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摘 要

然后进行了I/O端口设计及硬件选型，使用变频器、PLC、温度传感器等器件构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出量实现节能目的。最后利用西门子s7-200仿真软件进行模拟调试，调试结果验证了设计的正确性。

关键词：中央空调，PLC，PID，变频器

Abstract: This paper first introduces the structure and working principle of central air conditioning, the shortcomings of the traditional central air conditioning are summarized, the refrigeration pump , the cooling pump cannot automatically adjust the load, running at full load for a long time，caused a lot of waste. Then I / O port design and hardware selection are carried out. The closed-loop temperature difference automatic control system is composed of converter PLC, temperature sensor and so on, and the output quantity of the water pump is automatically adjusted to realize energy - saving purposes. Finally, SIEMENS S7-200 simulation software is used for simulation debugging, the debugging results verify the correctness of the design.

Keywords: the central air conditioning，PLC，PID，frequency converter

目录

1 绪论 3

1.1 中央空调控制系统的研究现状及发展 3

1.2 本设计的意义 3

2 中央空调系统介绍 4

2.1 中央空调组成 4

2.2 中央空调系统工作原理 5

3 中央空调控制系统的硬件设计 7

3.1 变频器 7

3.2 PLC选型 10

3.3 温度传感器 11

3.4 温度变送器 11

3.5 人机界面选型方案 11

3.6 总体硬件设计 12

4 软件设计 16

4.1 PID控制 16

4.2 PLC编程 17

4.3 设备通讯 21

结 论 23

参考文献 24

致 谢 25

附 录 26

绪论

中央空调控制系统的研究现状及发展

中央空调控制系统的发展

中央空调控制系统包括分散式控制和主控制。

分散式控制系统简单来说就是集中监控分散控制，是计算机控制的一种，他包含了计算机的功能、对过程的控制、对逻辑的控制和通讯功能。

主控制器另外称调节器，是将变频器输出的信号同设定值做出对比后得到差值，综合放大并依据特定的规律发出控制信号，由于控制简便实用、技术成熟而且容易完成参数的调整。因此，主控制器广泛应用于空调。

中央空调变流量控制的成长

影响中央空调变流量控制的主要问题是冷水系统，冷水系统设计一直在改进与完善中直到现在。在这段过程中也并不是一帆风顺的，变流技术跟着变频技术的成长最后明确不想负载稳固冷冻水循环的措施，这些措施的后果不仅消耗能源, 而且导致冷却厂的冷水温差。

自1990年以来, 随着电子技术和计算机科学的飞速发展, 目前的可变技术发展迅速。空调行业的标准，在于变流技术的成熟和国外变流技术的应用。用于控制空调控制系统的是PID控制。有不同类型的控制器参数，这些参数易于调整，因此使用广泛。由于PID控制器能够只依靠系统输出反馈控制数日，所以它能够运用广泛。目前，中央空调有很多控制方法，中央空调控制和设备也通常使用此算法。如果条件稳定，PID能获得更好的控制效果。

本设计的意义

设计的主要内容

其具体内容如下：

（1）中央空调结构和工作原理的分析。

（2）中央空调系统变频控制分析。

（3）PLC的介绍及应用。

（4）PID控制理论分析。

（5）设计了基于RS-485网络的控制系统。

（6）组态设计。

文中对冷冻水机组的控制进行了硬软件的设计，使用西门子TD200文本显示屏作为人机界面，西门子S7-200PLC作为主控制器，用变频器结合工频供电的方式驱动冷冻水机组的三台水泵。

设计的意义

中央空调进行节能技术改革后，一年平均节电大概会在30%左右，设计使用一台变频器控制三台水泵，每台水泵都可以软启动，大大的降低了对中央空调和电网的冲击。设计中引入软启动，不影响启动时的制冷效果，因为软启动的时间只有几秒。此外，空调冷水系统采用温差闭环控制和自动调节，可以极大的改善空调的舒适性。节能系统也具有过流保护功能，提高系统的可靠安全性。

中央空调系统介绍

中央空调组成

中央空调概述

常见的中央空调主要分为单冷型管路系统和热泵型管路系统。单冷型管路系统只制冷；热泵型管路系统不仅可以制冷，也可制热。二者的主要区别在于热泵型管路系统多了电动四通阀的装置，来调节中央空调制冷的循环方向。本文设计为制冷系统。

中央空调系统由空气调节系统和冷热源系统组成。冷热系统是中央空调中至关重要的部分，其结构、种类、运行方式等将直接影响中央空调在运行中的高效性、合理性、经济性。

中央空调结构

中央空调系统主要由主机、风机盘管系统、制冷循环系统及控制系统组成。主机由压缩机、蒸发器和冷凝器组成；风机盘管系统为室内输冷气；制冷剂循环系统由冷冻循环系统、冷却循环系统组成。最典型的中央空调系统的结构如图2-1所示。制冷剂循环系统是能量的主要传递方。所以，中央空调控制系统中的重要组成部分是对制冷剂循环系统的控制。

2-1 中央空调系统结构图

中央空调系统工作原理

制冷原理

气态制冷剂经压缩机压缩成为高温高压液体后进入冷凝器，与空气或水进行等压热交换，变成低温高压液态。液态制冷剂经干燥过滤器除去水分等杂质，进入膨胀阀节流减压，成为低温低压液态工质，在蒸发器内气化。液体气化过程要吸收气化潜热，而且液体压力不同，其饱和温度也不同，压力越低，饱和温度越低。只要创造一定的低压条件，就可以利用液体的气化获取所要的低温。依此原理，气化过程中吸取冷冻水的热量，使冷冻水温度降低。制冷工质在蒸发器内吸取热量，温度升高变成过蒸汽，进入压缩机重复循环过程。

工作原理

中央空调的冷水机组（图2-2）主要由冷却水循环系统和冷冻水循环系统构成。从图2-3可以看出，压缩机不断地从蒸发器中抽取制冷剂蒸汽，低压制冷剂蒸汽在压缩机内被压缩为高压蒸汽后进入冷凝器中，制冷剂和冷却水在冷凝器中进行热交换，制冷剂放热后变为高压液体，通过热力膨胀阀后，液态制冷剂压力急剧下降，变为低压液态制

图2-2 中央空调冷水机组系统组成

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