(完整版)基于PLC的中央空调控制系统设计毕业论文设计

毕 业 设 计

课题名称 可编程的中央空调控制系统的设计

姓 名 孙成彩 学 号

所 在 系 电子电气工程系 专业年级P10优秀论文 审核通过

未经允许 切勿外传

电气七班指导教师 张德迪 职

称 讲师

二O一三 年 四 月 十四

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

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 ........................................................................................................... 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

3.2.3 保护功能 .................................................................................................... 17

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