(xiàn)象。數(shù)字量以及模擬量運算，再加上擁有這PID功能，這些都賦予了這個新興產物極高的性價比，使得其在工業(yè)控制領域爆火，也為其在現(xiàn)代工業(yè)中的顯著地位奠定了基礎。20世紀80年代到90年代中期，也是國內外PLC技術開發(fā)速度最快的時期，這個時期的PLC在數(shù)據(jù)處理方面的各項數(shù)據(jù)都有著飛速的增長，有著超高的數(shù)據(jù)處理能力，信號處理和過程控制方面也得到了極大的提升。PLC也由此開始大規(guī)模走進人們的視野，并同時進入流程控制領域，在部分領域上甚至代替了當時流程控制系統(tǒng)領域中占據(jù)了主導地位的DCS控制系統(tǒng)。我國對于可編程控制器的研究與應用，最早可以追溯到20世紀80年代末，最開始的時候我國從國外大量引進他們的可編程控制器，并且不斷加強各大企業(yè)各大領域中對于PLC應用的比重，時至今日，我國對于中小型的可編程控制器生產有著完全的自主性以及自主能力，可以完成自主生產以及研究，全國多處地方都有著大大小小的生產廠商，由此可以看出隨著自動化在各個領域的不斷深入，以及科技的不斷進步，PLC在我國的市場前景也會更加光明，PLC在工業(yè)制造領域甚至以后其他的各個領域可能也會有更大的發(fā)展空間。21世紀以后，PLC技術與電子芯片技術的結合，已經(jīng)在各行各業(yè)的生產中得到了應用，我國PLC技術發(fā)展相比于西方國家來說是起步較晚的，但經(jīng)過國內技術研發(fā)人員的不斷學習和積累，PLC在工業(yè)控制領域已得到了廣泛應用，同時也出現(xiàn)了一批優(yōu)秀的國產PLC品牌。時至今日，國產PLC品牌在國際市場上有了一定的占比，但距離一流PLC仍有一定的差距[7]。2.2PLC的結構與組成PLC主要包括固定式和組合式的兩種形式，顧名思義，固定式PLC內部可分為CPU版、I/O版、顯示器控制面板、內存塊和開關電源等都是不可拆卸的整體。而組合式PLC則是指所有模塊能夠根據(jù)特定的規(guī)則結合在一起。2.2.1CPU模塊CPU是PLC的核心組成部分，每臺PLC中必須至少有一個CPU，由PLC系統(tǒng)賦予其接受命令、數(shù)據(jù)和用戶程序存儲的工作功能，以掃描的方法收集信息。并保存在指定的寄存器上。2.2.2I/O模塊I/O模塊是指PLC與電氣回路的連接，它是利用PLC的輸出與輸入部分來實現(xiàn)功能的，它整合了整個PLC的I/O系統(tǒng)，內部的輸入信號的暫存器可以反應輸入信號的狀態(tài)，而輸出點則是反映輸出鎖存器中的輸出信號的狀態(tài)，輸入模塊可以將輸入進來的電信號轉換為數(shù)字信號送入PLC內部系統(tǒng)，而輸出模塊的功能和輸入模塊的功能則正好是反過來的。2.2.3電源模塊PLC開關電源用來給PLC模塊的集成電路供應運作所需要的電力。同時，有的還向輸入電路供應24V電源。電源輸入類型有：交流電源(220VAC或110VAC)、直流電源(常用24VDC)。2.3未來前景進入21世紀，PLC會有更大的發(fā)展前景。從技術層次上來看，計算機技術的最新成果將更多地投入使用到可編程控制器的設計與生產，將有更快的運算速度、更大的存儲容量、更多的智能化品種；從產品規(guī)模來看，將進一步向超小超大方向發(fā)展；從產品兼容性來看，產品品種會更豐富，規(guī)格更齊全，人機界面完善，通訊設備齊全，有效的滿足了不同工控場合的需求；在國際市場領域，由于競爭的激烈，各國各地同時提供多種產品的局勢將被破壞。會變成由極少數(shù)名牌獨占的全球市場，也會有國際化的編程語言。從網(wǎng)絡的發(fā)展來看，PLC等工業(yè)控制計算機網(wǎng)絡構成大型控制系統(tǒng)是目前PLC技術的主要方向。目前，計算機分布式控制系統(tǒng)(DCS)有大規(guī)模的可編程控制器使用。而由于計算機技術的迅速發(fā)展，PLC已成為自動控制網(wǎng)絡和國際通用網(wǎng)絡的關鍵部分，并將在空調制造業(yè)等多個應用領域中扮演日益關鍵的角色。

