基于PLC的中央空调温度控制系统设计
基于PLC的中央空调控制系统设计
0 引言随着社会生产水平的提高，人们对日常生活环境的舒适要求也逐渐提高，空调系统在建筑家具中的应用也越来越广泛。
大型商场、办公大厦也基本运用大型中央空调。
为了带来更大的效益和收益和减少不必要的开支，以及现在提倡的节能减排，和低碳生活，人们对中央空调系统提出的新要求，希望在保持舒适度的同时把能耗降到最低，根据此要求设计一套基于PLC 的中央空调控制系统。
该控制系统主要由：变频器、温度变送器、水泵机组、可编程控制器（PLC）等组成。
1 系统组成传统中央空调系统无闭环控制系统，系统为开环控制系统。
风机泵类的转速无法随环境的变化而变化，所以循环水的流量也无法随之变化。
电机基本都是按满功率运行。
势必会造成很大的能源浪费。
基于PLC 的中央空调控制系统采用PLC 控制变频器，从而控制水泵机组的转速与风机水泵的运行台数。
主要添加了可编程控制器PLC，温度变送器，变频器。
总系统的结构图如图1所示，更清楚的表达出了信号的传输以及循环水的流向，还有各部件的位置。
该系统由三个机构组成：执行机构、信号检测机构以及控制机构三大部分。
执行机构：由水泵机组构成，用于给冷冻水、冷却水的循环提供动力支持，冷冻水供入用户盘管，与室内环境进行热交换，带走室内热量。
信号检测机构：在系统控制的过程中，冷冻水出/入水温差信号，冷却水出/入水温差信号，室内温度信号，报警信号等都需要检测。
控制机构：PLC 是整个空调控制系统的核心。
PLC 系统可对传感器检测出的各种信号进行采集，分析并处理上位机指令，控制执行机构；变频器可以接受PLC 的指令对电机进行调速。
图1 基于PLC 的中央空调控制系统2 硬件组成其扩展模块PLC图3 控制电路图3 系统软件设计系统初始化程序：系统的初始化在启动开始之时，先检测各系统的工作状态，然后对参数进行初始化处理，赋予初始值。
然后中断连接，设置系统工作模式。
增、减泵判断和相应操作程序：会根据增、减泵的条件是否满足，若满足条件，则延时5min 已消除波动干扰再执行增、减泵命令。
基于PLC的中央空调控制系统设计
摘要中央空调系统已广泛应用于工业与民用领域，在宾馆、酒店、写字楼、商场、住院部大楼、工业厂房中的中央空调系统，其制冷压缩机组、冷冻循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制热负荷选定的，且再留有充足余量。
在没有使用具备负载随动调节特性的控制系统中，无论季节、昼夜和用户负荷的怎样变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，能量的浪费是显而易见的。
近年来由于电价的不断上涨，造成中央空调系统运行费用急剧上升，致使它在整个大厦营运成本费用中占据越来越大的比例，加之目前各生产、服务业竞争激烈，多数企业利润空间不够理想。
因此电能费用的控制显然已经成为经营管理者所关注的问题所在。
随着负荷变化而自动调节变化的变流量变频空调水系统和自适应智能负荷调节的压缩机系统应运而生，并逐渐显示其巨大的优越性，而且得到越来越多的被广泛推广与应用。
随着PLC技术和变频器的发展，采用变频调速技术不仅能使空调系统发挥更加理想的工作状态，还能节省不必要的电能和水资源的浪费。
本文采用三菱PLC控制系统设计中央空调的控制系统，因为采用PLC控制系统对中央空调的操控很简单，抗干扰能力强，输入和输出接口，运行速度快，稳定可靠，维护和维修方便，此外，该中央空调控制系统具有高可靠性，低功耗，长寿命，良好的环境适应性，适用于中央空调的开发，以及中央空调利润也很高，从而使PLC的机可以得到更好的发展，因此，本次的基于PLC的中央空调控制系统的设计在某种程度上面来说具有重大的经济和社会意义。
关键词：中央空调资源 PLC 意义AbstractWith development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety.Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to reasonablepneumatiatcompressedneceengththdirectionprocedurework.The inver ted pendulum is a typical high order system, with multi variable, non-linear, st rong-coupling, fleet and absolutely instable. It is representative as an ideal mod el to prove new control theory and techniques. During the control process, pend ulum can effectively reflect many key problems such as equanimity, robust, foll ow-up and track, therefore.This paper use Plc control method of double inverted pendulum .This several test matrix value the results are not satisfactory response, then we opti mize matrix by using Genetic Algorithm. Simulation results show: The system response can meet the design requirements effectively after Genetic Algorithm optimization. Small twisted paper broken machine for ordinarhome.Keywords：sewingmachine, assembly,Plc,meaning目录摘要...................................... 错误!未定义书签。
