1设计任务描述
1.1设计主要内容及要求：
设计一个空调控制器。能利用单片机等原理部件模拟温度的调控和显示等功能，空调器是能控制风机和压缩机同时工作产生调节温度的原理。硬件要求能有电路原理图及各部件完整的实物分析等，要对空调机有完整的了解。才能达到此次设计任务的效果。
要求：1）硬件电路设计，包括原理图和PCB板图。
2）控制器软件设计。
3）要求能够设定温度、测量温度、显示温度、制冷控制以及风机控制。
2设计思路
2.1系统总体结构的设计
可以说空调控制器是围绕着一个核心部件来架设外围部件的设备，在这里核心部件是大多数厂家都会选用的单片机，因为现在的单片机拥有很高的集成设备，包含了大量的存储器和虚拟存储等，而且键盘输入及显示都是在内部集成的省却了扩展外围设备的麻烦，这样更能有利于我们着手于功能设置。
系统的设计出空调器的原理和注意事项，能方便的使用空调器来完成我们所想达到的目的，对于一般的空调器来说能自动的调节温度的变化范围，可以说这是一种恒温的效果，但是毕竟我们模拟的设备部能像真实的一样细致。所以我采用灯和电机等代替采集和设定的比较结果，能很好的显示和明显的完成任务。
2.2环节设计、部件选择及参数计算
无疑对于空调器的设计来说，要能人工智能的操作其能控制温度的调节和设定温度的比较是一个较大的难题，因为往往我们所用的都是十进制数即所说的阿拉伯数字，但是像单片机这种高级的工具设备是不能识别的，它只能识别机器码也就是术语说的机器语言，这就为我们采集温度带来了一个很大的难题。
对于我所采集的温度值来讲，把每个温度值分为16等份，在每一等份之间我人为的规定每跳变一个数字度即比较一次，当然采集的都是模拟信号这样的话单片机是不能用于比较的，所以接入单片机之前用A/D转换器把数据转换成数字量，这样通过单片机本身的比较器就能计算出设定值和采集值的判定工作模式和是否应该工作电机和风机及压缩机等外部设备。
主要的步骤包括转换十进制数和十六进制数，这其中有一种方法叫按位加权累加和法，即当你把十进制数分别存储在两个存储单元中，即按十位和个位的排法，把个位的数值乘以16的零次方，并且存储在原位，这时可以用另一个单元的数乘以16的一次方这样循环使用把两者的数值相加，即能完成一个数的十进制和十六进制的转化。
这样当你的键盘有输入值的时候，每一个键值会自动转化为每个存储单元供显示作用。
2.3各部分部件选择
温度采集电路中所选用的传感器是热电偶，因为它测量精度高，而且输出的是电压信号，与摄氏温度成正比，同时又能够直接与单片机的A/D直接相连，使用方便，便于处理。
温度的采集是通过热电偶的温度采集电路，将温度转化成模拟电压进行输出，作为输入信号送给单片机，单片机的A/D最高输入电压为2.4V，对应于十二位A/D转换器的最大值FFFH,根据其对应关系得到A/D转换后的值，存入固定
的存储单元中准备与温度设定值进行比较。在比较之前需要按照一定的比例值进行转换，这个比例值近似的取为16倍，得到一个新的十六进制数，由于选用的传感器每摄氏度对应0.01V，经过模数转换后得到每摄氏度对应08H,再通过判断查表即可得到温度的十六进制数，再存到相应的单元中与设定值进行比较。当温度高于设定值时进行制冷，温度低于设定值时加热，只有温度处于人体适宜温度提示灯才不会亮。温度设定是通过键盘输入来完成的，再通过查表得到可以进行比较的数，存入相应的存储单元，进行显示。
2.4总体功能解析
它主要完成的功能就是可以设定温度，实时采集温度并在LED上显示设定温度和当前温度。我设计的空调控制器硬件部分主要有温度采集传感器应用电路、制冷电路、加热电路、指示灯电路、C8051F020单片机，以及单片机的复位和晶振电路。
2.5设计方框图
图2.1空调控制器框图
开始
系统初始化
启动A/D
A/D数据变换
有设定值
A/D转换完成？实际温度大于设定值？制冷工作显示温度
相等
加热工作
设置温度温度转换
Y
N N
Y N N
Y
图2.2空调控制器程序流程图
3各部分硬件电路设计及参数计算
3.1电源电路设计
图3.1电源电路
单片机所采用的电源是 3.3V，还有复位电路和其他电路也需要直流电源，而家用电是交流220V，所以需要进行整流、滤波。
需要将输入为5V～9V的电压值稳压到3.3V需要使用两块LM7805和1117稳压芯片。其中LM7805的作用是将输入为5V～9V的电压稳压为5V，满足1117稳压芯片的工作电压(5V),经过1117稳压芯片后其输出的电压为所需的3.3V电压。
LM7805 系列为 3 端正稳压电路,TO-220 封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达 1A。虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。
主要特点：
（1）输出电流可达 1A
（2）输出电压有：5V
（3）过热保护
（4）短路保护
（5）输出晶体管 SOA 保护
3.2单片机电路
单片机正常工作时，除了要加恒压电源外，还需要设计复位电路和晶振电路，我所设计的复位电路既可以上电复位，又可以在单片机非正常工作时进行手动复
C进行充电，电路导通，充位，晶振采用的是12MHZ外部晶振。通电时，电容
2
电结束后，复位结束，充电时间决定复位时间。工作过程中，当按下复位键后，
C的作用是抑制干扰从复位电路导通，按键时间决定了复位时间。电路中电容
1
端进入。器件内还集成了外部振荡器驱动电路，允许使用晶体、陶瓷谐振器、电容、RC 或外部时钟源产生系统时钟。
复位电路和晶振电路图如下所示：
图3.2单片机复位及晶振电路
3.3键盘和显示电路
PB和PC口是8255两个八位带锁存的输入口，可实现输出数据锁存。PB口的端口地址为8001H，PC口的端口地址为8002H。PA口未用。用PB口作六个数码管的位选。用8708作显示器的位选驱动。PC口作字型码锁存。8255控制字的端口地址是8003H。8078作数码管字型显示驱动。六位数码管采用共阴极方式。键盘及显示电路如下图所示：
图3.3键盘输入电路
图3.4输出显示电路
8255扩展接口是由高八位地址(A8～A15)通过74LS138译码产生的。PA,PB,PC口和8255控制口的地址分别是8000H,8001H,8002H和8003H,它们由低位地址A0和A1区别。低位地址A0和A1从低位地址锁存器74LS138的输出端引出。
3.4温度传感器的选择
本系统采用镍铬-镍硅热电偶作为温度传感器，由热电偶的特性可知，进入放大器的电压信号实为热电偶冷热端温差引起的热电势信号，冷端处于设定温度，热端处于外界室温，单片机的A/D通道可以直接采集热电偶信号，经冷端温度补偿后，在查K分度表则可以得到热端温度值，室温的测量可以经过热电阻式传感器变化为电压信号，经放大后直接送给单片机的A/D通道，单片机程序自动完成热电偶信号的采集和冷端信号采集，计算出实际的温度，从而控制控制空调的外部设备工作。
图3.5传感器采集电路
3.5外围部件的选择
在单片机的程序中需要设定适宜温度的范围，当从传感器接受的温度电压信
号经过模数转换后，室内温度高于或者低于设定的范围，那么指示灯亮，通过编写单片机的I/O 输出来控制指示信号的发出。当采集温度高于设定温度时，需进行制冷，通过程序的设计启动风机；当采集温度低于设定温度需利用电机进行加热。
图3.6外部工作灯电路
由于二极管所能承受的最大电流为20mA ,而电源电压为5V ，所以应串接一
个电阻，其阻值最小为：
3
52502010U R I -===Ω?
