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1、青岛黄海学院本 科 毕 业 设 计（论 文）中文题目：基于PLC的中央空调控制系统的设计英文题目：Design of the Central Air ConditioningControl System Based on PLC学 院：机电工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化3班学生姓名：崔康康学 号：1201111111指导教师：宋娟职 称：副教授二一六年六月毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均
2、已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本人签名： 日期： 毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解青岛黄海学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，允许被查阅和借阅；学校可以公布全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该毕业设计（论文）。保密的毕业设计（论文）在解密后遵守此规定。本人签名： 导师签名： 日期： 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，该设计研究了基于PLC的中央空调控制系统，为舒适的生活工作环境及有效节能提供了技术条
3、件。该设计介绍了中央空调的结构和工作原理，变流量控制的原理，PID控制的原理，利用变频器、PLC、温度传感器等器件的有机结合，构成自动控制系统，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，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。 关键词：PLC；中央空调；PIDAbstractCentral air conditioning has been widely used in major shopping malls,office buildings and other pla
4、ces,while in the control of the suitable temperature of the traditional control system,consumes a large amount of energy.Now,people pay more and more attention to the central air conditioning comfort and energy efficiency,the design of the central air conditioning control system based on PLC.Provide
5、 technical conditions for comfortable living and working environment and effective energy saving. This design introduces the structure and working principle of central air conditioning, variable flow control principle,the principle of PID control by frequency converter,PLC, organic combination of te
6、mperature sensors,automatic control system,automatically adjust the pump output flow to achieve the purpose of energy saving the system adopts SIEMENS S7-200PLC as the main control unit,through the SIEMENS MM440 inverter control pumpspeed ensure system under the circumstances to adjust the flow of t
7、he actual load,To achieve constant temperature control,but also can save a lot of energy.Keywords: PLC; Central Air Conditioning; PID目 录第一章 绪论11.1 中央空调控制系统的研究现状及发展11.1.1 中央空调控制系统的发展11.1.2 中央空调变流量控制的发展11.2 中央空调系统简介11.3 中央空调原理图及各结构的作用2第二章 空调变流量控制的原理32.1 制冷原理32.2 中央空调变流量控制的原理及特点32.2.1 中央空调系统变流量系统的特点42.