基于PLC的中央空调控制系统设计
基于 PLC的中央空调控制系统设计摘要：在整个设计过程中，对中央空调的结构、运行原理、控制策略进行了研究，得到中央空调变频运行的方案。
在此基础上设计了硬件控制系统并对主要硬件进行了选型；设计了软件控制的流程，规划了控制流程图；设计了组态监控界面包括自动控制界面和手动控制界面，从而实现了中央空调的变频运行控制，最终实现变频节能的目的，该设计方案和思路对在大型建筑物（如学校、商超、地铁等公共场所）的中央空调变频节能运行设计有一定的参考作用。
关键词：中央空调；控制系统；PLC；变频器1系统组成传统的中央空调系统采用开环方式，没有闭环的控制方式。
风机的速度不能随着环境的改变而改变，循环水量也不能随着环境的改变而改变。
电动机基本上都是全功率运转。
这必然会导致大量的能量消耗。
以PLC为核心的中央空调系统，通过PLC对变频调速进行控制，实现了对水泵的转速和抽油机的运转次数的控制。
主要增加PLC、温度传感器、变频调速等。
更清晰的显示出了信号的传递，水流的流动，各个零件的位置。
整个系统包括三大机构：执行机构、信号检测机构和控制机构。
制冷器：包括水泵组，为冷却水、冷却水的循环提供动力，冷冻水被送至用户盘管，与室内空气进行热交换，并将室内的热量带走。
信号探测机制：在系统控制时，必须对制冷水进出水量的温差、进出水量的温差、室内温度、警报等进行监测。
控制机制：可编程控制器是整个空调器的核心.PLC系统能够采集各种由传感器探测到的信号，并对其进行分析、处理，从而实现对执行机构的控制。
变频控制系统能接收PLC的指令来调节电动机的转速。
2中央空调控制系统的软件设计2.1中央空调工作控制流程设计PLC根据指令，对控制对象进行控制，分为自动控制和手动控制。
自动控制主要是启动各个设备和对各种泵进行变频控制，根据控制温度和实际温度差值，进行PID调节。
具体在流程中的控制为：首先设定为自动模式，系统检测当前的实际温度，然后和设定的温度值进行比较，结果如果是相等或相近，则空压机低频节能运行；如果温度相差较大，则启动空压机、冷却泵、冷冻泵等设备进行工频全压运行，控制模式算法采用PID算法，可在博图软件中设置P、I和D的参数值，并设置为自动调节参数。
基于PLC的中央空调控制系统
毕业论文基于PLC的中央空调控制系统Ⅰ摘要中央空调系统是大型建筑物不可缺少的配套设施之一，其电能的消耗非常大。
由变频器、PLC构成的控制系统应用在中央空调的冷却水泵和冷凝水泵的节能改造中，使冷却水泵和冷冻水泵能随空调负荷的变化而自动变速运行，达到显著节能效果。
本文介绍了中央空调的主要组成，分类以及工作原理;介绍了中央空调的控制技术的特点、结构和类型; 分析了中央空调的控制要求，给出了其设计流程图，编写了PLC 梯形图，设计中央空调的PLC 控制系统，并进行调试运行。
随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，达到节能目的提供了可靠的技术条件。
关键词：中央空凋；变频器；PLCABSTRACTThe central air conditioning system is a large building，one of the indispensable facilities，its power consumption is very heavy．By the frequency converter，PLC control system composed of the central air conditioning cooling water pump and Condensate pump energy-saving，allowing the cooling water pump and Condensate pump can cope with changes in air conditioning load of the automatic transmission operation，to achieve significant energy savings. This paper mainly introduces the main composition of central air-conditioning,classification and working principle.It introduces the control technology of central air conditioning the characteristics, structure and type. Itanalyzes the central air conditioning control requirements, gives the design flow chart, write PLC ladder diagram, the design of central air-conditioning and PLC control system, test and operation.With the fast maturity of Frequency Conversion Technology, using organic combination of inverter, PLC, digital analog conversion module, temperature sensor and temperature module to thermoelectric closed-loop automatic control technology which can adjust output flow rate automatically to save energy.Key words：central air conditioning； convener；PLC；目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)前言 (Ⅴ)第一章、绪论1.1中央空调系统简介 (1)1.2、中央空调原理图及各结构的作用 (5)1.3、空调控制系统国内外研究现状 (8)1.4、中央空调控制系统设计中的一般控制方法和技术……………………………………………………………第二章、中央空调控制系统的设计2.1、基于PLC的控制系统设计方案 (9)2.2、中央空调变频调速系统的控制依据 (11)2.3、中央空调使用PlC、变频器的总体方案设计 (19)2.3.1、总体控制原理 (19)2.3.2、冷冻水泵和冷却水泵控制原理 (21)2.2.3、变频器变频调速 (23)2.4、PLC，变频器的I/O分配及系统外部接线 (36)第三章、软件设计3.1、系统软件开发环境介绍 (39)3.2、系统软件开发语言介绍 (41)3.3、系统软件设计主流程图 (44)3.4、按键模块程序设计 (46)3.5、红外线接收部分程序设计 (48)3.6、串口通讯部分程序设计 (50)3.7、游戏界面程序设计（VB程序设计） (52)第四章、设计心得 (56)参考文献 (58)致谢 (59)附录附录一元器件清单 (60)附录二系统硬件原理图 (61)附录三系统硬件PCB图 (62)附录四硬件实物图................................................. (63)附录五游戏实物图 (64)前言在传统的中央空调系统中，冷冻水、冷却水循环用电约占系统用电的12％“14％，并且在冷冻主机低负荷运行中，其耗电更为明显，冷冻水、冷却水循环用电约达30％’40％。
PLC中央空调控制系统设计
基于PLC的中央空调控制系统设计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S7—200PLC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。
关键词中央空调；PLC；变频器；PID；RS-485- I -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)2.4.6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)- II -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)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................................................................................................. 错误!未定义书签。
基于S7-200PLC的中央空调冷媒水温度控制系统设计
摘要空调对国民经济各部门的发展和对人民物质文化生活水平的提高有着重要的作用，这不仅意味着受控的温度环境对各种工业生产过程的稳定运行和保证产品的质量和数量有重要作用，而且对提高劳动生产率，保证人体健康，创造舒适的工作和生活环境有着重要的意义。
该系统以PLC为控制核心，由两台75KW变频器分别驱动三台电动机，PLC 根据冷媒水温度反馈信号，从而改变与冷媒水的热量交换量，对冷媒水的温度进行控制，可以实现对空调水系统温度的自动控制，使其达到空调系统所要求的温度。
近年来，随着微电子技术，传感器技术以及控制理论的发展，空调技术和性能得到了很大进步，空调开始向大功率，多功能，无氟，节能，智能化，人性化方向发展，因此传统的空调难以满足现代的发展要求。
本次毕业设计采用S7-200PLC作为中央控制单元，对中央制冷空调的冷媒水温度控制系统进行设计。
关键词:PLC 冷媒水变频控制AbstractThe air conditioning has the vital role to various branches and sectors of a national economy's development and to the people's matter culture living standard enhancement, this not only meant the temperature environment which controls to each industrial production process stable movement and the guarantee product quality and the quantity has the vital role, moreover to enhances the labor productivity, guaranteed the human body health, creates the comfortable work and the living conditions has vital significance □this system take PLC as the control core, separately actuates three Taiwan Telegraphic Transmission motive by two 75KW frequency changer, PLC to act according to the cold intermediary water temperature feedback signal, thus the change and Leng Meishui interchange of heat quantity, carries on the control to Leng Meishui temperature, May realize to the room temperature automatic control, enables it to achieve the air-conditioning system requests the temperature recent years, along with the micro electron technology, the sensor