4 主要元器件介绍
4.1热电偶传感器
镍铬温度传感器是一种电压输出型精密温度传感器。它工作类似于齐纳二极管，其反向击穿电压随绝缘温度以10/
mV K的比例变化。该器件在工作电流为400A500A
u u范围内的动态电阻小于1Ω，当对它在25C?校准后，它在范围内具有小于的典型误差。热电偶可应用于范围在40150C
-?内的任何形式的温度检测，它的低阻抗和线性输出使得其读出和控制接口电路非常简单。热电偶测温范围分别为40100C
?。
-?。其短时间使用测温上限可扩宽至120C
主要特点：
(1) 在绝对温度下直接校准。
(2) 1℃的初始精度。
(3) 工作于400uA~5mA电流范围。
(4) 低于1Ω的动态阻抗。
(5) 容易校准。
(6) -40℃~+100℃宽工作温度范围。
4.2 8255扩展芯片
8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O 口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。
主要特点：
8255管脚特性如下：
(1)一个并行输入/输出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口。
(2)具有24个可编程设置的I/O口,即3组8位的I/O口为PA口,PB口和PC 口.它们又可分为两组12位的I/O口,A组包括A口及C口(高4位,PC4~PC7),B 组包括B口及C口(低4位,PC0~PC3).A组可设置为基本的I/O口,闪控(STROBE)的I/O闪控式,双向I/O3种模式;B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定。
引脚功能：
(1) RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。
(2) CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯
片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输.
(3) RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/RD=0且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。
(4) WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时,即/WR=0且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。
(5) D0～D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。
(6) PA0～PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。
(7) PB0～PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。
(8) PC0～PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。
(9) A0,A1:地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器。当A0=0,A1=0时,PA口被选择;当A0=0,A1=1时,PB口被选择;当A0=1,A1=0时,PC 口被选择;当A0=1.A1=1时,控制寄存器被选择。
4.3 C8051F020系列单片机
本系统的核心控制部件采用Silicon Laboratories公司生产的C8051F020单片机作为控制器。C8051F系列单片机是集成的混合信号片上系统(SOC)，具有与MCS-51内核及指令集完全兼容的微控制器，除了具有标准8051的数字外设部件之外，片内还集成的数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件。
C8051F系列单片机的功能部件包括模拟多路选择器、可编程增益放大器、ADC、DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBus/I2C、UART、SPI、可编程计数器/定时器阵列(PCA)、定时器、数字I/O端口、电源监视器、看门狗定时器WDT和时钟振荡器等。
C8051F020单片机是C8051F系列中一个比较有代表性的型号，该器件是完全集成的混合信号系统级SCM芯片，具有64个数字I/O引脚。
主要性能：
(1) 高速、流水线结构的8051兼容的MCS-51内核(可达25MIPS)。
(2) 全速、非侵入式的在系统调试接口(片内)。
(3) 真正12位、100ksps的8通道ADC，带PGA和模拟多路开关。
(4) 真正8位、500ksps的ADC，带PGA和8通道模拟多路开关。
(5) 两个12位DAC，具有可编程数据更新方式。
(6) 64KB可在系统编程的Flash存储器。
(7) 4352(4096+256)B的片内RAM。
(8) 可寻址64KB地址空间的外部数据存储器接口。
(9) 硬件实现的SPI、SMBus/I2C和两个UART串行接口。
(10) 5个通用的16位定时器。
(11) 具有5个捕捉/比较模块的可编程计数/定时器阵列。
C8051F系列单片机都可工作在工业温度范围(-45~+85℃)内用2.7~3.6V的电压工作。端口I/O、/RST和JTAG引脚都容许5V的输入信号电压。C8051F020为100引脚TQFP封装。
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S D I T T + ??+115控制算法的研究
5.1 PID 算法的研究
PID 是一种负反馈控制，用设定的控制目标值与受控对象的输出反馈值相比较，对其差作比例、微分、积分后用来控制受控对象。
PID 控制规则:
u = (3-1)
式中占为比例带，介为积分时间，与为微分时间。传递函数为:
G ()s = (3-2) δ、TI 、TD 的改变对控制作用影响很大: δ越大，比例调节的残差越大，从这一点说，δ越小能使残差越小。但δ小则使调节系统的开环增益加大，从而可能导致系统激烈振荡甚至不稳定，系统首先要稳定，所以比例带的设定必须保证一定的稳定裕度TI 越大即积分速度越小，积分作用越弱，使过度时间变长，达到稳定的速度越慢。TI 越小积分速度越快，而增大积分速度会降低控制系统的稳定程度，直至出现发散的振荡过程；TD 则主要改善系统的动态性能，TD 增大会加快系统的响应，降低超调，增大系统稳定性，但TD 过大，会使系统的抗干扰能力减弱，而且微分环节对纯滞后过程无效。PID 控制器中，δ、TI 、TD 的选择如果合适，则能发挥它们的长处，从而较好地控制系统，否则，不仅不能发挥各种调节作用，反而适得其反。
5.2模糊控制系统设计
模糊控制是一种以模糊集合论、模糊语言变量及模糊推理为基础的一种计算机数字控制。模糊控制模仿人的思维通过把精确量模糊化，通过模糊推理，然后经过清晰化处理得到控制量。
5.2.1模糊控制算法
模糊自动控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制。尤其是模糊控制和遗传算法、神经网络及混沌理论等新学科相结合，正在显示出其巨大的应用潜力。
δ1
模糊控制原理
①模糊控制的引入
