基于PLC的中央空调模糊PID节能群控系统研究
基于PLC控制的中央空调节能系统设计
影响 到其他 生产线的正常运行 。ＰＬＣ技术在分 程 中的实时监控，一旦运输过程中 出现任何 的
的运 用 【Ｊ］．大科 技 ，２０１７（ｏｇ）：２ ３９—２４０．
散式控 制系统中的应用 ，一定要 和实际运行过 问题 ，运输 系统能够在最短的时间 内发现并做 ［４］马 宇 宁 ．ＰＬＣ技 术 在 机 械 电 气 控 制 装
够把监控到 的数据 发送到控制 中心 ，然后再 由 动化 技术 能够满 足发 展需 求，而 ＰＬＣ技术 在
制 装 置 中 的 应 用 ［Ｊ】．科 技 创 新 与 应
控制中心对接 受到 的数据 进行分析和处理 ，检 机械 电气控制装置 中的应用 能够对机械 电气控
用 ，２０１ ６（０８）：１ ０１－１０１．
的办公环境 。因此诞生 了集散 型中央空调监控 １控制 系统 总体方案 系统，此 中央空调监控系统综合 了现代控 制技
术、现代通信技术和现代计算机技术 以及微 电
本 系统 的控制 采用 ＰＬＣ与变频 器相结 合
子于一体 的控制系统 。在智能建筑 中得到 了广 的 控 制 方 式对 空 调 系 统 机 组 进 行 手 动 、 自动 控
制对 象的 ＰＬＣ控制 也不 同，那 么在 整个 系统 性 ，提高煤炭的运输效率。在 电气安全监测控
月 ），２０１４（１２）：２Ｏ２—２ ０３．
运 行 过 程 中 就 算 是 出现 一 台设 备 故 障 ， 也 不 会 制 装置 中使角 ＰＬＣ技 术还 能够加 强对运 输过 ［３】薛挺 ．探 讨机械 电气控 制装置 中 ＰＬＣ技 术
＜＜上 接 １２０页
从而 实现相应的数据连接 ，在 运行过程 中采用 术对运输设备进行智能化控制 ，实现对运输 设 ［２】刘光 ，王海彦 ．ＰＬＣ技 术 在机械 电气控 制
S7—1200PLC在中央空调节能系统中的应用
S7—1200PLC在中央空调节能系统中的应用【摘要】针对传统中央空调的冷冻泵、冷却泵不能自我调节负载而造成的能源浪费问题，采用可靠的PID控制算法和变频技术，设计了由变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器等器件构成的温差闭环自动控制系统，来自动调节水泵的输出流量，从而达到节能目的。
设备改造试验结果表明，由S7-1200PLC控制器构成的温差闭环自动控制系统，能耗下降较为明显，实现了恒温控制，节约了企业设备改造成本。
中央空调节能系统是大型建筑重要的配套设施之一，其电能损耗直接影响到城市大气环境的质量。
为此，本文结合实际案例，通过介绍S7-1200PLC控制器的特点，重点探讨了S7-1200PLC在中央空调系统节能减排中的应用，以期降低中央空调系统的电能损耗。
【关键词】中央空调；S7-1200PLC；控制回路；监控软件随着我国社会经济建设的快速发展，人们物质生活水平得到进一步的提高，对建筑物室内环境的要求也越来越高。
中央空调系统是建筑物的重要组成部分，具有诸多的优点，能够有效改善办公建筑内部的空气环境，并防止空调病的发生。
目前，许多传统中央空调系统的冷冻水普遍采用定流量控制，致使系统的运行参量偏离空调的最佳工作状态，主机热转换效率大大降低，导致系统无效损耗问题愈加严重。
而将S7-1200PLC控制器应用到冷冻水变流量控制系统中，并采用PID 控制算法和变频调速来控制好压差等技术参数，可以有效实现空调系统的恒温控制，大大降低空调系统的电能损耗。
本文通过探讨S7-1200PLC在中央空调节能系统中的应用，希望对建筑物空调系统的优化工作有所帮助。
1.S7-1200PLC特点阐述根据调查发现，我国传统中央空调系统无效能耗高达30%，造成该现象的原因在于冷冻水控制时选择定流量方法，致使中央空调系统的复杂性得不到重视，加上具体负荷会跟随环境以及运行台数发生变化，由此对机热转换效率造成影响，使其呈现不断降低的趋势。
基于PLC控制的变频器在中央空调系统中的应用
前言改革开放以来，国民经济得到了长期的快速发展，人民生活水平也在不断提高，当人在各种各样的大型建筑中生活、工作时，对于环境舒适度的要求也越来越高，因而现在的很多建筑中都安装有中央空调，来保持人们生活和工作空间的温度适宜。
在保证舒适的情况下，人们发现中央空调的能耗占到了整个楼电能消耗的很大一部分，因而在舒适的基础上，对于中央空调节能的要求被越来越多人重视。
本文的主要研究意义为：1.对现有的中央空调节能方式进行了研究，提出可以通过降低能源的低效利用来提高能源利用率，降低空调系统能源消耗的同时，还减轻了电网压力，对于优化电力供应也有直接帮助。