technology as well as the control theory development, the air conditioning technology and the performance obtained has been very greatly progressive, the air conditioning started to the high efficiency, multi-purpose, did not have the fluorine, the energy conservation, the intellectualization, the human nature direction develops, therefore the traditional air conditioning satisfied with difficulty modern the development request. This graduation project uses S7-200PLC to take the important control unit, carries on the design to the central refrigeration air conditioning cold intermediary water temperature control system.Key words: PLC ; the frequency conversion control目录第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.1.1空调概述 (1)1.1.2空调分类 (2)1.1.3空调的发展 (3)1.2研究的目的和意义 (4)1.3国内外研究现状 (5)1.4研究的主要内容及主要技术参数 (6)第二章中央变频空调系统简介 (7)2.1中央变频空调的工作原理 (7)2.2中央空调水系统简介 (9)2.2.1冷却水系统： (9)2.2.2冷冻水系统 (10)2.2.3冷水机组的要求 (13)2.3风机盘管系统 (15)2.3.1 风机盘管概述 (15)2.3.2 风机盘管系统供新风的方式 (16)2.3.3 风机盘管的水系统 (17)2.3.4 风机盘管系统的主要优点及特性 (18)2.4部分重要设备介绍: (19)2.4.1压缩机 (19)2.4.2 变频器 (20)2.5中央变频空调控制系统的组成 (29)2.6中央控制单元的硬件组成 (30)2.6.1机组保护系统 (31)2.6.2各故障灯的含义及复位方法 (31)2.7机组控制 (33)2.7.1 机组调试 (33)2.7.2机组正常运行操作程序 (34)2.7.3 自动与手动 (36)第三章中央变频空调控制系统的研究 (36)3.1中央变频空调的控制方式 (36)3.2控制方式的选择 (37)3.2.1 PID控制的优点 (37)3.2.2 PID控制原理 (38)3.2.3回路控制类型的选择 (41)3.2.4 PID 算法原理 (42)3.2.5PID温度控制原理 (45)3.3中央变频空调系统的控制原理 (46)第四章S7-200PLC控制下的变频调速系统的研究 (48)4.1 S7-200PLC简介 (48)4.2 VF-7变频器简介及功能说明 (51)4.3 PLC控制下变频调速系统的工作原理 (53)设计总结 (56)参考文献 (56)英文资料及翻译 (58)致谢 (82)附录1 元件清单 (83)附录2 程序清单................................................................... 错误！未定义书签。
基于PLC技术的中央空调制冷系统变频控制系统研究
基于PLC技术的中央空调制冷系统变频控制系统研究目录1. 内容综述 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的与意义 (3)1.3 国内外研究现状 (4)1.4 论文结构安排 (5)2. 中央空调制冷系统概述 (6)2.1 中央空调系统的组成 (7)2.2 制冷系统的工作原理 (8)2.3 变频技术在制冷系统中的应用 (9)3. PLC技术及其在控制系统中的应用 (11)3.1 PLC技术的基本概念 (12)3.2 PLC的工作原理 (13)3.3 PLC在中央空调控制系统中的应用 (14)4. 变频控制技术 (15)4.1 变频器的基本工作原理 (16)4.2 变频器在制冷系统中的优势 (17)4.3 变频控制系统的组成 (19)5. 基于PLC的变频控制系统设计 (20)5.1 系统总体设计 (22)5.2 PLC选型与参数设置 (23)5.3 控制系统硬件设计 (25)5.4 控制系统软件设计 (26)6. 基于PLC的变频控制系统的实现 (27)6.1 现场硬件连接 (28)6.2 软件编程与调试 (30)6.3 系统测试与验证 (31)7. 系统性能评估与优化 (33)7.1 系统性能指标分析 (34)7.2 节能效果分析 (35)7.3 系统优化措施 (36)8. 结论与展望 (37)8.1 研究总结 (38)8.2 存在问题与不足 (39)8.3 研究展望 (41)1. 内容综述随着科技的飞速发展，自动化控制技术在各个领域的应用越来越广泛，中央空调制冷系统作为现代建筑的重要组成部分，其运行效率和能耗问题日益受到关注。
可编程逻辑控制器作为一种高效、可靠的工业自动化控制设备，在中央空调制冷系统的控制中发挥着重要作用。
变频控制系统通过改变电机供电频率，进而达到调节制冷剂流量和压缩机转速的目的，实现对制冷系统运行状态的精确控制。
这种控制方式不仅提高了空调系统的运行效率，降低了能耗，还能减少对环境的污染。
基于PLC的中央空调控制系统设计毕业论文
哈尔滨理工大学学士学位论文基于PLC的中央空调控制系统设计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S7—200PLC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。