随着计算机的发展和应用，自动控制理论和技术获得了飞跃的发展，在解决线性或非线性，定常或时变的多输入多输出系统问题上，获得了广泛的应用。但是，采用传统控制理论来设计一个控制系统，需要事先知道被控对象精确的数学模型，然后再根据给定的性能指标选择适当的控制规律，进行控制系统设计。然而，在许多情况下，被控对象的精确数学模型很难建立，有时甚至是不可能的。这样一来，对于这类对象或过程就难以进行自动控制。与此相反，对于一些难以自动控制的生产过程，有经验的操作人员进行手动控制，却可以达到满意的效果。这是由于作为操作者的人在长期的操作实践中获得了对系统的认识，在头脑中形成了他自己对该系统的认识模型，并积累了操作经验。总结人的控制行为，用语言描述人的手动控制决策，形成一系列的条件语句和决策规则，进而设计一个控制器，利用计算机实现这些控制规则，再驱动设备对工业过程进行控制，这就是模糊控制。实践表明，模糊控制器具有以下几个特点:
1.它不需要知道被控对象或过程的精确数学模型。
2.易于实现对不确定性系统和强非线性系统的控制。
3.对被控对象或过程参数的变化有较强的鲁棒性。
4.对干扰有较强的抑制能力。
②模糊控制系统的组成
模糊控制系统是一种自动控制系统，它是以模糊数学、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑为理论基础，采用计算机控制技术构成的一种具有闭环结构的数字控制系统。它的组成核心是具有智能性的模糊控制器，其基本结构如图3.1所示。
图3.1模糊控制系统框图
模糊控制系统一般由四个部分组成:
l.模糊控制器:它是以模糊逻辑推理为主要组成部分，同时又具有模糊化和去模糊功能的控制器。
2.输入/输出接口装置:模糊控制器通过输入/输出接口从被控对象获取数字
信号量，并将模糊控制器决策的输出数字信号经过数模变换，将其转变为模拟信号，送给执行机构去控制被控对象。
3.广义对象:包括被控对象和执行机构。被控对象可以是线性或非线性的、定常或时变的、也可以是单变量或多变量的、有时滞或无时滞的以及有强干扰的多种情况。
4.传感器:传感器是将被控对象或各种过程的被控制量转换为电信号的一类装置。传感器在模糊控制系统中占有十分重要的地位，它的精度往往直接影响整个控制系统的精度。
5.2.2模糊控制的基本概念
(1)模糊集合
模糊集合用于在无法明确地定义元素是否属于集合的情况下，利用一种度量来表示某一元素属于这一集合的程度，这就是隶属度，也就是级别。当一个元素肯定属于这一集合时，级别为1，肯定不属于这一集合时，级别为0，其余的级别为0到1的中间值。以论域为离散有限集{xl, x2......, xn}为例，设 A (xi)=ui(i=1,2......n)，模糊集合用扎德法表示如下:
A= （3-3） (2)量化因子
连续论域进行离散化的过程称为量化。设有连续论域[a, b]，量化后的离散论域为{-n ，-n+1,…，0,…，n-1, n}，将连续论域分为2n 段，则有系数K=2n/ (b-a)，K 称为量化因子。
(3)比例因子
偏差的基本论域与偏差的实际变化范围的比值称为比例因子。当偏差的实际变化范围超出基本论域的范围时，采用最大输出或零输出。对于偏差的任何采样值，乘以比例因子后取整，可以得到相应的值。
5.2.3模糊控制过程
模糊控制过程可以分为以下三个步骤:模糊化过程、模糊推理过程和反模糊化过程。
(1)模糊化过程
模糊化(Fuzzification)就是将基础变量论域上的确定量变换成基础变量论域上的模糊集的过程。其主要功能就是根据输入变量的隶属度函数求出精确输入量相对于输入变量各语言值的隶属度。常规控制都是用系统的实际输出值与设定
n
n 2211x u ...+++x u x u
值相比较，得到一个偏差值E，控制器根据这个偏差值及偏差值的变化率来决定如何对系统进行控制。无论是偏差还是偏差的变化率都是精确的输入值，要采用模糊控制技术就必须首先把它们转换成模糊集合的隶属函数。因此，要实现模糊控制就要先通过传感器和变送器把被控量变换成电量，再通过模/数转换器得到精确的数字量。精确输入量输入至模糊控制器后，首先要把精确量转换成模糊集合的隶属函数，这就是精确量的模糊化或者模糊量化。
(2)模糊推理过程
模糊推理过程就是对于给定的模糊输入量，模糊控制器根据判定的模糊规则和事先确定好的推理方法进行模糊推理，求出模糊输出量的过程。模糊推理是模糊控制器的核心，它具有模拟人类基于模糊概念的推理能力，是基于模糊逻辑中的蕴含关系及推理规则来进行的。模糊控制是模仿人的思维方式和人的控制经验来实现的一种控制。根据有经验的操作者或者专家的经验制订出相应的控制规则即是模糊控制规则，它是模糊控制器的核心。为了能存入计算机，就必须对控制规则进行形式化处理，再模仿人的模糊逻辑推理过程确定推理方法，控制器根据制订的模糊控制规则和事先确定好的推理方法进行模糊推理，得到模糊输出量，即模糊输出隶属函数，这就是模糊控制规则的形成和推理。其目的是用模糊输入值去适配控制规则，为每个控制规则确定其适配的程度，并通过加权计算合并那些规则的输出。
(3)模糊量的去模糊
模糊量的去模糊(Defuzzification)就是将基础变量论域上的模糊集变换成基础变量论域上的确定值的过程。根据模糊逻辑推理得到的输出模糊隶属函数，用不同的方法找一个具有代表性的精确值作为控制量，就是模糊量的去模糊；它要求在推理得到的模糊集合中取一个最能代表这个模糊推理结果可能性的精确量，去控制或驱动执行机构。
(4)模糊控制器及系统设计
模糊控制器(Fuzzy Controller)在模糊自动控制系统中占有举足轻重的地位，因此在模糊控制系统中，设计和调整模糊控制器的工作是很重要的。模糊控制器的设计包括以下几项内容:
1)确定模糊控制器的输入变量和输出变量。
2)设计模糊控制器的控制规则。
3)建立模糊化和反模糊化的方法。
4)选择模糊控制器的输入变量及输出变量的论域并确定模糊控制器的参数(如量化因子、比例因子)。
5)编制模糊控制算法的应用程序。
6)合理选择模糊控制算法的采样时间。
(5)模糊控制器的结构设计
模糊控制器有两种组成方式，一种是由模糊逻辑芯片组成的硬件专用模糊控制器，它是用硬件芯片来直接实现模糊控制算法；另一种是用微处理器组成硬件系统，用软件来实现模糊控制算法，这种模糊控制器的特点是资源开销小、灵活性高、通用性强、应用范围广。在一般控制系统中，目前多采用第二种方式。模糊控制器的结构设计是指确定模糊控制器的输入变量和输出变量。模糊控制器的输入一般有三个:偏差、偏差的变化及偏差变化的变化，输出变量一般选择控制量的变化。目前广泛采用的是二维模糊控制器，这种控制器的输入变量选偏差及偏差的变化，以控制量的变化为输出变量。根据本系统的特点及控制要求，模糊控制器选用二维结构，其结构如图3.2所示
图3.2二维模糊控制机构框图
根据本系统的特点及控制要求，模糊控制器采用双输入单输出结构，分别用偏差e和偏差的变化率△e作为输入变量，以控制量u作为输出变量。
(6)精确量的模糊化
在温室温度模糊控制器里，将键盘输入的温度值作为给定值T，由传感器测量得到的温度值记为t(k)，则误差e及误差的变化△e为:
e(k) = T-t(k) (3-2)
△e(k) = e(k)-e(k-1) (3-3)
将e (k)和△e (k)作为温度模糊控制器的输入变量，输出变量为加热器及风扇的通断状态。根据温室的实际工作情况，从温带植物三基点温度如表2-1所示，可以看出其适宜温度变化值在10℃左右，考虑到实际检测条件和适当的控制精度，将温度误差的基本论域定为[-5℃～+5℃] ,温度误差变化的基本论域定为[-1℃～+1℃]。为提高控制精度和响应速度，将温度的控制范围分为模糊控制区和确定控制区，以温度设定值的±5℃为界。温度在设定值的±5'C以内为模糊控制区，以外为确定控制区。在确定控制区，系统将进行强制冷却或加热，并发出温度超标报警信号。而在模糊控制区，将温度偏差、偏差变化率的模糊集合分为7个模糊子集，分别为PB(正大)，PM(正中)，PS(正小)，Z(零)，NS(负小)，NM(负中)，NB(负大)。选取语言变量e, △e的论域均为:x={-4，-3，-2，-1, 0, 1, 2, 3, 4}温度偏差、偏差变化率的隶属函数赋值表如表3.1所示
表3.1 △e的隶属度函数赋值表