3模塊式空調的工作原理及系統(tǒng)總體設計3.1原理構成模塊式空調系統(tǒng)由PLC，變頻器，數(shù)模轉換模塊，溫度模塊，溫度傳感器，風機等設備構成的自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)實現(xiàn)框圖如圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)實現(xiàn)框圖PLC是控制系統(tǒng)的關鍵運算和控制機構，它在控制模塊式空調系統(tǒng)中起了重要作用，是連接模塊式空調系統(tǒng)各個模塊的紐帶，控制系統(tǒng)通過變頻器與接觸器之間的邏輯轉換來實現(xiàn)對系統(tǒng)的運行與控制，再將檢測到的溫度信號通過變送器送至A/D轉換模塊中，然后把信號傳送給PLC完成計算和對信號的處理。然后再由PLC把已處理好的信號遞交到變頻器中，再利用變頻器修改頻率而變化風機的風速，進而實現(xiàn)改變溫度的目的[8]。3.2系統(tǒng)總體設計通過PLC對模塊式空調系統(tǒng)進行集中控制，根據(jù)傳輸回來的溫度數(shù)據(jù)自動調節(jié)冷風機的風量大小和風機的啟停組數(shù)，現(xiàn)擬定有三臺冷風機，使用一臺變頻器，任何時候只有一臺風機進行變頻運行。利用溫度模塊對環(huán)境溫度的測量，將溫度控制信息傳輸給溫度控制傳感器，再利用數(shù)模轉換模塊將溫度信息傳遞給PLC，通過對溫度信息和所設定的環(huán)境溫度進行對比，溫度高于或者低于所設定的環(huán)境溫度，并且同時設定一個延遲時間，如在延遲時間過后溫度仍然處于高于或低于所設定的環(huán)境溫度，則執(zhí)行增加或減少風機。使用溫度傳感器和變送器來實現(xiàn)溫度檢測，將信號變?yōu)?-10V的電信號，再利用PLC的數(shù)模轉換模塊將電信號轉變成0-32000的數(shù)字量信息，然后再利用PLC的內存運算得出現(xiàn)在環(huán)境下的實際溫度，并將檢測得到的實際溫度與預設定好的環(huán)境溫度加以對比，從而實現(xiàn)PID控制[9]。利用PID輸出0-1.0的溫度系數(shù)的標準值，并轉換成0-32000的整數(shù)，再通過數(shù)模轉換模塊，得到0-10V的電信號，進而控制變頻器的頻率，使得變頻器對風機進行調速，進而實現(xiàn)溫度控制。模塊式空調控制系統(tǒng)示意圖如圖3-2所示圖3-2模塊式空調控制系統(tǒng)示意圖啟動按鈕與PLC輸入端相連，用于啟動系統(tǒng)。停止按鈕與PLC輸入端相連，停止系統(tǒng)。急停開關接PLC輸入，按下急停開關，系統(tǒng)停止運行，并觸發(fā)警報。手動啟動和停止風扇1到3的按鈕連接到PLC輸入。對于手動操作，可以通過按下手動按鈕分別啟動和停止風機1到3。風扇1到風機3的故障反饋連接到PLC的輸入端，用于檢測風扇電機的故障，停止相應的風扇，并給出報警。風機1到3的工頻啟動，變頻啟動與PLC的輸出端進行連接，主要目的是用于控制風機的工頻或者變頻運行，運行指示燈和故障指示燈也接于PLC的輸出端口，主要用于顯示模塊式空調系統(tǒng)的運行狀態(tài)以及內部是否存在警告或者報錯。變頻器接在PLC的輸出端，主要用于啟動變頻器以及PLC模擬量輸出對變頻器進行頻率控制，通過數(shù)模轉換模塊將信號輸送到變頻器，從而控制風機的運行狀態(tài)。溫度傳感器和變送器則連接于PLC的模擬量輸入端口，用于將溫度信息轉換成0-10V的電信號，再將電信號裝換成0-32000的數(shù)字量信號，最后得到環(huán)境溫度。