关键词中央空调；PLC；变频器；PID；RS-485- I -哈尔滨理工大学学士学位论文PLC Based Central Air Conditioning Control SystemDesignAbstractCentral air conditioning has been widely used in major shopping malls, officebuildings and other places, the traditional control system in the control of suitable temperature at the same time, it consumes a lot of energy.nowadays, people pay more and more attention to central air conditioning comfort and energy efficiency, this paper focuses on the research of central air conditioning refrigeration pump unit control system, for comfortable living and working environment and effective energy-saving provide technical conditions.This paper introduces the structure and working principle of central air conditioning, summarizes the traditional central air-conditioning system shortcomings, namely refrigeration pump, cooling pump can not self regulation in long-term load, full load operation, causing great waste of energy, along with the frequency conversion technology is mature with each passing day, the use of frequency converter, PLC, digital to analog conversion module, temperature sensors and other devices the organic combination of form, thermoelectric closed-loop automatic control system, automatically adjust the pump output flow to achieve the purpose of energy saving. The system adopts Siemens S7-200PLC as the main control unit, by using the traditional PID control algorithm, through the MM440 Siemens inverter control pump speed, ensure the system according to the actual load adjusting flow, to achieve constant temperature control, but also can save a lot of energy.Through the theoretical analysis on the central air conditioning, proved to abackwater temperature based on the variable flow control reliability. The frequency- II -哈尔滨理工大学学士学位论文conversion control system was designed, in order to realize the temperature signal remote transmission based on USS protocol, the design of RS-485 bus communication network. Siemens TD200 text display is realized through the man-machine interface design, finally using the MCGS configuration software for system configuration design and research.Keywords Central air conditioning；PLC；frequency converter；PID；RS-485- III -哈尔滨理工大学学士学位论文目录摘要 (I)Abstract (II)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)2.4.6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 (15)第3章中央空调控制系统的硬件设计 (16)3.1 变频器的原理 (16)3.2 西门子MM440变频器性能介绍 (16)3.2.1 主要特征 (17)3.2.2 控制性能的特点 (17)- IV -哈尔滨理工大学学士学位论文3.2.4 变频器运行的环境条件 (17)3.2.5 使用变频器设计系统时需注意的问题 (18)3.3 PLC选型 (18)3.3.1 PLC简介 (18)3.3.2 PLC控制功能的选择 (18)3.3.3 西门子S7-200PLC介绍 (20)3.3.4 模拟量I/O模块的种类 (20)3.3.5 