2.把中央空调产生的冷却水进行重复利用，并循环回到卫生热水系统中，经过热泵机的作用把回收用水的温度提高，避免了热量的直接散发，节约用水的同时还降低了空调污染的直接排放量。
1变频器概述1.1 变频器的发展作为一种能够把频率恒定不断的交流电转换为频率连续变化交流电的基本电力元件，变频器的出现，从根本上改变了电气行业的现状。
以最为广泛运用的交流电动机为例，变频器的引入使其能够以更加节能的方式进行调速，提高了电动机的性能，提高了质量。
而三相交流异步电动机中，其电流是由电动机的磁感应产生后驱动转子转动的，相比于传统的电动机，其体积更小、原理更简单、重量更轻、成本也更低，维护和使用更简单，因为很快得到了推广运用。
现代工业的发展随着变频器的出现得到了加速，生产力和技术水平都得到了有效提高，在大幅节省了材料和能源的条件下，有效降低了生产的成本。
随着变频器技术的成熟，目前已经运用到了生产和生活的每一个细节中。
在国内变频器已经发展了十余年，目前其整体技术水平、性能和种类等都已较为成熟和成型。
国内的变频器市场上有国内外多个品牌的变频器产品，像欧美的有ABB、西门子等十多个品牌，日本产的有安川、日立、三菱、三垦等十多个品牌，韩国产的有三星、LG等。
国产的变频器有惠丰、安邦信、康沃等目前已经发展出了十多个较为成熟的品牌。
S7-1200PLC在中央空调节能系统中的应用
S7-1200PLC在中央空调节能系统中的应用摘要：采取合适的技术对中央空调进行有效的改造，能明显降低中央空调系统的能耗，对建筑的安全使用和环境保护均有重要意义。
本文以某中央空调改造为例，分析了传统中央空调存在的能源浪费问题，采用科学合理的PID控制算法和变频技术，设计出温差闭环自动控制系统，能自动调节水泵的输出流量，实现了降低能耗的目的。
关键词：中央空调；S7－1200PLC；变频器；PID引言传统中央空调系统普遍存在浪费能源的情况，不利于中央空调系统的正常运行和电网设备的安全。
为了降低能耗和保证建筑的使用性能，如何对中央空调系统进行有效改造，使其能够高效运行，同时能够恒温控制，成为了人们关心的问题。
下面就结合实例对此进行讨论分析。
1 S7－1200PLC的特点S7－1200PLC是西门子公司替代S7－200PLC的产品，该控制器将微处理器、集成电源、输入和输出电路、内置PROFINET接口、高速运动控制I/O以及板载模拟量输入组合到一个设计紧凑的外壳中以形成功能强大的控制器。
控制器使用灵活、功能强大，设计紧凑、组态灵活且具有功能强大的指令集，这些优势的组合使它成为自动化应用中的完美解决方案，决定了S7－1200PLC具有强大的分布式网络控制、计数、测量、PID闭环控制和运动控制等功能，特别是它的以太网通信功能，是西门子S7系列其它产品所没有的，顺应了工业信息化和高度自动化中的发展要求。
2 中央空调控制系统的设计2.1 中央空调控制控制回路根据节能的需要，中央空调冷冻水变流量控制控制回路设计成图1的结构。
图1 冷冻水变流量控制回路某小型超市的中央空调控制系统是以温差来调节的闭环控制系统，实现对冷冻泵的流量、流速控制任务，从而达到控制房间温度和其它参数的目的。
2.2控制系统的组成温度设定由上位机根据工作要求通过CSM1277以太网交换机给出，温度调节器采用S7－1200PLC（CPU1214C，1个），执行元件由1个西门子MM440变频器、3台异步电动机、2台冷冻机主机，6台冷冻水水泵（3用3备用，每台功率为22千瓦）和盘管组成，进出水温度由2个PT100温度传感器检测，西门子SM1231模拟量输入输出模块完成盘管后端温度模拟量的A/D转换，SM1234模拟量输入输出模块将数字量转换为模拟量，并将PLC根据温差确定的频率值传送至MM440变频器，控制异步电动机进行调速，RS－485串行口主要用以在组态中的精简面板显示变频器的工作状态。
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％。
毕业设计(论文)-基于plc控制的中央空调节能改造[管理资料]
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中央空调一般包含以下组成部分：制冷系统、冷冻水循环系统、冷却水循环系统以及风机盘管系统，某些高级中央空调系统还有新风机，通过控制室内CO2含量适量引入室外新风，让在室内活动的人感到舒适。
中央空调系统耗电量很大，一般占整个建筑物耗电量的40%左右，尤其是早期设计的中央空调系统，存在很大的冗余，这也是中央空调的节能之所在。
制冷主机：
制冷主机通过压缩机让制冷剂迅速冷冻循环水的温度快速降低（一般经过制冷主机制冷后的水温在7℃左右），这是中央空调冷源提供的地方，通过制冷主机冷冻的冷媒水由冷冻水泵送入空调房间。
冷冻水泵：
