基于PLC的中央空调温度器控制系统设计 - 图文

上海电机学院毕业设计（论文）

摘 要

本温度控制器设计采用变频器、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，可以解决中央空调温度控制器的能源浪费问题。

关键词：中央空调温度控制器，PLC，PID，变频器

I

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ABSTRACT

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

II

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目 录

摘 要.............................................................................................................................. I ABSTRACT .................................................................................................................. II 第1章 绪论.................................................................................................................. 1

1.1 中央空调温度控制器的发展.......................................................................... 1

1.1.1 中央空调温度控制器现在状况............................................................ 1 1.1.2 中央空调温度控制发展趋势................................................................ 1 1.2 本设计的意义.................................................................................................. 2

1.2.1 设计的主要内容.................................................................................... 2 1.2.2 设计的意义............................................................................................ 2

第2章 中央空调温度控制器系统介绍...................................................................... 3

2.1 中央空调温度控制器结构.............................................................................. 3

2.1.1 中央空调温度控制器概述.................................................................... 3 2.1.2 中央空调温度控制器结构.................................................................... 3 2.2 中央空调温度控制器系统工作原理.............................................................. 4

2.2.1 制冷原理................................................................................................ 4 2.2.2 工作原理................................................................................................ 4 2.2.3 中央空调温度控制器的控制原理........................................................ 4 2.3 中央空调温度控制器的评价.......................................................................... 5 2.4 本章小结.......................................................................................................... 5 第3章 中央空调温度控制器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

III

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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 对中央空调温度控制器的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 中央空调温度控制器控制系统的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 中央空调温度控制器温度控制系统程序.......................................... 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

IV

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第1章 绪论

1.1 中央空调温度控制器的发展

1.1.1 中央空调温度控制器现在状况

中央空温度控制器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。

传统的中央空调温度控制器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，中央空调温度控制器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，引发了在中央空调温度控制器领域的进一步的发展。在中央空调温度控制器领域，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 中央空调温度控制器发展趋势

中央空调温度控制器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，中央空调温度控制器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。

中央空调温度控制器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，中央空调温度控制器变频节能的未来发展要服从这个大局。提高中央空调温度控制器系统的自动化水平，降低能源浪费，必须要提高中央空调温度控制器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温度控制器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，中央空调温度控制器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温度控制器行业的可持续发展。

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