EM231技术指标 (21)3.3.6 EM232技术指标 (21)3.3.7 EM231 RTD接线及注意事项 (21)3.4 PT100温度传感器 (21)3.5 PT100温度变送器 (22)3.6 人机界面设计 (22)3.7 系统硬件设计 (23)3.8 本章小结 (25)第4章控制系统软件设计 (26)4.1 设备间通讯 (26)4.1.1 RS-485介绍 (26)4.1.2 USS协议 (26)4.2 PLC的初始设定 (27)4.3 PLC主程序流程图 (29)4.4 PLC编程软件 (30)4.5 程序设计 (30)4.5.1 中央空调控制系统的I/O分配表 (30)4.5.2 程序中使用的存储器及功能 (31)4.6 中央空调控制系统的MCGS组态 (32)4.6.1 MCGS组态软件简介 (32)4.6.2 MCGS 6.2通用版介绍 (32)4.6.4 系统脚本程序编写 (34)4.6.5 组态运行界面 (35)4.7 本章小结 (36)结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录C (40)- V -哈尔滨理工大学学士学位论文第1章绪论1.1 课题背景随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，为了保证温度恒定，中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑领域，例如酒店、宾馆、办公大厦、商场、工厂厂房等场所。
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摘要中央空调已经广泛应用于商用与民用建筑中，用于保持整栋建筑温度恒定。
传统的设计中，无论季节、昼夜和用户负荷的怎样变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，所以会造成极大的的能源浪费。
本设计采用变频器、PLC、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S7—200PLC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，从而最大程度的解决能源浪费问题。
本设计通过采用基于USS 协议的RS-485总线通讯的网络，通过西门子TD200文本显示器实现人机界面的设计，使用MCGS工控组态软件，对系统进行理论分析。
通过分析该设计，验证了该设计的可靠性，可以解决中央空调的能源浪费问题。
关键词：中央空调，PLC，PID，变频器ABSTRACTThe central air conditioning has been widely used in commercial and civil buildings, which are used to maintain constant temperature of the building. In traditional design, regardless of the season, day and night, and how the user load changes, the motor is fixed to run at full speed for a long time in the condition of power frequency. It will cause great waste of energy.This design is developed based on the combination of frequency converter, PLC, temperature sensor. It makes up a temperature difference closed-loop automatic control system and automatically adjust the output flow of pump to achieve energy saving. The system adopts the Siemens S7-200 PLC as the main control unit, using the traditional PID to control algorithm, using Siemens MM440 inverter to control of pump speed, to guarantee system adjust load flow according to actual situation. All of these will bring out constant temperature control, so as to solve the problem of energy waste to a great extent.This design use RS - 485 bus communication networks which is based on USS protocol and using the Siemens TD200 to realize the human-computer interface design, and using the software made from MCGS, to carries on the theoretical analysis to the system. Verified the reliability of the design, the design can solve the problem of central air conditioning energy waste through the analysis of the design.KEY WORDS: The central air conditioning, PLC, PID, frequency converter目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1 