4基于PLC模塊式空調控制系統(tǒng)硬件設計4.1PLC的選擇按照控制系統(tǒng)設計的實際需要，以及模塊式空調控制系統(tǒng)示意圖，確定控制系統(tǒng)使用的輸入輸出點類型和個數(shù)，對于合適的PLC進行選型，建議采用西門子的S7-200PLC中的CPU226，S7226PLC其本身擁有者24個數(shù)字量輸出端口，16個繼電器輸出端口，但是并沒有模擬量輸入輸出端口，但是同樣可以滿足此模塊式空調控制系統(tǒng)設計的數(shù)字量輸入輸出端的需求，而要滿足系統(tǒng)唯一的模擬量輸入端和輸出端的話，則要為PLC增添一個模擬量輸入端與輸出端混合的EM235模塊[10]。S7-226PLC實物圖如圖4-1所示。圖4-1S7-226PLC實物圖4.2系統(tǒng)主電路外部接3相380V交流電，通過引線L1，L2，L3，N將交流電輸送到設備中，L1，L2，L3為單相火線，N為零線，QF1為主電路的斷路器，在故障時刻起到一個通斷電源裝置供電的功能，F(xiàn)U1為主電路熔斷器，對電氣設備整體起過流保護的作用。VFD1是變頻器，用來驅動風機電機變頻工作，QF2為變頻器端回路的斷路器，對變頻器端回路起到保護作用，KA7為變頻器啟動中間繼電器。PLC通過控制，使得KA1線圈得電，KA1常開觸點閉合，變頻器的5，9端口通電，從而使得變頻器正常運作。AQW0是PLC模擬量輸入和輸出?；旌蠅KEM235輸出的0-10V電壓信號，作用于變頻器，用于更改變頻器的頻率，對冷卻風機電機進行無極調速。系統(tǒng)主電路圖如圖4-2所示。圖4-2系統(tǒng)主電路圖M1是冷卻風機1電機，用于驅動冷卻風機1。KM2是作用于冷卻風機1變頻啟動的接觸器。當KM2線圈得電，KM2常開主觸點閉合，變頻器VFD1驅動電機變頻運行。FR1是冷卻風機1電機回路過載熱保護繼電器，作用是當系統(tǒng)過載時對冷卻風機1進行保護，避免冷卻風機1長時間處于過載狀態(tài)下工作，最終使得M1電機因冷卻風機長時間過載運行而損毀。QF3則是冷卻風機1工頻啟動回路的斷路器，KM1是冷卻風機1工頻運行接觸器。M2和M3電機的原理則與M1電機的原理是相同的，每臺電機作用于一臺風機，確保風機可以正常得電運行。4.3系統(tǒng)控制電路外接220V交流電源，F(xiàn)U2為控制電路的短路過流保護熔斷器，負責對控制電路進行過電流保護。A1為直流開關電源，QF6為控制電路總斷路器，用于保護控制電路。A1通過將220V交流電轉變成24V直流電，供PLC的輸入和輸出以及PLC的模擬量輸入和模擬量輸出混合塊EM235使用。系統(tǒng)控制電路圖如圖4-3所示。圖4-3系統(tǒng)控制電路圖KM1為1號風機的工頻啟動接觸器，KA1為1號風機的工頻啟動繼電器，PLC通過控制，使KA1線圈得電，KA1常開觸點閉合，KM1線圈得電，啟動1號風機，使其在工頻狀態(tài)下運行。KM2為1號風機的變頻啟動接觸器，KA2為1號風機的變頻啟動繼電器，PLC通過控制，使KA2線圈得電，KA2常開觸點閉合，KM2線圈得電，啟動1號風機，使其在變頻狀態(tài)下運行。同樣的，2號風機的工頻啟動以及變頻啟動則是通過PLC控制KA3,KA4，使得KM3以及KM4得電，最后使得2號風機以工頻或者變頻的模式下運行。3號風機的工頻以及變頻運轉的機理原理和1，2號風機的機理原理也是完全相同的。都是各自再一臺電機的運作下實現(xiàn)風機的共變頻運轉[11]。從而也實現(xiàn)了系統(tǒng)設計的初衷，實現(xiàn)系統(tǒng)設計的基本需求。對于主電路而言，它是一個設計系統(tǒng)的最重要的一部分，它統(tǒng)籌了整個電路的合理運行，對于一個系統(tǒng)的設計而言，主電路的設計是非常關鍵的，在整個控制系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用。而控制電路則是一個系統(tǒng)實現(xiàn)功能的表現(xiàn)形式，作為一個完整的控制系統(tǒng)，其必須有完整的控制功能，而控制電路就是完善一個電路控制功能的作用，設計控制電路要對于整個系統(tǒng)功能有著比較透徹的了解?？偠灾?