论域-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
NB 1 0.5 0 0 0 0 0 0 0
NM 0.2 0.6 1 0.6 0.2 0 0 0 0
NS 0 0 0.5 1 0.5 0 0 0 0
Z 0 0 0 0.5 1 0.5 0 0 0
PS 0 0 0 0 0.5 1 0.5 0 0
PM 0 0 0 0 0.2 0.6 1 0.6 0.2
PB 0 0 0 0 0 0 0 0.5 1
控量的隶属函数形状可以是三角形、梯形、单点或其它形状。采用单点为控制量在实际处理时较为方便，因为这时只要知道控制量的模糊量也就知道了实际用于控制的论域元素。本系统控制量的模糊划分采用单点，分为7个模糊子集，分别为PB(正大)，PM(正中)，PS(正小)，Z(零)，NS(负小)，NM(负中)，NB(负大)。选取语言变量u的论域为:{-3，-2，-1, 0, 1, 2, 3}。控制量的隶属函数如图4.3所示。
图3.3 U的隶属度函数
(7)模糊控制规则
模糊控制规则实际上是总结有经验的操作者或专家的控制知识和经验制定出的一条条模糊条件语句的集合，通常简写成一个表，即模糊控制规则表。确定模糊控制规则的原则必须是系统输出响应的动静态特性达到最佳。当误差大或较大时，选择控制量以尽快消除误差为主;而当误差较小时，选择控制量要注意防止超调，以系统的稳定性为主要出发点。
(8)模糊控制算法设计
控制算法是模糊控制的关键，可根据不同的系统情况选用不同的控制算法，常用的有查表和公式法。本系统采用查表法实现模糊控制算法。查表法是根据模糊控制规则表，求出输入量论域元素和输出量论域元素之间的关系，形成一个表格，这个表格称为控制表。产生控制表的方法有两种，一种是间接法，首先求出模糊关系R，再根据输入的偏差和偏差变化率求出控制量，最后把控制量精确化，
得到控制表;另一种是直接法，直接从控制规则即推理语句中求控制量，产生控制表。本文采用直接法。本系统中，由于偏差e和偏差变化率△e的离散论域都有9个元素{-4，-3，-2，一1, 0, 1, 2, 3, 4}，在输入时，e或△e的精确值都会量化到9个元素之中的任何一个。这样，e和△e的输入组合就有9×9=81种。求这81种输入组合及其对应的输出控制量，即可形成相应的模糊控制表。实际控制过程中，可以对该表进行优化，根据查表结果求出控制量，去控制或驱动执行机构，实现对温室温度的智能控制。
致谢
通过这次课程设计，我学到了很多新的知识，获得了新的经验。我从中学会了如何去做设计，学会知道团队精神的重要性，在这次的课程设计当中，与其它同学进行了交流，提高了自己的工作效率。
在如此短的时间。依靠个人能力是不可能完成如此繁琐的资料查找与收集的。所以，通过这次课程设计，加强了同学之间的交流，大大增进了我们班的凝聚力，协作的精神更强了。而且自己也学到了很多实际的有用的东西，相信对以后的工作一定会大有益处。
最后，在此对竟静静老师的帮助表示由衷的感谢！
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[11] 乐嘉谦主编.仪表工手册.北京：化学工业出版社，2004
[12] 周泽魁主编.控制仪表与计算机控制装置.北京：化学工业出版社，2009
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[14] 康华光编著，电子技术基础（模拟部分），高等教育出版社，2000
[15] 于海生编著，计算机控制技术，机械工业出版社，2003
[16] 李晓莹编著，传感器与测设技术，高等教育出版社，2002
[17] 付家才编著，单片机实验与实践，高等教育出版社，2004
一、全新风空调机组的设计定义： 将室外的新鲜空气经处理后送入封闭区域、房间的机组，其蒸发器进风方式为全部新风（或者新风量占总送风量50％以上的也可以参考本规范），特点是工况恶劣、工况变化大。此类机组包括制冷、制热、加湿、除湿、通风、洁净等功能。 其目的是为了配合回风机组，对房间工况进行调节，一般精度要求不高。在空气调节系统中，其主要作用是： 1、向室内提供新鲜空气，满足室内人员生理所需。 2、对新风进行热湿处理，避免对室内工况造成冲击，一般而言，新风的热湿负荷占 整个空调系统相当大的比例。 3、在有精度要求的环境中，保证室内对外界保持正压，避免未经处理的空气通过门、 窗缝渗入。 4、在卫生医疗场所中，通过控制新/排风比，控制室内正压/负压，确保室内空气不 受外界干扰（正压），或者室内空气经过处理后才排到外界（负压）。 二、全新风空调机组的设计类型： 1、直冷式：单冷型、单冷加热型（有电加热、蒸气加热、热水加热）、恒温恒湿型、 热泵型、除湿型（包括普通除湿、降温除湿、调温除湿）。 2、冷冻水式：各种风柜，ZK及YJS等。 三、全新风空调机组的设计额定工况： 1、处理焓差：制冷约35~40kJ/kg，制热约20~25kJ/kg。 2、进风工况及系统设计工况按下表，需注意：本规范目前仅规定制冷时的设计要求， 制热时的设计要求有待进一步研究后再予以修改、补充。 3、出风工况：以尽量不对房间工况造成冲击为目的。制冷时，干球18-22℃（DB）， 相对湿度80-90%RH。 4、调温除湿机：出口温升10℃。 四、全新风空调机组的设计一般设计原则： 1、带压缩机的全新风空调机组：由于工况变化范围大，为了保证压缩机的可靠性， 应对系统采取相应的措施，防止高温时压缩机过载，低温时蒸发器结霜或蒸发器回液，以及保证低负荷时制冷系统的回油。 制冷系统的进风工况及设计方案见表1示。对非标和常规作如下规定： 1）全新风空调常规机：风量为回风型40~50%，额定工况出风温度18~22℃，单压缩机系统24~43℃运行制冷，并联压缩机或螺杆机系统，20~43℃运行制冷，按表1方案。 2)全新风空调非标机：风量为回风型的40~50%，额定工况出风温度18~22℃，制 冷系统15~43℃范围允许运行制冷，按表1方案；风量为回风型30~40%或焓 差>40kJ/kg的非标机，需考虑系统分级方案（见表4）。
1.绪论 随着生活水平的提高，人们对物质生活的要求也逐渐提高，空调系统在建筑家具中的应用也越来越广泛。本着节能降耗的要求，对空调监控系统的需求也越来越大。北京亚控科技产品组态王软件和PLC（Programmable Logic Controller）作为工业控制领域的优秀控制软件和控制器，在非工业领域如空调监控系统等中也起着重要作用。本次空调监控系统就是采用组态王作为上位机监控软件和人机交互界面，PLC作为下位机和空调系统控制器，实现对空调系统的实时监控。 2.系统设计原理 空调监控系统主要利用PLC的控制功能，通过执行装载在PLC内部的预先设定的控制程序并执行上位机实时的命令语句，调节空调系统中的阀门开度、控制水泵启停、监控并采集空调系统中温度传感器、湿度传感器、压力传感器、水流开关等现场仪器仪表的数据，转换为组态王可用的数据格式传送给组态王软件。组态王接收PLC采集的现场数据并实时的在组态画面中动态实时显示，此外，组态王可接收组态画面中的有操作人员输入的命令并下传给下位机PLC，实现对空调系统的调节控制。 2.1.空调系统原理 空调系统主要就是调节室内空气的冷、热、干、湿，并起净化空气的作用，使人们工作、生活在比较舒适的环境中。空调系统主要由三部分组成：空气调节系统、制冷系统、供热系统。 2.1.1空气调节系统监控原理 A.新风机组监控原理 新风机组主要靠包括进口挡板、加热器、表冷器、过滤器、加湿器、送风机及各种传感器和执行机构等。使得在夏季通过表冷器湿新风降温、除湿，冬季通过加热器、加湿器使空气加热、加湿。新风机组监控的主要内容如下： （1）监控送风温度。由送风通道的温度传感器实测送风温度，信号送入控制器，与送风温度设定值进行比较，采取控制算法生成控制指令调节冷、热水供水阀门开度，用以调节热水（或冷水）流量，是送风温度控制在设定值范围内，保持室内温度恒定。 （2）送风湿度控制。由送风通道的湿度传感器检测湿度信息送入处理器经运算后控制冷水阀或蒸汽阀开度，使被调环境的湿度保持恒定。 （3）过滤器堵塞监控与报警。有过滤网两侧的空气压差开关监视过滤网的清洁度，当
