基于PLC的中央空调控制系统设计.docx

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

目 录

摘 要

ABSTRACT

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-4

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-6

2.1 中央空调系统的结构和原理-6

2.1.1 概述-6

2.1.2 中央空调系统的构成-6

2.1.3 制冷原理-6

2.2 中央空调变流量控制原理及其特点-7

2.2.1 变流量空调系统概述-7

2.2.2 中央空调变流量控制的实现原理-8

2.3 PID控制的设计-11

2.3.1 PID控制原理-11

2.3.2 PID控制器的参数整定-11

2.3.3 PID的反馈逻辑-12

2.3.4 P、I、D参数调整原则-12

2.3.5 对空调系统的PID变频控制-12

2.3.6实现设定值的自动调节-13

2.3.7 PID控制器设计及实现-13

2.4 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-17

3.2.1 主要特征-17

3.2.2 保护功能-17

3.2.3 使用变频器设计系统时需注意的问题-17

3.3 PLC选型-18

3.3.1 PLC简介-18

3.3.2 西门子S7-200PLC介绍-18

3.3.3 模拟量I/O模块的种类-19

3.4 人机界面设计-19

3.5 系统硬件设计-20

3.6 本章小结-23

第4章 控制系统软件设计-24

4.1 设备间通讯-24

4.1.1 RS-485介绍-24

4.1.2 USS协议-24

4.2 PLC的初始设定-25

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 6.2通用版介绍-31

4.6.2 工程设计-31

4.6.3 系统脚本程序编写-33

4.6.4 组态运行界面-35

4.7 本章小结-36

第五章 总结与展望-37

5.1 总结-37

5.2 基于PLC控制系统的发展展望-37

致谢-38

参考文献-39

附录C-41