制冷主机的制冷剂被降到冷却水的温度后，经过节流阀，温度变的更低，这时用水将冷量带走，这部分水称为冷冻水，冷冻水带走制冷剂的冷量后，再到空调系统末端（如风机盘管，空调机组）与空气换热，温度升高后再回到冷水机组内带走制冷剂冷量，这样构成冷冻水循环系统，在这个系统上的泵称为冷冻水泵。
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PLC（Programmable Logic Controller）,是一种电子装置，早期称为顺序控制器“Sequence Controller”,1978年NEMA(National Manufacture Association)美国国家电气协会正式命名为Programmable Logic Controller（可编过程控制器。简称PLC）,其定义为一种电子装置，主要将外部的输入装置如：按键、感应器、开关及脉冲等的状态读取后，依据这些输入信号的状态或数值并根据内部存储预先编写的程序，以微处理机执行逻辑、顺序、计时、计数及算式运算，产生相对应的输出信号到输出装置如：继电器（Relay）的开关，电磁阀及马达驱动，控制机械或程序的操作，达到机械控制自动化或加工程序的目的。并籍由其外围的装置（计算机/程序书写器）轻易地编辑/修改程序及监控装置状态，进行现场程序的维护及试机调整。
基于PLC的中央空调节能控制系统[实用新型专利]
(10)授权公告号 (45)授权公告日 2014.06.04C N 203628934U (21)申请号 201320782517.1(22)申请日 2013.11.27F24F 11/00(2006.01)(73)专利权人温州乐控节能科技有限公司地址325000 浙江省温州市龙湾区（高新技术产业园）10号小区（创业园）A-301室(72)发明人刘建寅(74)专利代理机构温州瓯越专利代理有限公司33211代理人于艳玲(54)实用新型名称基于PLC 的中央空调节能控制系统(57)摘要本实用新型提供了一种基于PLC 的中央空调节能控制系统，包括蒸发器、冷凝器、冷却塔、冷冻水泵组、冷却水泵组、两个冷冻水变频器、两个冷却水变频器、PLC 控制器、数模转换模块、冷冻回水温度传感器、冷冻出水温度传感器、冷却回水温度传感器、冷却出水温度传感器、温度接口模块和磁水器；所述冷冻回水温度传感器、冷冻出水温度传感器、冷却回水温度传感器和冷却出水温度传感器均通过温度接口模块与PLC 控制器相连，所述PLC 控制器通过数模转换模块与两个冷冻水变频器和两个冷却水变频器相连。
本实用新型能够根据负载轻重自动调整水泵的运行频率，减少冷凝器、冷却塔结垢，节约电能消耗。
(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书4页 附图2页(10)授权公告号CN 203628934 U1/1页1.一种基于PLC 的中央空调节能控制系统，其特征在于，包括蒸发器、冷凝器、冷却塔、冷冻水泵组、冷却水泵组、两个冷冻水变频器、两个冷却水变频器、PLC 控制器、数模转换模块、冷冻回水温度传感器、冷冻出水温度传感器、冷却回水温度传感器、冷却出水温度传感器、温度接口模块和磁水器；所述冷冻水泵组包括第一主用冷冻水泵、第二主用冷冻水泵和备用冷冻水泵，所述两个冷冻水变频器分别通过转换开关与第一主用冷冻水泵、第二主用冷冻水泵和备用冷冻水泵中的任意两个相连；所述冷却水泵组包括第一主用冷却水泵、第二主用冷却水泵和备用冷却水泵；所述两个冷却水变频器分别通过转换开关与第一主用冷却水泵、第二主用冷却水泵和备用冷却水泵中的任意两个相连；所述冷冻回水温度传感器安装在蒸发器的回水端，所述冷冻出水温度传感器安装在蒸发器的出水端；所述冷却回水温度传感器安装在冷凝器的回水端，所述冷却出水温度传感器安装在冷凝器的出水端；所述磁水器安装在冷却塔的入口；所述冷冻回水温度传感器、冷冻出水温度传感器、冷却回水温度传感器和冷却出水温度传感器均通过温度接口模块与PLC 控制器相连，所述PLC 控制器通过数模转换模块与两个冷冻水变频器和两个冷却水变频器相连。
基于PLC的模糊控制PID控制器的设计与应用
基于PLC的模糊控制PID控制器的设计与应用发布时间：2022-02-16T08:08:00.046Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第16期作者：马少辉[导读] 目前我国经济水平和科技水平发展十分快速，在工业控制生产中，我们比较倾向于PID控制。
因为它的控制方法比较容易被工厂人员所接受和掌握，而且它的研究成本低，所以被广泛应用。
但是对于一些复杂的控制系统，由于受到众多非线性因素影响，数学模型就会不好建立，PID的控制就会受到限制。