8、2.2 中央空调变流量控制的实现方式42.3 电机的软启动原理及应用72.3.1 软启动设备介绍72.4 PID控制的设计82.4.1 PID控制原理82.4.2 PID的反馈逻辑及参数调整原则9第三章 中央空调控制系统的硬件设计93.1 变频器的原理93.2 西门子MM440变频器93.3 PLC选型93.3.1 PLC简介103.3.2 PLC控制功能的选择103.4 系统电路连接10第四章 中央空调控制系统的软件设计114.1 设备间通讯114.1.1 USS协议114.2 PLC主程序流程图124.3 PLC编程软件134.4 程序设计134.4.1 中央空调控制系统的I/O分配表13
9、4.4.2 程序中使用的存储器及功能144.4.3 PLC初始程序15第五章 结论18参考文献19致 谢20附 录21青岛黄海学院2016届毕业设计（论文）第一章 绪论1.1 中央空调控制系统的研究现状及发展1.1.1 中央空调控制系统的发展中央空调在1970年代采用小型微机集中控制，直到1984年，哈特福德市第一建筑采用微机分布式控制系统，标志着智能建筑时代的开始1。分散式控制系统又称局部空调系统，就是将空气处理设备分散在空调房间内，技术成熟且其特点是采用DDC控制（直接数字控制）。主控制器又称为调节器，它的作用是将变频器发出的信号与设定值比较后得到偏差，进行综合放大并按一定的规律发出控制信
10、号，又因为控制简单实用、成本低且技术成熟，并易于实现参数调整，因此，广泛应用于空调，而且使用的是PLC、PID控制。可是PID控制也存在一定的缺点，比如控制滞后，由于它不可能和检测到的信号同步调理，再一个它永久不可能调理到位，永久和检测值有一个差值。但是经过研究和技术的不断发展，发现PID控制也的确是一种很好的控制理论，在模似信号调理系统中得到了广泛的利用。总之，基于PLC的中央空调控制系统是中央空调控制的一大发展方向和扩展加深内容。1.1.2 中央空调变流量控制的发展影响中央空调变流量控制发展的主要问题是冷水系统，冷水系统设计经历了大约六、七十年的发展，仍在持续改进。在发展和完善的过程中总是
11、不断遇到新问题，变流技术随着变频技术的发展和成熟也在日趋成熟，最终确定为不考虑负载固定冷冻水循环的方法，这种方法的后果不仅造成能源的浪费，也导致了冷冻水系统、回水温差操作。从1990年开始，随着计算机和电子技术的快速发展，变流技术也在快速发展。变流技术的成熟和国外变流技术的应用，已成为空调行业的一个标准。中央空调控制系统的控制方法是利用多回路PID控制2。各种类型的PID控制器参数物理意义明确，易于调整，因而获得广泛应用，PID控制器能够在控制领域的广泛应用是因为PID控制器可以仅仅依靠系统输出反馈控制输入。目前，中央空调控制方法为双开/关控制、PID控制、最优控制和模糊控制等方法3。PID算
12、法是各种DDC控制系统的核心，是中央空调工程和设备通常使用的方法，该控制方法在稳定的条件下，可以获得更好的控制效果。1.2 中央空调系统简介一般的空调系统由空气调节的对象、空气处理设备、空气输送设备、空气分配设备、冷（热）源设备及自动控制部分组成4。中央空调系统在公共建筑或独立住宅建筑中很常见。空气调节的对象：指各类建筑物中不同功能和作用的房间、空间以及人（群）等。空气处理设备：是完成对空气进行降温、加热、加湿和除湿以及过滤等处理过程所采用设备的组合。空气输送和分配设备：由引入室外新风、输送处理过的空气通风管、各类送风口和通风机等组成。冷（热）源设备：为空调系统提供必要的冷量和热量。自动控制部
13、分：保证各个运行参数的偏差在空调精度范围内的各种敏感元件、调节器、执行机构和调节机构等。1.3 中央空调原理图及各结构的作用中央空调系统主要由以下几部分组成，如图1所示。图1 中央空调结构原理图1.冷冻机组冷冻机组就是空调系统的冷源，就是向空气处理装置提供冷量的装置。要提供冷量就必须制冷，要实现制冷就必须有冷源。冷源有两类：一类是天然冷源，如冷或深井水；另一类是人工冷源，即利用机械设备，以消耗能量为代价，实现热量按人的需要进行转移的目标。冷却水可以循环使用，大量节省了水资源，且采用冷却塔处理、循环。2.冷却水循环系统和冷冻水循环系统中央空调工程中的水循环系统包括：冷却水循环系统和冷冻水循环系统
14、，均来自冷源设备。通过水泵增压后，向各空气处理设备和空调末端装置输送冷冻水，再通过水冷式散热设备，组成水系统的循环回路。3.风机盘管空调系统风机盘管系统中的风机盘管组，简称风机盘管，是指将风机盘管、过滤器等部件组装成一体的空调设备，属于中央空调系统的末端装置5。风机盘管的特点为：(1)运行灵活，可自行调节各房间负荷，节能效果好。(2)仅需新风系统，风管截面积较小，容易布置。(3)难于满足温度、湿度、洁净度的严格要求。(4)管线布置较复杂，水系统易漏水，维护管理较繁琐。风机盘管组主要是由风机、电动机、盘管、空气过滤器、凝水盘和箱体组成，还配有室温自动调节装置。(1)盘管盘管一般采用紫铜管肋片式，
15、有二排、三排等类型。(2)风机风机一般采用离心式和贯流式两种形式。(3)空气过滤器空气过滤器常设在机组下部或侧部，采用粗孔泡沫塑料、金属编织物、纤维织物等制作。(4)风机电动机风机电动机一般采用单相电容运转式电动机，可实现风量调节。第二章 空调变流量控制的原理2.1 制冷原理空调制冷原理主要依靠压缩机实现，压缩机就是整个制冷系统中的主要部件。其作用是：在制冷系统中建立压力差，迫使制冷剂在系统中循环，起着压缩和输送制冷剂达到连续制冷的目的6。压缩机具有能适应较广的制冷量要求、单位能耗较少、热效率高、技术成熟、零件加工容易、对材料要求较低等优点。例如，1公斤的水，在绝对压力为0.00087兆帕，饱和温度是5度，气化需要吸收热量2488.7