空调自动化控制原理说明 自动化系统是智能建筑的一个重要组成部分。楼宇自动化系统的功能就是对大厦内的各种机电设施，包括中央空调、给排水、变配电、照明、电梯、消防、安全防范等进行全面的计算机监控管理。其中,中央空调的能耗占整个建筑能耗的50%以上，是楼宇自动化系统节能的重点[1]。由于中央空调系统十分庞大，反应速度较慢、滞后现象较为严重，现阶段中央空调监控系统几乎都采用传统的控制技术，对于工况及环境变化的适应性差，控制惯性较大，节能效果不理想。传统控制技术存在的问题主要是难以解决各种不确定性因素对空调系统温湿度影响及控制品质不够理想。而智能控制特别适用于对那些具有复杂性、不完全性、模糊性、不确定性、不存在已知算法和变动性大的系统的控制。“绿色建筑”主要强调的是:环保、节能、资源和材料的有效利用，特别是对空气的温度、湿度、通风以及洁净度的要求，因此，空调系统的应用越来越广泛。空调控制系统涉及面广，而要实现的任务比较复杂，需要有冷、热源的支持。空调机组内有大功率的风机，但它的能耗很大。在满足用户对空气环境要求的前提下，只有采用先进的控制策略对空调系统进行控制，才能达到节约能源和降低运行费用的目的。以下将从控制策略角度对与监控系统相关的问题作简要讨论。 2 空调系统的基本结构及工作原理 空调系统结构组成一般包括以下几部分[2] [3]:
(1) 新风部分 空调系统在运行过程中必须采集部分室外的新鲜空气(即新风)，这部分新风必须满足室内工作人员所需要的最小新鲜空气量，因此空调系统的新风取入量决定于空调系统的服务用途和卫生要求。新风的导入口一般设在周围不受污染影响的地方。这些新风的导入口和空调系统的新风管道以及新风的滤尘装置(新风空气过滤器)、新风预热器(又称为空调系统的一次加热器)共同组成了空调系统的新风系统。 (2) 空气的净化部分 空调系统根据其用途不同，对空气的净化处理方式也不同。因此，在空调净化系统中有设置一级初效空气过滤器的简单净化系统，也有设置一级初效空气过滤器和一级中效空气过滤器的一般净化系统，另外还有设置一级初效空气过滤器，一级中效空气过滤器和一级高效空气过滤器的三级过滤装置的高净化系统。 (3) 空气的热、湿处理部分 对空气进行加热、加湿和降温、去湿，将有关的处理过程组合在一起，称为空调系统的热、湿处理部分。在对空气进行热、湿处理过程中，采用表面式空气换热器(在表面式换热器内通过热水或水蒸气的称为表面式空气加热器，简称为空气的汽水加热器)。设置在系统的新风入口，一次回风之前的空气加热器称为空气的一次加热器;设置在降温去湿之后的空气加热器，称为空气的二次加热器;设置
小议暖通空调控制系统设计及探讨 摘要：由于能源十分紧张, 同时暖通空调的能耗在国民经济总能耗中所占比重越来越大, 生活水平的提高, 空调系统的应用越来越普及, 所以开发中央空调系统的优化控制技术, 使中央空调系统在不同负荷下、不同工况条件下, 都能以最佳效率运行, 并且达到最好的控制效果, 是非常迫切的并且具有非常广阔的应用前景。 关键词：暖通空调；低效运行；控制系统 中图分类号：TM925.12 文献标识码：A 文章编号： 引言 随着生活水平的提高，空调系统的应用越来越普及，中央空调系统的能最消耗一般占整个建筑耗能的50％以上。但目前实际情况是，空调系统是按满足用户最大需求而设计，所有的空调系统长时间处在低负荷下运行。由于能源十分紧张，同时暖通空调的能耗在国民经济总能耗中所占比重越来越大，所以开发中央空调系统的优化控制技术，使中央空调系统在不同负荷下、不同工况条件下，都能以最佳效率运行，并且达到最好的控制效果，是非常迫切的并且具有非常广阔的应用前景。
暖通空调系统 1. 整体工艺。暖通空调工作原理就是制冷剂在制冷机组的蒸发器中与冷冻水进行热量的交换而汽化, 从而使冷冻水的温度降低, 然后, 被汽化的制冷剂在压缩机作用下, 变成高温高压气体, 流经制冷机组的冷凝器时被来自冷却塔的冷却水冷却, 又从气体变成了低温低压的液体, 同时被降温的冷冻水经冷冻水水泵送到空气处理单元的热交换器中, 与混风进行冷热交换形成冷风源, 通过送风管道送入被调房间。如此循环, 在夏季, 房间的热量就被冷却水所带走, 在流经冷却塔时释放到空气中。 2. 供水系统。常用的冷冻水( 水为载冷剂) 系统的冷冻水管道均为循环式系统。变流量系统根据其组成装置不同, 又可分为“相对的变流量系统”, 即冷量制备环路是定流量, 而冷量输送环路是变流量的; 和“真正的变流量系统”, 即冷水机组蒸发器变流量系统, 流过蒸发器的水量由负荷端的需求来确定, 后者能够充分发挥变流量系统的节能潜力。 3. 空气处理单元。在暖通空调空气处理单元中,首先是新风与部分回风混合, 形成混风, 混风经过热交换器与冷冻水进行热交换形成送风, 在冬天, 混风吸收能量温度提高, 在夏天, 混风温度降低, 送风在风机的作用下经过送风管道进入房间, 与房间内的空气进行热量的传递, 最
内容： 1 水冷冷水机空调系统 ☆主要设备 （1）制冷主机（2）冷冻水泵（3）冷却水泵（4）冷却塔 （5）电子水处理仪（6）水过滤器（7）膨胀水箱 （8）末端装置（组合式空调机组、柜式空调机组、风机盘管等） 2 冷、热源的选择 1. 冷、热源系统设计选型注意的几个方面 1.1 各种冷、热源系统的能效特性 1.2 冷、热源系统的部分负荷性能 1.3 冷、热源系统的投资费用 1.4 冷、热源系统的运行费用 1.5 冷、热源系统的环境行为 2. 冷源设备选择 2.1 冷水机组的总装机容量 冷水机组的总装机容量应以正确的空调负荷计算为准，可不作任何附加，避免所选冷水机组的总装机容量偏大，造成大马拉小车或机组闲置的情况。 2.2 冷水机组台数选择 制冷机组一般以选用2～4台为宜，中小型规模宜选用2台，较大型可选用3台，特大型可选用4台。机组之间要考虑其互为备用和切换使用的可能性。 同一机房内可采用不同 类型、不同容量的机组搭配的组合式方案，以节约能耗。并联运行的机组中至少应选择一台自动化程度较高、调节性能较好、能保证部分负荷下能高效运行的机组。 为保证运转的安全可靠性，当小型工程仅设1台时，应选用调节性能优良、运行可靠的机型，如选择多台压缩机分路联控的机组，即多机头联控型机组。 2.3 冷水机组机型选择 2.3.1水冷电动压缩式冷水机组的机型宜按制冷量范围，并经过性能价格比 进行选择。 2.3.2冷水机组机型选择
电机驱动压缩机的蒸气压缩循环冷水机组，在额定制冷工况和规定条件下，性能系数（COP）不应低于以下规 定。 2.3.3冷水机组的制冷量和耗功率 冷水机组铭牌上的制冷量和耗功率，或样本技术性能表中的制冷量和耗功率是机组名义工况下的制冷量和耗功率，只能作冷水机组初选时参考。冷水机组在设计工况或使用工况下的制冷量和耗功率应根据设计工况或使用工况（主要指冷水出水温度、冷却水进水温度）按机组变工况性能表、变工况性能曲线或变工况性能修正系数来确定。 2.4热源设备 2.4.1热源设备类型 提供空调热水的锅炉按其使用能源的不同，主要分为两大类：（1）电热水锅炉（2）燃气、燃油热水锅炉 电热水锅炉 电热水锅炉的优点是使用方便，清洁卫生，无排放物，安全，无燃烧爆炸危险，自动控制水温，可无人值守。 《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）规定：除了符合下列情况之一外，不得采用电热锅炉、电热水器作为直接采暖和空气调节系统的热源：电力充足、供电政策支持和电价优惠地区的建筑； 以供冷为主，采暖负荷较小且无法利用热泵提供热源的建筑； 无集中供热与燃气源，用煤、油等燃料受到环保或消防严格限制的建筑； 夜间可利用低谷电进行蓄热、且蓄热电锅炉不在日间用电高峰和平段时间启用的建筑； 利用可再生能源发电地区的建筑； 内、外区合一的变风量系统中需要对局部外区进行加热的建筑.