比如遇到典型的复杂的控制系统例子，它有着多种可变因素的复杂系统，导致我们很难精确的分析系统的动静态特性。
由于它的控制器结构及参数已经固定，所以不能实时地根据误差的变化进行及时的调整。
马少辉珠海格力电器股份有限公司广东省珠海市 519070摘要：目前我国经济水平和科技水平发展十分快速，在工业控制生产中，我们比较倾向于PID控制。
因为它的控制方法比较容易被工厂人员所接受和掌握，而且它的研究成本低，所以被广泛应用。
但是对于一些复杂的控制系统，由于受到众多非线性因素影响，数学模型就会不好建立，PID的控制就会受到限制。
比如遇到典型的复杂的控制系统例子，它有着多种可变因素的复杂系统，导致我们很难精确的分析系统的动静态特性。
由于它的控制器结构及参数已经固定，所以不能实时地根据误差的变化进行及时的调整。
关键词:模糊PID控制;pH值控制;可编程控制器引言PID控制器作为温度控制系统不可或缺的一部分，在整个系统中起着至关重要的作用。
PID控制器具有的优点是原理简单、使用方便、控制精度高、算法成熟，并且使用时不用依赖非常高级专业的技能。
因此用PID控制器来实现温度控制系统的设计。
因此，针对上述问题，提出了一种输出方差最优的PID参数整定方法，将参数整定问题转化为一个非凸优化问题，采用粒子群算法(ParticleSwarmOptimization，PSO)求得全局最优解，实现了最小方差PID参数整定。
基于PLC技术的家庭空调控制与节能的研究
基于PLC技术的家庭空调控制与节能的研究1. 引言1.1 背景介绍家庭空调在现代生活中扮演着重要的角色，随着科技的不断发展，家庭空调系统的智能化、自动化需求日益增加。
随着PLC技术在工业控制领域的广泛应用，其在家庭空调控制领域也越来越受到关注。
PLC （可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制的计算机，其稳定性和可靠性得到广泛认可。
当前，家庭空调的控制系统大多采用传统的电路控制方式，对于用户的需求反应速度较慢，同时能效也有待提高。
基于PLC技术的家庭空调控制系统具有响应速度快、精确度高、可靠性强等优势，能够满足用户对空调系统的精准控制需求，并提高能效，实现节能减排的目标。
研究基于PLC技术的家庭空调控制与节能，对于提升空调系统的控制精度、提高能效、减少能源消耗具有重要意义。
通过深入研究PLC技术在家庭空调控制中的应用，探索其节能原理，设计相应的控制方案，并进行实验验证和结果分析，有助于评估和展望PLC技术在家庭空调领域的应用前景。
1.2 研究意义家庭空调在现代家庭中扮演着至关重要的角色，传统的家庭空调系统存在着能耗过高、操作复杂等问题，对环境造成了一定程度的影响。
基于PLC技术的家庭空调控制与节能研究具有重要的意义。
研究基于PLC技术的家庭空调控制方案可以提高空调系统的智能化程度，实现对空调系统的远程监控和控制，使得家庭用户可以随时随地通过手机、电脑等设备对空调系统进行调节，提高了用户的舒适度和便利性。
节能一直是一个备受关注的话题，尤其是在当前提倡节能减排的大环境下。
基于PLC技术的家庭空调控制方案设计可以通过智能化的控制算法和优化空调系统的运行模式，有效地提高空调系统的能源利用效率，实现节能减排的目的，为家庭用户节约能源成本，降低对环境的污染负荷。
1.3 研究目的本研究旨在通过基于PLC技术的家庭空调控制与节能研究，探索如何应用先进的自动控制技术提高家庭空调系统的智能化水平，提高空调系统的控制精度和性能，降低能耗，实现节能减排的目标。
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。
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全日制硕士专业学位论文申请人姓名： 张 强指导教师： 付子义 教授学位类别： 工程硕士专业名称： 控制工程研究方向： 工业过程控制河南理工大学电气工程与自动化学院二○一二年 六月基于PLC 的中央空调模糊PID 节能群控系统研究中图分类号：TP273+.4 密级：公开UDC：621.3 单位代码：10460基于PLC的中央空调模糊PID节能群控系统研究Research on central air conditioning fuzzy PID energy conservation group control systembased on PLC申请人姓名张强学位类别工程硕士专业名称控制工程研究方向工业过程控制导师付子义职称教授提交日期2012年6月5日答辩日期2012年6月7日河南理工大学致 谢两年的硕士研究生生涯马上就要结束，在这段宝贵的学习时间里，有很多老师、同学和朋友在科研、学习和生活上给予我无私的帮助。
