1、 毕毕 业业 设设 计计 课题名称课题名称 可编程的中央空调控制系统的设计可编程的中央空调控制系统的设计 二 O 一三 年 四 月 十四 - I - 基于 PLC 的中央空调控制系统设计 摘要摘要 中央空调现已广泛的应用在各大商场、办公大厦等场所中，传统控制系统中 在控制较适宜的温度的同时，却消耗了大量的能量。如今，人们越来越重视中央 空调的舒适性和节能性，本文重点研究了中央空调冷冻泵机组控制系统，为舒适 的生活工作环境及有效节能提供了技术条件。 本文首先介绍了中央空调的结构和工作原理，总结了传统中央空调的缺点， 即冷冻泵、冷却泵不能自我调节负载，长期处于满负荷运行，造成了极大的能源 浪费，随
2、着变频技术日趋成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器 等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量达到 节能目的。 该系统采用西门子的 S7200PLC 作为主控制单元， 利用传统 PID 控 制算法，通过西门子 MM440 变频器控制水泵运转速度，保证系统根据实际负 荷的情况调整流量，实现恒温控制，同时又可以节约大量能源。 通过对中央空调的理论分析， 验证了以出回水温差为根据对其进行变流量控 制的可靠性。对变频控制系统进行了设计，为实现温度信号远距离传送，设计了 基于 USS 协议的 RS-485 总线通讯的网络。 通过西门子 TD200 文本显示器实现 人
3、机界面的设计，最后使用 MCGS 工控组态软件进行了系统的组态设计研究。 关键词关键词 中央空调；PLC；变频器；PID；RS-485 - II - 基于 PLC 的中央空调控制系统设计目录 摘要 . I 第 1 章 绪论 1 1.1 课题背景 . 1 1.2 中央空调控制的研究现状及发展 . 2 1.2.1 中央空调控制系统的发展 2 1.2.2 中央空调变流量控制的发展 3 1.3 本研究课题的主要工作 . 4 第 2 章 中央空调变流量控制的原理 5 2.1 中央空调系统的结构和原理 . 5 2.1.1 概述 5 2.1.2 制冷原理 5 2.1.3 中央空调系统的构成 5 2.2 中央
4、空调变流量控制的原理及特点 . 5 2.2.1 变流量空调系统概述 5 2.2.2 中央空调变流量控制的实现方式 7 2.2.3 中央空调系统变流量系统的特点 9 2.3 电机的软启动原理及应用 . 10 2.3.1 软启动设备介绍 10 2.3.2 软启动器的应用场合 10 2.3.3 软启动器与变频器之间的区别对比 10 2.4 PID 控制的设计 .11 2.4.1 PID 控制原理 11 2.4.2 PID 控制器的参数整定 . 12 2.4.3 PID 的反馈逻辑 . 12 2.4.4 P、I、D 参数调整原则 . 13 2.4.5 对空调系统的 PID 变频控制 . 13 2.4.
5、6 实现设定值的自动调节 . 13 2.4.7 PID 控制器设计及实现 . 13 2.5 本章小结 . 14 第 3 章 中央空调控制系统的硬件设计 15 3.1 变频器的原理 . 15 3.2 西门子 MM440 变频器性能介绍 15 3.2.1 主要特征 16 3.2.2 控制性能的特点 16 3.2.3 保护功能 16 3.2.4 变频器运行的环境条件 16 3.2.5 使用变频器设计系统时需注意的问题 17 - III - 3.3 PLC 选型 17 3.3.1 PLC 简介. 17 3.3.2 PLC 控制功能的选择. 17 3.3.3 西门子 S7-200PLC 介绍 . 19
6、3.3.4 模拟量 I/O 模块的种类. 19 3.3.5 EM231 技术指标 20 3.3.6 EM232 技术指标 20 3.3.7 EM231 RTD 接线及注意事项 . 20 3.4 PT100 温度传感器 20 3.5 PT100 温度变送器 21 3.6 人机界面设计 . 21 3.7 系统硬件设计 . 22 3.8 本章小结 . 24 第 4 章 控制系统软件设计 25 4.1 设备间通讯 . 25 4.1.1 RS-485 介绍 25 4.1.2 USS 协议. 25 4.2 PLC 的初始设定 26 4.3 PLC 主程序流程图 28 4.4 PLC 编程软件 29 4.5 程序设计 . 29 4.5.1 中央空调控制系统的 I/O 分配表. 29 4.5.2 程序中使用的存储器及功能 30 4.6 中央空调控制系统的 MCGS 组态 31 4.6.1 MCGS 组态软件简介. 31 4.6.2 MCGS 6.2 通用版介绍. 31 4.6.4 系统脚本程序编写 33 4.6.5 组态运行界面 34 4.7 本章小结 . 35 结论 36 致谢 37 参考文