沈阳利源轨道交通设备有限公司暖通空调自控系统项目 HVAC暖通空调自控系统 技术方案设计书
一. 总体设计方案 根据用户对项目要求，并结合沈阳建筑智能化建筑现状，沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调自控系统项目是屹今为止整个沈阳所有建筑物厂区当中智能化程度要求较高的。沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调自控系统项目里面分布着大量的暖通空调机电设备。 ？如何将这些暖通空调机电设备有机的结合起来，达到集中监测和控制，提高设备的无故障时间，给投资者带来明显的经济效益； ？如何能够使这些暖通空调机电设备经济的运行，既能够节能，又能满足工作要求，并在运行中尽快的将效益体现出来； ？如何提高综合物业管理综合水平，将现代化的的计算机技术应用到管理上提高效率。 这是目前业主关心的也是我们设计所侧重的。 沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调楼宇自动化控制系统的监测和控制主要包括下列子系统： 冷站系统 空调机组系统 本暖通空调楼宇自动化控制系统之设计是依据沈阳利源轨道交通设备有限公司暖通空调自控系统项目的设计要求配置的，主体的设计思想是结合招标文件及设计图纸为准。 1.1冷站系统 （1）控制设备内容 根据项目标书要求，暖通自控系统将会对以下冷站系统设备进行监控：监控设备监控内容 冷却水塔（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态。 冷却水泵（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手
自动状态、水流开关状态； 冷却水供回水管路供水温度、回水温度， 冷水机组（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态； 冷冻水泵（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态、水流开关状态； 冷冻水供回水管路供水温度、回水温度、回水流量； 分集水器分水器压力、集水器压力、压差旁通 阀调节； 膨胀水箱高、低液位检测； 有关系统的详细点位情况可参照所附的系统监控点表。 （2）控制说明 本自控系统针对冷站主要监控功能如下： 监控内容控制方法 冷负荷需求计算根据冷冻水供、回水温度和回水流量测量值，自动计算建筑空 调实际所需冷负荷量。 机组台数控制根据建筑所需冷负荷自动调整冷水机组运行台数，达到最佳节 能目的。 独立空调区域负荷计算根据Q=C*M*(T1-T2) T1＝分回水管温度，T2＝分供水总管温度， M＝分回水管回水流量 当负荷大于一台机组的15%，则第二台机组运行。 机组联锁控制启动：冷却塔蝶阀开启，冷却水蝶阀开启，开冷却水泵，冷冻 水蝶阀开启，开冷冻水泵，开冷水机组。停止：停冷水机组， 关冷冻泵，关冷冻水蝶阀，关冷却水泵，关冷却水蝶阀，关冷 却塔风机、蝶阀。 冷却水温度控制根据冷却水温度，自动控制冷却塔风机的启停台数，并且自
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 -
风机和电机的设计选型 一、风机的一些基本知识及分类 风机的定义：风机是一个装有两个或多个叶片的旋转轴推动气流的机械。主要有三个部分组成：叶轮（亦称涡轮或转子）、壳体以及驱动设备。 一般没有直联电机的风机主要组成部分：风轮、机壳、框架、轴承、轴、出风法兰（部分有），其中风轮、轴承、轴是关键的部件，需要特别注意。 风机性能参数：风量、静压、动压、功率、效率、静压效率等，性能曲线：Q（风量）-η（效率）、P（压力，包括动压、静压）-Q（风量）等，其中Pst（静压）-Q（风量）曲线是风机最重要的性能曲线，也是风机选型中最重要的依据。 风机的类型：离心式，轴流式，贯流式。 离心式：空气从轴向进入，径向吹出，风量较大，压力大； 轴流式：空气从轴向进入，轴向吹出，风量大，压力较小； 贯流式：空气在风机是两进两出，径向进径向出，再径向进径向出，风量小、压力小、噪声低。 二、离心式风机的分类和特点 离心式风机是末端机组常用到的风机类型，另外也用到风管机，天顶机等按叶片旋转方向分类： （1）前向离心叶轮的旋转方向与叶片的弯曲方向一致，叶片宽度较小，其叶片形式有： a 、前弯型薄叶片，b、机翼型叶片； （2）后向离心叶轮的旋转方向与叶片的弯曲方向相反，叶片宽度大。其叶片形式有：a、后倾后弯叶片，b、后弯斜扭叶片。 特点：风量较大，压力大。前向离心适用于风量大，而压力相对较小的场合，比如末端产品的空调箱、风机盘管、阻力较小的组合空调、桂式空调、移动空调等；后向离心适合与风量大，压力大，比如，高阻力的组合空调，还有需要四面出风的场合，比如天顶机等。 三、轴流风机的分类和特点 轴流风机的特点：风量大，压力低，运行转速比较低，噪声大。主要用在一些通风设备中，对风量要求大，而压力要求较低的场合。比如家用空调的室外机、
XXXX有限公司 空调系统设计方案 一、工程概况 XXXXX有限公司是一座现代化的生产制造工厂，根据工艺的要求，对厂房的温度、湿度、新风量都有严格的要求。为了满足室内空气质量及节能要求，我们为贵公司提供Siemens公司可编程逻辑控制PLC S7-200系统。该控制系统是将3台冷水机组、8个水泵系统、4个冷却塔系统，23台恒温恒湿空调机组集成在一个RS485 OPC协议网络上并与上位机HMI-Microsoft Visual Studio 2008 控制平台进行网络组态操作。 方案HMI监控范围及系统目标包括以下几部分： ·空调冷水机组 ·冷却水系统 ·冷冻水系统 ·组合式恒温恒湿空调机组 ·组合式新风机组 根据甲方的要求和相关图纸，以最高性价比为原则通过优化的设备控制方案和智能管理方式，从而给贵公司提供精确温湿度控制、高效节能可进行系统管理的生产环境。 二、系统设计规范与依据 -建筑智能化系统工程设计管理暂行规定(建设部1997-290) -建筑电气设计规范(JCJ/T16-92) -智能建筑设计标准(DBJ-08-47-95) -采暖通风与空气调节设计规范(GBJ19-87) -建筑设计防火规范(GB50045-95) -电气装置工程施工及验收规范(GBJ232-82) -招标文件要求的相关条例及规范 -业主提供的招标文件和设计图纸
三、系统方案描述 我们通过对甲方提出需求的了解，结合楼宇控制系统的设计规范，对集控冷水 机组，水系统，冷却塔空调设备的自动化系统提出以下方案。 自控系统组成： 机组系统控制 监控系统控制 1.机组系统控制 冷水机组系统采用3台1000RT离心式冷水机组。自控系统采用PLC控制器直接采集冷热源系统中的机组的各种参数。同时程序控制机组的启停，完成各种联动控制，备用设备的转换。 本方案的冷热源系统用Siemens系列控制器配合点扩展模块来解决。 PLC是现场管理和控制系统的组成部份，是一个高性能的控制器。PLC在不依靠较高层处理机的情形下，可以独立工作和联网以完成复杂的控制、监视和能源管理功能，而不需依赖更高层的处理器。PLC可以连接楼层级网络（FLN）设备并提供中央监控功能。 PLC可带扩展模块的和不带扩展模块的。本方案采用可带扩展模块的PLC,这对业主以后的维护和系统扩展时极为有利的。 特点 ●可与其它层级的处理机互相搭配，以符合应用的需求 ●通过扩展模拟量/数字量模块设备，可增加监控点数 ●结合软件与硬设备配合控制应用 ●以先进的PID 算法，精准的将HVAC 控制在最小的变动范围内 ●具有管理多种报警、历史及趋势记录的收集、操作控制和监控功能 ●可选配手动／停止／自动(HOA) 切换开关 本方案可实现空调冷热源的如下监控内容： 机组台数控制 根据供水管的流量及集水器、分水器的温差，计算负荷，然后通过冷水机组提供的通讯接口对风冷热泵机组的进行联网监控。通过网关的模式可实现数据的双向传输，并监控机组的运行状态、系统负荷、房间温湿度、系统启停指令信号等。