首先，我要深深地感谢我的导师付子义教授，他严谨的科学态度、渊博的知识、开阔的眼界和一丝不苟的工作作风让我感触颇深，受益匪浅，使我各方面的能力都有显著的提高。
从外出实习到论文的选题到论文即将完成，付子义老师都始终给予我不懈的支持和细心的指导。
在此向栽培我的付老师表达深深的谢意和崇高的敬意。
同时，感谢我的同届同导的张标硕士研究生对我的研究工作提供了许多宝贵意见和建议，在此期间给予我很多无私的帮助。
在此还要感谢对本论文提出过宝贵意见的同行专家、老师和同学以及将评审本论文的各位专家教授。
最后，向帮助、支持过我完成课题研究的李信洪总工程师致以诚挚的谢意。
在研究生学习期间遇到很多的良师益友，我感到非常荣幸。
这段美好的生活将伴随我的一生，是我生命中最宝贵的财富。
摘要随着现代生活水平的提高，中央空调系统越来越普及，但其能耗却成为人们关注的焦点。
某工厂的中央空调系统采用手动操作，工频运行的方式，不仅控制方案落后，也很难满足节能的要求，本文深入研究了智能化系统在中央空调中的应用，实现了能源的节约。
本文首先介绍了中央空调的工作原理并分析其能耗，针对水系统的高耗能的特点，提出了水系统变流量的控制方案，结合中央空调大惯性、大滞后的特性采用PID和模糊PID控制器分别对其模型进行仿真，仿真结果表明模糊PID可以实现较好的控制效果。
对于现有中央空调控制方式落后的特点，介绍了群控技术在中央空调中的应用。
最后，结合工厂项目实例设计节能改造方案，该项目通过实施后，实现了中央空调系统的节能和机组的自动运行。
关键词：中央空调；模糊PID；群控技术；节能IAbstractWith the improvement of modern living standards, the central air conditioning system is becoming more and more popular, but the energy consumption has become the focus of attention. A factory of the central air conditioning system using manual operation, power frequency way, not only control scheme backward, and it is hard to meet the requirements of the energy conservation, the paper deeply research intelligent systems in the application of the central air conditioning, realize the energy saving.This paper firstly introduces the working principle of central air conditioning and analyzes its energy consumption, in view of the water system of the high energy consumption, and put forward the water system of the variable flow control scheme, combined with the central air conditioning large inertia, the characteristics of large lag using PID and fuzzy PID controller for model respectively of the simulation, and the simulation results show that the fuzzy PID can achieve better control effect. For current central air conditioning control mode the characteristics of the backward, and introduces the group control technology in the central air conditioning of application. Finally, combine with the project example design scheme for energy-saving reconstruction. The project through implementation, realize the