中央空调的发展 (1)1.1.1 中央空调现在状况 (1)1.1.2 中央空调发展趋势 (1)1.2 本设计的意义 (1)1.2.1 设计的主要内容 (1)1.2.2 设计的意义 (2)第2章中央空调系统介绍 (3)2.1 中央空调结构 (3)2.1.1 中央空调概述 (3)2.1.2 中央空调结构 (3)2.2 中央空调系统工作原理 (4)2.2.1 制冷原理 (4)2.2.2 工作原理 (4)2.2.3 中央空调的控制原理 (4)2.3 中央空调的评价 (5)2.4 本章小结 (5)第3章中央空调控制系统的硬件设计 (6)3.1 变频器 (6)3.1.1 变频器的介绍 (6)3.1.2 变频调速的原理 (6)3.1.3 变频器的选择 (9)3.1.4 使用注意的问题 (10)3.2 电机的软启动原理及应用 (11)3.2.1 软启动的介绍 (11)3.2.2 软启动工作原理 (11)3.2.3 软启动的优点 (11)3.2.4 软启动与变频器的对比 (12)3.3 PLC选型 (12)3.3.1 PLC的工作原理 (12)3.3.2 西门子S7—200介绍 (13)3.4 温度传感器 (14)3.5 温度变送器 (15)3.6 人机界面选型方案 (15)3.7 总体硬件设计 (16)3.8 本章小结 (18)第4章软件设计 (20)4.1 PID控制 (20)4.1.1 PID控制简介 (20)4.1.2 PID参数整定 (20)4.1.3 对中央空调的PID控制 (21)4.2 应用软件STEP7 (21)4.3 plc编程 (22)4.3.1 程序流程图 (22)4.3.2 中央空调控制系统的I/O分配表 (24)4.3.3 程序中使用的存储器及其功能 (25)4.3.4 中央空调温度控制系统程序 (25)4.4 设备通讯 (26)4.4.1 RS-485介绍 (26)4.4.2 USS协议软件与S7—200间的通讯 (26)4.5 MCGS组态软件 (27)4.5.1 MCGS组态软件简介 (27)4.5.1 MCGS组态画面 (27)4.6 本章小结 (29)第5章结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)第1章绪论1.1 中央空调的发展1.1.1 中央空调现在状况中央空调行业现在存在着巨大的竞争，这种竞争是产品革新所产生的，产品革新主要围绕低碳环保进行，低碳环保在这个时代有着很重大的意义。
传统的中央空调在这个时代已经没有竞争力，这个行业要想在这个时代生存下去或者有进一步的发展，必须要开发新市场。
最近几年，中央空调企业在变频多联机市场和单元机市场以及离心机市场等领域进行创新，引发了在中央空调领域的进一步的发展。
在中央空调领域，如何进一步节能，如何更好的满足人们的需求，就会在这个领域会有很大的发展，成为这个行业的领跑者。
1.1.2 中央空调发展趋势中央空调变频节能是未来的发展目标，它是提高人们生活质量的首要的发展方向。
“以人为本”是社会发展的基础，对于这个行业也是一样的。
变频技术就是根据人们的需要而产生的，技术的发展是人类需求和技术发展的内在动力，所以，中央空调的变频节能就是要根据人们的需求，满足社会的发展而开展技术研究、开发和应用。
中央空调变频技术的发展基础是低碳节能和保护环境。
人们生活水平的提高经常是以牺牲环境为代价的，我们对此都有深刻的体会，低碳节能成为经济发展的要求，中央空调变频节能的未来发展要服从这个大局。
提高中央空调系统的自动化水平，降低能源浪费，必须要提高中央空调压缩机系统和末段系统的运行的安全性和经济性。
持续发展是中央空调变频节能技术发展的目标，变频技术同人居环境的和谐发展是建立在节约型社会的技术上，中央空调的发展要对环境的影响尽量减少，使人们与环境和平共处，真正的实现中央空调行业的可持续发展。
1.2 本设计的意义1.2.1 设计的主要内容本文首先对中央空调的发展进行了概述，论述了变频节能的重要性。
本设计采用传统PID控制，构成温差闭环自动控制系统，通过变频器，实现自动调节水泵的输出流量达到节能目的。
本设计采用S7-200可编程控制器作为主控制单元，对基于USS通信协议的RS-485总线控制系统进行了研究，并且进行了组态设计，最终设计并验证了中央空调变频节能控制系统。
研究工作的具体内容如下：(1)中央空调结构和工作原理的分析。
(2)中央空调系统变频控制分析。
(3)PLC的介绍及应用。
(4)PID控制理论分析。
(5)设计了基于RS-485网络的控制系统。
(6)组态设计。
(7)文中对冷冻水机组的控制系统进行了硬件和软件的设计，采用西门子TD200文本显示屏作为人机界面，西门子S7-200 PLC作为主控制器，用一台变频器结合工频供电的方式灵活驱动冷冻水机组的三台水泵。
1.2.2 设计的意义本次控制系统的设计能有效地控制中央空调的主机和系统工作效率，达到降低能耗的目的。
中央空调进行节能技术改造后，一年的平均节电率大约会在30%以上，设计采用一台变频器控制三台水泵，每台水泵都可以软启动，大大的降低了对中央空调和电网的冲击。
设计中引入了软启动,不会影响启动时的制冷效果，因为软启动的时间只有几秒。
此外，空调冷水系统采用温差闭环控制和自动调节，这可大大的改善空调的舒适性。
节能系统还具有过流保护功能,提高系统的安全可靠性。
第2章中央空调系统介绍2.1 中央空调结构2.1.1 中央空调概述常见的中央空调主要分为单冷型管路系统和热泵型管路系统。
单冷型管路系统是只在夏季工作，即制冷产生热量；热泵型管路系统既能产热又能制冷。
二者的主要区别只是热泵型管路系统多了电动四通阀的装置，来调节中央空调制冷剂的循环方向。
本文设计是单冷型管路系统。
中央空调系统由空气调节系统和冷热源系统组成。
冷热源系统是中央空调系统至关重要的部分，其结构、运行方式、种类等直接影响了中央空调在运行中的合理性、高效性、经济性。
2.1.2 中央空调结构中央空调系统主要由主机、制冷剂循环系统、风机盘管系统及控制系统组成。
主机由压缩机、冷凝器和蒸发器组成；风机盘管系统为房间输送冷气；制冷剂循环系统由冷冻循环系统、冷却循环系统组成。