自控系统介绍 一、概述 随着科技的不断发展和进步，现代化的建筑物迅速崛起及发展，已成为国民经济迅速增长的必然条件。而现代化建筑物的大型化、智能化和多功能化，必然导致建筑物内机电设备种类繁多，技术性能复杂，维修服务保养项目的不断增加，管理工作已非人工所能应付。因此，采用自动化监控系统技术及计算机管理已成为现代建筑最重要的管理手段。它可以大量的节省人力、能源、降低设备故障率、提高设备运行效率、延长设备使用寿命、减少维护及营运成本，提高建筑物总体运作管理水平。 建筑自动化监控系统（Building Automation System，简称BAS），实质上是一套中央监控系统（Central Control Monitoring System, 简称CCMS）,有时称为综合中央管理系统。现阶段已广泛应用于各类建筑领域，以提供对各类建筑物内设备进行高效率管理与控制的有效途径。 BA系统的主要功能是： 对机电设备实现以最优控制为中心的过程控制自动化； 以运行状态监视和计算为中心的设备管理自动化； 以安全状态监视和灾害控制为中心的安全管理自动化； 以节能运行为中心的能量管理自动化。 机房集中监控系统是智能建筑系统中最重要的子系统之一，这可以从以下几方面看出： 智能建筑设备控制中机房设备相对比例较大，控制流程和技术较复杂，涉及自动控制、通信、计算机、图形及显示技术等。 机房集中监控系统，它不仅涉及对大厦的电、风、水等设备进行控制，而且与大厦的IT（信息技术）应用了有紧密的联系。 机房集中监控系统技术发展十分迅速，控制网络技术的突破性进展给楼宇控制领域带来巨大的影响。 机房集中监控系统是智能化工程中投资较大的部分。 1、系统的必要性 随着计算机技术的发展和普及，计算机系统数量与日俱增，其配套的环境设备也日益增多，计算机房已成为各大单位的重要组成部分。机房的环境设备（供配电、 UPS、暖通设备、等）必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。一旦机房设备出现故障，就会影响到计算机系统的运行，对数据传输、存储及系统运行的可靠性构成威胁，如事故严重又不能及时处理，就可能损坏硬件设备，造成严重后果。所以机房的集中管理更为重要，一旦系统发生故障，造成的经济损失更是不可估量。尤其目前国内普遍缺乏机房环境设备的专业管理人员，在许多地方的机房不得不安排软件人员或者不太懂机房设备管理甚至根本不懂机房设备维护的人员值班，这对机房的安全运行无疑又是一个不利因素。正是为了解决上述问题，本自控方案实现了机房设备的统一监控，减轻了机房维护人员负担，提高了系统的可靠性，实现了机房的科学管理。
大型商业空调设计 目录 一、大型商业的特点 二、大型商业空调使用特点 三、大型商业负荷特点 四、大型商业常见空调系统及选择要点 冷热源系统 冷冻水系统 末端系统：全空气系统、风机盘管系统、吊装空调系统 五、大型商业空调设计一般要点 六、大型商业空调设计流程 七、其他
一、大型商业建筑特点 功能多，一般有商铺、超市、大型百货、餐饮、共享空间等，有些还会有电影院、溜冰场、电玩城等。 单层面积大（是否分内外区） 立面要求较高（影响百叶的位置） 虽然有玻璃外墙，一般不能开启（不能考虑自然排烟） 一般会有内部中庭或公享空间（影响供热和末端系统设计） 有大型地下室，功能一般负一层会做商业，但面积一般不会超20000万平方，负二、负三及以下会做停车库和设备用房，（地下室通风进出口设置困难） 商业的繁荣程度受业主的经营与地理位置双重影响（影响冷负荷和热负荷）一般一层的繁荣程度最高，其次二层、负一层、再3、4、5递减，一层的商业价值最大（故一层一般不能考虑空调机房） 二、大型商业空调运行情况 因商业繁荣程度的不同，有较大的差异，商业好的情况下，需全年供冷，商业一般或差的情况下，需要供热，供热可能全天供热，也可能只需早上预热。 商业内有特别大的上下串通共享空间，且上面是玻璃预时，在冬季可能都需要早上预热。 供冷时间远长于供热时间。 冬季供冷需考虑冷却水低温保护，有时也可采用冷却水直接供冷，在成都由于室外空气相对温度大，室外平均气温也较高，直接供冷的意义一般（即不能提供较低的水温）。 三、大型商业负荷特点 正常情况下，冷负荷远大于热负荷。 室内冷负荷比重大，围护结构冷负荷比重小； 室内冷负荷受人员数量影响大。 围护结构热负荷远小于新风热负荷 室内灯光散热对冷热负荷影响都很大 四、大型商业常见空调系统及选择要点 1、冷热源系统 大型商业常见冷热源系统有：
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
Abstract With 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
楼宇自动化(中央空调控制系统)课程设计 目录 摘要 (2) 第一章工程概况 (2) 第二章设计原则及依据 (2) 第一节设计原则 (2) 第二节设计依据 (2) 第三章中央空调系统 (3) 第一节中央空调系统原理与结构 (3) 第二节中央空调系统设计基本原则 (4) 第三节中央空调系统的冷负荷计算 (4) 第四章中央空调监控系统设计 (8) 第一节系统构成 (8) 第二节监控设计的注意事项 (8) 第三节机房监控系统设计 (9) 一、机房监控点位的布置 (9) 二、控制部分设计 (9) 第四节测点一览表 (11) 第五章新风系统监控设计 (11) 第一节系统功能及组成 (11) 一、系统功能 (11) 二、系统组成 (12) 第二节主要设备及选择 (12) 致谢 (13) 参考文献 (13) 附录 (13)
摘要 随着生活水平的不断提高，人们对居住环境的舒适性要求也越来越高。空调系统尤其是中央空调系统在建筑物中得到了越来越多的应用，像宾馆、办公楼等这类对舒适性要求较高的建筑，普遍采用中央空调系统。 中央空调系统的使用可以达到经济节能，环保，节约空间，个性化，简化管理，提升档次，投资方便等优点，是未来空调的发展方向之一。其统一的管理，良好的舒适度，高档的品位，广阔的利用空间一定能使用户的生活提高一个档次。而统一供冷供暖的方式，可以节约一大部分能量，环保的特质也会让用户感到特别满意。 第一章工程概况 本建筑为一商贸综合楼，共10层，建筑面积5997平方米，主要功能有餐饮、客房、办公室等。本工程设计范围包括餐饮、客房、办公室等的多联机空调设计；空调系统采用MDV智能变频控制多联式空调系统，无论从经济、使用寿命，还是从美观、清洁的角度讲，该系统都很符合建筑用途的要求。 在暖通空调负荷计算之前，按照《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005的要求，配合建筑专业对建筑围护结构热工进行了详细计算。通过计算使建筑热工设计满足节能标准的要求，为暖通空调节能设计奠定基础。 第二章设计原则及依据 第一节设计原则 1）设备保证是符合中华人民共和国最新执行标准，须为国内外知名品牌并通过国家、行业检测中心检测合格的设备。 2）产品及其所有零部件应是技术先进、设计正确、结构合理、安全可靠、节省能源、遵守机械、电器及建筑方面的通用技术要求，维护方便。制造产品的材料应具有足够的强度和合适的性能，且为原厂生产，并有该厂商标。产品必须是最新制造生产，不得有生锈、陈旧、过时的配件。 第二节设计依据 GBJ19-87《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50333-2002《医院洁净手术部建筑技术规范》 GB50019-2003《采暖通风与空气调节设计规范》 JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》
家庭专用中央空调机组 设计计算书