central air conditioning system energy saving and automatic operation of the unit.Keywords: The central air conditioning; Fuzzy PID; Group control system; Energy savingIII目录摘 要 (I)Abstract ......................................................... I II 目 录 . (V)1 引言 (1)1.1 论文研究的背景及意义 (1)1.2 中央空调控制系统现状 (2)1.3 课题来源和本论文的主要研究内容 (3)2中央空调的原理及控制系统节能设计 (5)2.1 中央空调系统原理及特点 (5)2.1.1 中央空调系统基本工作原理 (5)2.1.2 中央空调控制系统特点 (6)2.2 中央空调系统的能耗分析 (7)2.3 中央空调系统的节能控制 (9)2.3.1 空调变流量水系统 (9)2.3.2 水系统变流量控制技术 (10)2.4 本章小结 (11)3 模糊PID控制应用于中央空调系统 (13)3.1 中央空调控制系统组成及对象 (13)3.1.1 中央空调控制系统组成 (13)3.1.2 中央空调控制系统中控制对象的数学描述 (15)3.2 PID控制器的设计与仿真 (16)3.2.1 PID控制原理 (16)3.2.2 PID控制仿真 (18)3.3 模糊PID控制原理与结构 (19)3.3.1 模糊控制原理 (19)3.3.2 模糊PID控制系统的结构 (20)3.4 自整定参数模糊PID控制器设计 (21)3.4.1 模糊语言变量的选取及其隶属度 (21)V3.4.2 模糊控制规则 (24)3.4.3 模糊PID的matlab仿真 (26)3.5 模糊控制查询表的生成 (31)3.6 本章小结 (36)4 群控技术应用于中央空调系统 (37)4.1群控系统概述 (37)4.2 群控系统控制功能 (37)4.3 群控控制策略 (39)4.3.1冷水机组控制策略 (39)4.3.2辅机控制策略 (41)4.3.3设备启停顺序 (42)4.3.4变频与群控相互关系 (43)4.4 群控设计实现 (44)4.5 本章小结 (45)5 中央空调系统的节能改造方案 (47)5.1 控制器及人机界面选型 (47)5.1.1 可编程控制器的选型 (47)5.1.2 人机界面的选型 (48)5.2 项目描述 (49)5.2.1 中央空调系统的现状 (49)5.2.2 中央空调系统的改造范围 (50)5.3 项目的硬件电路设计 (51)5.4 项目的下位机软件设计 (55)5.4.1模糊PID程序设计 (55)5.4.2 主机群控程序设计 (56)5.5 上位机监控软件设计 (57)5.6 设备调试 (61)5.7 项目总结 (61)5.7.1 本项目的重要技术 (61)5.7.2项目改造前后经济分析 (62)VI5.7.3项目现实的意义 (63)5.8 本章小结 (64)6 总结及展望 (65)6.1 论文总结 (65)6.2 展望 (65)参考文献 (67)作者简历 (71)学位论文数据集 (73)VII1 引言1 引言1.1 论文研究的背景及意义随着我国经济的快速发展和城市化进程的不断推进，中央空调的应用会越来越广泛，它已经成为现代化楼宇中不可缺少的一部分。
但是中央空调的用电量却非常大，约占整个建筑用电量的60%～70%。
中央空调系统一般是按最大需求设计的，但实际情况是绝大部分都处于部分负荷运行状态，造成运行效率低，能源浪费严重。
经过国内众多节能企业的实践，中央空调的节电率在20%～40%之间。
如果能够合理的对中央空调系统进行改造，这笔能源收入是十分可观的[1]。
中央空调系统用电负荷中，消耗在冷水机组制冷的用电负荷约占整个用电负荷的50％～60％，消耗在冷冻水泵与冷却水泵的用电负荷约占25％～30%，消耗在各种风机的用电负荷约15％～20％。
要降低中央空调系统的能耗，也就是要减少系统中流体输送设备的电能消耗，降低中央空调冷冻水泵和冷却水泵的电能消耗，对于减少中央空调系统的运行能耗具有十分重要的现实意义[2]。
随着楼宇自动化技术和变频调速技术的发展与应用，在中央空调的控制领域，人们开始采用楼宇自动化系统（BA系统）或变频器对空调系统的设备进行控制。
一种是通过BA系统对冷水机组、水泵、风机等设备进行远程启、停控制，实现设备的精细化使用节能，另一种是对空调系统的管网压力或温度进行采集，以压差或温度作为被控参量，采用PID或智能控制算法控制变频器来调节各个水泵的频率，使水泵流量跟随被控参量变化，来达到水泵低耗能的目的[3]。