，控制電路在整個系統(tǒng)中起到的作用也是不容小視的。4.4PLC的I/O分配PLC的I/O分配方式如表4-1所給出。表格4-1PLC的I/O分配溫度信號AIW0系統(tǒng)啟動I0.0系統(tǒng)停止I0.1手動按鈕I0.2自動按鈕I0.31號風機開關I0.41號風機故障I0.52號風機開關I0.62號風機故障I0.73號風機開關I1.03號風機故障I1.1系統(tǒng)運行Q0.0手動指示燈Q0.1自動指示燈Q0.21號風機運行輸出Q0.32號風機運行輸出Q0.43號風機運行輸出Q0.51號風機故障指示Q0.62號風機故障指示Q0.73號風機故障指示Q1.11號風機變頻指示Q1.22號風機變頻指示Q1.33號風機變頻指示Q1.41號風機工頻指示Q1.52號風機工頻指示Q1.6實際溫度VD16設定控制溫度VD20實際頻率VD56加風機延時VW28根據(jù)系統(tǒng)所需要的需求，定義PLC的I/O分配，使得各功能在系統(tǒng)中位于什么位置變得比較清晰。

5基于PLC模塊式空調控制系統(tǒng)軟件設計5.1系統(tǒng)控制流程系統(tǒng)控制流程圖如圖5-1所示。起始將系統(tǒng)初始化，設置模塊式空調控制系統(tǒng)的溫度范圍，以及設定控制溫度和PID參數(shù)，設定中斷時間，開啟運行中斷運行。圖5-1系統(tǒng)控制流程圖系統(tǒng)啟動后，讀取系統(tǒng)模擬量溫度，將讀取的模擬量溫度轉變成數(shù)字量溫度保存在相對應的存儲器數(shù)據(jù)中。如果系統(tǒng)內的冷卻風機發(fā)生過載故障，或者按下急停開關時，將會觸發(fā)系統(tǒng)警報，警報指示燈亮燈。當檢測到系統(tǒng)溫度高于預設定的溫度時，啟動增加風機的定時，定時結束如果溫度仍然過高，則執(zhí)行增加風機。當檢測到系統(tǒng)溫度低于預設定的溫度時，啟動減少風機的定時，定時結束如果溫度仍然過低，則執(zhí)行減少風機[12]。5.2PLC梯形圖程序根據(jù)PLC的I/O分配表，在西門子S7-200編程軟件STEP7MicroWINV4.0SP9軟件中編寫PLC程序梯形圖。首先系統(tǒng)初始化并定義系統(tǒng)的實際溫度以及溫度信號如圖5-2所示。圖5-2系統(tǒng)實際溫度及溫度信號定義根據(jù)系統(tǒng)實際要求，以及PLC的I/O分配表，首先對于系統(tǒng)內部的實際溫度以及溫度信號進行定義，通過數(shù)模轉換功能將溫度信號AIW0轉換成實際的溫度值，使得環(huán)境實時溫度可以通過監(jiān)測裝置監(jiān)測出來，并反饋給系統(tǒng)，使得系統(tǒng)能夠根據(jù)溫度變化而做出加減風機的指令。其次定義系統(tǒng)的實際頻率，系統(tǒng)的實際頻率如圖5-3所示。圖5-3系統(tǒng)實際頻率根據(jù)PLC的I/O分配表定義系統(tǒng)的實際頻率，模塊式空調系統(tǒng)可以通過改變頻率而改變風機的運行數(shù)量，控制風機的啟動和停止，從而實現(xiàn)控制環(huán)境溫度的效果。程序原理與溫度信號轉換相同，都是將模擬量信號轉換成數(shù)字量，在系統(tǒng)中表現(xiàn)出來。系統(tǒng)的啟停與手自動控制如圖5-4所示圖5-4系統(tǒng)的啟停與手自動控制分別對于系統(tǒng)啟動和停止開關，以及手動控制和自動控制按鈕進行定義，完善系統(tǒng)的主要功能。接下來是對于風機啟動和停止的判定，風機的運行判定圖如圖5-5所示圖5-5風機運行判定是當1號風機運行狀態(tài)達到滿負荷時，即一臺風機無法滿足達到預設溫度的時候，開始計時，當達到設定的計時時間時風機仍以滿負荷狀態(tài)運行，則啟動2號風機運行。同理當1號風機與2號風機都無法滿足溫度要求的時候，系統(tǒng)則再次開始計時，計時結束后仍達不到預設溫度，則會啟動3號風機，使得1，2，3號風機共同作用，使環(huán)境達到預設的溫度。減少風機和增加風機原理基本相同，不同的是當環(huán)境溫度過低時，系統(tǒng)判定減少風機運行，從而使得環(huán)境達到預設定的溫度。