目录 1. 机组简介 (3) 2. 设计条件[1] (3) 3. 热力计算 (3) 4. 冷凝器设计计算 (5) 4.1 有关温度参数及冷凝热负荷确定 (5) 4.2 翅片管簇结构参数选择与计算 (6) 4.3 计算冷凝风量 (7) 4.4 计算空气侧换热系数 (7) 4.5 计算制冷剂侧换热系数 (8) 4.6 计算冷凝器总传热系数K (9) 5. 室外机风叶电机的选型 (10) 6. 蒸发器的设计计算 (10) 6.1 结构规划 (10) 6.2 翅片管各部分传热面积计算 (11) 6.3 确定冷却空气的状态变化过程 (12) 6.4 计算空气侧换热系数 (13) 6.5 计算管内表面传热系数i 和传热面积A0 (14) 7. 风侧阻力计算与内风机选型 (15) 8. 毛细管的选型 (15) 9. 配管设计 (16) 9.1 压缩机吸气管管径的计算 (16) 9.2 压缩机排气管管径的计算 (17) 9.3 冷凝器到毛细管前的液体管路管径的计算 (18) 参考文献： (18)
1. 机组简介 该XXX机组主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、节流机构以及电控系统等组成。它通过直接向空调区域送冷却空气来达到调节室内空气环境的目的，适用于面积在约10-25㎡的办公室、酒店客房、小型营业场所或家居等场所。 2. 设计条件[1] 根据GB/T 18836-2002《风管送风式空调(热泵)机组》的要求，名义制冷工况：室内侧入口空气状态干球温度27℃，湿球温度19℃，室外侧入口空气状态干球温度35℃，湿球温度24℃。 3. 热力计算 根据名义制冷工况：室内侧入口空气状态干球温度27℃，湿球温度19℃，室外侧入口空气状态干球温度35℃，湿球温度24℃，初步确定：冷凝温度t k 为47℃，对应的冷凝压力P k为18.12bar（绝对压力，下同）；蒸发温度t0为4℃，对应的蒸发压力P0为5.66bar，并做如下假设：冷凝器过冷度为6℃，蒸发器过热度为6℃，蒸发器出口到压缩机入口的温升为2℃，冷凝器出口到膨胀阀前的温降为1℃。压缩机的指示效率ηi为0.8，忽略系统中的压力损失，循环参数及压焓图如下：
空调风系统的设计要点 空调风系统的设计要点 (1)空调系统新风量的大小不仅与能耗、初投资和运行费用密切相关， 而且关系到人体的健康，因此《公共建筑节能设计标准》GB50189- 2005对其取值进行了规定，设计人员进行工程设计时，不应随意增加 或减少。另外，在人员密度相对较大且变化较大的房间，宜采用新风 需求控制，即根据室内CO2浓度检测值增加或减少新风量，使CO2浓 度始终维持在卫生标准规定的限值内。 (2)风机盘管机组加新风空调系统的新风口，应单独设置，或布置在风 机盘管机组出风口的旁边，不应将新风接至风机盘管机组的回风吸入 口处，以免减少新风量或削弱风机盘管处理室内回风的能力。 (3)房间面积或空间较大、人员较多或有必要集中进行温、湿度控制和 管理的空调场所(如商场、影剧院、营业式餐厅、展览厅、候机/车楼、多功能厅、体育馆、大型会议室等)，其空调风系统宜采用全空气空调 系统，不宜采用风机盘管系统。全空气空调系统具有易于改变新、回 风比例，必要时可实现全新风运行，从而获得较大的节能效益和环境 效益，且易于集中处理噪声、过滤净化和控制空调区的温、湿度，设 备集中，方便维修和管理等优点。 (4)建筑空间高度大于或等于10m、且体积大于10000m3时，宜采用分 层空调系统。分层空调是一种仅对室内下部空间进行空调、而对上部 空间不进行空调的特殊空调方式，与全室性空调方式相比，分层空调 夏季可节省冷量30%左右，因此，能节省运行能耗和初投资。但在冬季供暖工况下运行时并不节能，此点特别提请设计人员注意。 对于民用建筑中的中庭等高大空间，通常来说，人员通常都在底层活动，因此舒适性范围大约为地面以上2~3m。采用分层空调,其目的是将这部分范围的空气参数控制在使用要求之内，3m以上的空间则处于不 保证的范畴。这里提到的分层空调只是一个概念和原则，实际工程中 有多种做法，比较典型的是送风气流只负担人员活动区，同时在高空
空调自动控制系统设计指南 1.空调自动控制系统及其基本类型 （1）空调系统的控制要求 空调的用户或工艺条件不同，空调系统的控制要求也往往不同，但不外乎以下几种情况： 1）空调机组的起停控制和安全保护 2）空调房间温度（或回风温度、或送风温度）的自动控制 3）独立空调系统的温湿度（室内、回风或送风）控制 4）区域内多个空调系统的集中管理与控制（集散式控制或分布式控制） 5）其它控制要求，如风量控制（变风量或定风量）、压差控制（过滤器压差、洁净室正压或负压、缺风保护等）等 在以上几种情况中，第5）类控制要求一般不会独立提出，一般伴随第2）~4）几种情况同时出现。第1）种控制要求独立提出时，严格意义上不属于空调自动控制系统的范畴，应该归于低压配电系统更为贴切。 在目前国内的空调自动控制类项目实施中，大部分按照目前的专业分工情况，对强弱电分柜制作和安装，即由独立的起动控制柜（配电箱）负责空调机组的起停控制和安全保护，弱电控制器及其相关部件则集成于另一个独立的弱电控制柜中。在雅士的标准中，我们倾向于强弱电一体的集成方案，即将空调机组的起停控制单元与弱电控制单元集成于同一个控制柜中，可有效减少外部接线，提高系统的可靠性。当然，采用强弱电一体的方案时，必须消除强电部分对弱电部分的电磁干扰。 （2）空调自动控制设备系统的基本类型 按照空调设备系统前述的不同控制要求，就有了以下几类典型的空调自动控制设备系统： 1）起动控制柜（配电箱）ASP 起动控制柜内集成了设备的供电控制回路（主回路）和保护控制回路（二次回路），其主要功能有二：手动或自动通断设备的供电电源，以控制设备的起停；提供过载、欠压、失压、缺相、短路等多种保护功能，保证受控设备及供电系统
空调自动控制系统软件设计及调试 尹海蛟 空调的硬件电路只是起到支持作用。因为作为自动化控制的大部分功能，只能采取软件程序来实现，而且软件程序的优点是显而易见的。它既经济又灵活方便，而且易于模块化和标准化。同时，软件程序所占用的空间和时间相对来说比硬件电路的开销要小得多。同时，与硬件不同，软件有不致磨损、复制容易、易于更新或改造等特点，但由于它所要处理的问题往往远较硬件复杂，因而软件的设计、开发、调试及维护往往要花费巨大的经历及时间。但相比之下，这些代价所取得的功能远优于仅依靠硬件电路所实现的功能。 1.空调自动控制系统软件程序设计思想 在硬件电路设计好以后，软件设计则是最重要的一个设计部分，由于空调自动控制的大部分智能化功能都是软件来完成，这样就使得硬件电路设计的简化和成本低可以得到实现。然而，8051单片机采用的是与其物理地址联系非常紧密地汇编语言来进行编程的。我们知道汇编语言相对于高级语言而言，它的速度是比较快的，而且它的指令代码也非常简单，但前提是编程人员要对8051单片机内部硬件电路非常熟悉。这对编程人员的要求是比较高的。 在进行软件编程时，我们仍然要采用结构化模块方式编程，从而可以把一些非常大的程序逐步分解为几个小程序，这对于编程人员非常重要的。对于本课题而言，由于它最终要设计成样机形式。因此，我们就得对整机进行监控，这个监控程序中应包括各种芯片的初始化程序、自诊断程序及许多中断子程序等事实上，在对空调器上电后，它应在单片机的控制下自动转入监控程序的执行。我们在编制时把监控程序作为本机的主程序来进行工作。任何故障都会从监控程序的执行中得到响应，而且任何故障给予的响应方式和代码不同，因此这很方便的可以查找到该故障部位。显然，这只对硬件电路的故障有效。对于软件程序的执行故障，我们目前只能通过软件程序的调试安装及仿真来判别它是否正常运行。因为单片机毕竟不是微机或上位机。它所能容纳的程序能力也是有限的。当然，我们可以采用各种技术进行优化，这样就可以最大限度的直至软件程序的出错运行。各种子程序模块都挂接在该主程序上。编制它时，我们尽可能充分利用8051单片机的软件资源及内部寄存器资源，这样可以提高其运行速度。 硬件和软件式空调温度控制的核心设计方面，本课题把研究重点特别投向软件设计，毕竟自动控制功能大部分都要靠软件程序来完成。在本课题设计过程中，软件调试要花大量时间来调试运行，而硬件电路我们只需简单调试。因此可见硬件设计和软件设计有很大区别，而且在总体调试中还要对其进行调整。这都是本课题所研究的内容。我们从总体上把握了空调自动控制系统的设计思路，初步了解到该研究项目主要的研究工作内容和其采用的优点。倘若要具体进行各个细节