6調試與實現(xiàn)6.1系統(tǒng)調試通過Simulink軟件繪制出電氣原理圖，測試是否可以正常運行，系統(tǒng)會不會出現(xiàn)錯誤，對電氣原理圖進行反復修改，使其可以達到設計要求，并能夠正常切無誤的使系統(tǒng)運行。通過西門子PLC編程軟件編寫PLC程序梯形圖，檢查PLC程序梯形圖是否編寫正確，在整個系統(tǒng)電源合上時，檢查通信單元是否存在報錯，各模塊的功能是否可以正常運行，檢查變頻器的各個參數(shù)是否設置準確。將模塊式空調控制系統(tǒng)通過組態(tài)王6.55軟件在電腦上以觸摸屏的形式展示出來，再將寫好的PLC內部程序通過軟件編寫進組態(tài)王6.55軟件中的PLC中，通過觸摸屏的形式測試系統(tǒng)是否可以按照設計正常運行[13]。組態(tài)王6.55軟件圖如圖6-1所示。圖6-1組態(tài)王6.55軟件圖通過運用組態(tài)王6.55軟件對模塊式空調控制系統(tǒng)在人機界面進行編輯，使得系統(tǒng)可以做到基本功能所需要達到的要求，并且在軟件中以圖像的形式表達出來。6.2系統(tǒng)人機界面模擬啟動系統(tǒng)選擇自動模式，當實際溫度超過預設定溫度時，將溫度信號傳輸給PLC，再通過PLC控制變頻器，使得1號風機變頻運行。如圖6-2所示圖6-21號風機運行1號風機開始運行后，環(huán)境溫度開始下降，并使得溫度達到所要求的溫度。是當1號風機不足以調節(jié)環(huán)境溫度時，則開始計時，計時結束后，自動啟動2號風機變頻運行，1號風機變?yōu)楣ゎl運行。啟動3號風機同理，如圖6-3，圖6-4所示。圖6-32號風機運行圖6-43號風機運行這便是溫度過高時通過PLC控制模塊式空調系統(tǒng)中的風機啟動，當溫度過低時，減少運行風機使得環(huán)境溫度上升的原理也是一樣的，統(tǒng)一都是通過改變頻率實現(xiàn)對風機的啟停進行控制。6.3調試總結設備采用了以西門子公司S7-200系列PLC為核心的模塊式空調控制系統(tǒng)。通過讀取溫度，與設定溫度比較，控制變頻器運行，調節(jié)風機風量?？紤]到系統(tǒng)的復雜性，系統(tǒng)中沒有使用上位機組態(tài)。也沒有考慮風機故障，自動輪詢啟動其他的風機。每個看似簡單的設計，可能需要無數(shù)次的實驗去驗證，對待科學的嚴謹性是每個設計者應當具有的素質。從安全，簡便，智能，綠色角度出發(fā)設計是每個產品的關鍵，才具有市場競爭力和科學性。

結束語通過本次畢業(yè)設計，對于PLC控制模塊式空調系統(tǒng)有了一個較為深入的認識，了解了模塊式空調控制系統(tǒng)的組成結構以及從出現(xiàn)到現(xiàn)代的一個發(fā)展進程，對于PLC也有了一個比較深入的了解，知道了PLC的各個組成部分，以及其各個模塊之間的作用和聯(lián)系。對于PLC梯形圖程序的編寫以及在系統(tǒng)調試的時候對于觸摸屏模擬系統(tǒng)的一個學習對于本次設計而言是一個極大的挑戰(zhàn)，需要不斷的嘗試和改良，查閱資料學習程序編寫以及軟件的應用，在不斷的學習與實踐中，學習到了很多以前沒有接觸過的新知識，也學習到了如何編寫一些基礎的PLC程序梯形圖以及對于觸摸屏軟件的簡單應用。通過這段時間的學習以及對于設計的一個反復調試，也深深意識到了自己所學知識是多么有限，最開始對于PLC以及模塊式空調控制系統(tǒng)沒有一個比較系統(tǒng)的了解與認識，導致在做設計的時候處處碰壁，不知道該從哪里開始入手。隨著不斷的查閱資料，以及在指導老師的悉心幫助下，漸漸的對PLC控制的模塊式空調系統(tǒng)有了一個相對全面的認識，同時也產生出來我自己的一種設計思想，經(jīng)過不斷的調試與改進，最終實現(xiàn)了自己的設計。這次的畢業(yè)設計讓我知道了自主學習的意義，在遇到陌生的知識或者對自己陌生的