PLC控制中央空调水泵.docx

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PLC控制中央空调水泵

摘　　要

随着我国各行业不断地发展，能源问题在我国日渐突出，而且近期内无法根本解决，节能工作相当艰巨。

在现代工厂企业、办公大楼、商厦、酒店等环境中，中央空调系统是不可缺少的，它虽然能给人们提供一个舒适的环境，但是耗电量也相当大。

因此，在人们日益重视环保与节能的今天，中央空调的节能问题这是人们所期待要解决的关键技术问题。

中央空调系统除主机的耗能。

冷冻、冷却水泵是第二大耗能设备，由于冷冻泵、冷却泵的配置是按夏季最大流量（在此基础上还要放大余量）来确定的，而实际使用中由于气候情况，客观流量活动内容等各种因素的变化，所需负荷的不断变化（负荷极少达到最大值）。

因此为使中央空调系统温度稳定，需要按工况变化对冷冻、冷却泵进行调节，这就需要有较好的自动控制模块。

本文阐述了中央空调系统自动化控制和节能设计的一些基本思路和方法，并介绍了交流电动机变频调速的特点及节能原理，还介绍了西门子S7-200主要功能模块及应用，PID算法在变频调速系统中的应用，并对系统的主回路和控制回路的硬件部分进行了详细介绍。

本文主要是对空调出口温度进行检测，采用变频器调节中央空调的转速，使其高效运行，达到节能的目的。

整个系统采用模块化设计，CPU主模块是采用CPU226，模拟量扩展模块采用EM231，可根据需要灵活配置各模件数量。

通过软件设计完成中央空调所需的参数设置和控制要求，系统软件由主程序、初始化程序、模拟量检测程序组成，通过调用子程序来完成系统的数据采集、模拟量检测等功能。

关键词：

中央空调;变频调速技术;PLC;PID

Abstract

Aseveryprofessionandtradeofourcountryisbeingdevelopedconstantly,theenergyquestionisoutstandingdaybydayinourcountry,andunabletosolveatallinthenearfuture,theenergyconservationisquitearduous.Insuchenvironmentsastheenterprise,officeblock,commercialbuilding,hotelofmodernfactory,etc,thecentralairconditionersystemisdispensable,thoughitcanprovideacomfortableenvironmentforpeople,butthepowerconsumptionisquitelarge.Sopayingattentiontoenvironmentalprotectionandenergy-conservingtodaydaybydaypeople,energy-conservingproblemofthecentralairconditionerisakeytechnologyproblemtosolve.

Besidesdissipationenergyofthehostcomputer,centralairconditionersystemalsohasthesecondlargestconsumeenergyequipment,suchasairblower,freezeandcoolwaterpump.Basedonthelargeflowofsummer,thedispositionofairblower,freezeandcoolwaterpumparedetermined（setsthemarginonthisbasis）.Becauseoftheclimatesituationwhileusingactually,suchchangesofdifferentfactorsasobjectiveflowactivitycontent,etc.Constantchangeofnecessaryload（loadseldomreachesthemaximum）.Inordertomakethesystematictemperatureofcentralairconditionersteady,theairblower,freezeandcoolwaterpumparechangedbyworkingcondition,thisneedsbetterautomaticallycontrolledmodule.

Thispaperexplainedsomebasicideasandmethodsthatthesystematicautomationontheautomationcontrolandenergy-conservationofcentralairconditionerandrecommendedthecharacteristicandenergy-conservingprincipleofVVVFonalternator.ItalsorecommendedSiemensS7-200mainfunctionalmoduleandapplicationandtheapplicationofPIDalgorithminVVVF.Thepapermadeadetailedinstructiontothemaincircuitandthehardwareofcontrolcircuit.Thissubjectdetectedtheexporttemperatureofairconditioner,adoptthefrequencyconvertertoregulatetherotationalspeed,andmakeitrunhigh-efficientlyandachievethegoalofenergy-conserving.

Thewholesystemusesthemodulardesign,theCPUmoduleusesCPU226,thesimulationquantityexpansionmoduleusesEM231,mayaccordingtoneedtodisposevariousmodulesquantitynimbly.Completestheparameterestablishmentandthecontrolrequestthroughthesoftwaredesignwhichthecentralairconditioningneeds.Thesystemsoftwareconsistsofthemasterroutine,theinitializationroutineandtheanalogquantityexaminationprocedure.Throughcallingthesubroutine,thesystemcompletesthedataacquisition,theexamineofanalogquantityandthefunctionsofaudibleandvisualalarm.

KeyWords：

CentralAir-condition；VariableFrequencyRegulatingSpeed；PLC；PID

目　　录

摘　　要1

Abstract2

引　　言1

1绪　　论2

1.1中央空调变频调速的意义2

1.1.1变频调速技术介绍2

1.1.2基于PLC控制下的变频调速系统工作原理4

1.2中央空调的结构原理5

1.3空调变频控制系统的构架8

1.4总体设计方案的确定9

1.5本文主要工作10

2具体电路设计11

2.1温度检测部分设计11

2.1.1检测元件选取11

2.1.2模拟量输入模块的选取（A/D）13

2.1.3模拟量输出模块的选取（D/A）16

2.2显示电路设计18

2.3变频器的选择19

2.4PLC的选择24

3硬件电路设计26

3.1系统的设计原则26

3.2PLC控制下水泵变频调速系统27

3.3输入输出点地址分配28

3.4总体电路图29

3.5变频器容量的确定30

4PLC控制中央空调变频调速系统的软件设计31

4.1内存变量分配32

4.2PLC编程软件33

4.2.1主程序设计33

4.2.2PID控制器设计及实现37

4.2.3冷却水系统循环控制及PID调节程序39

4.2.4冷冻水系统循环控制及PID调节程序42

4.2.5传送冷却水和冷冻水PID参数子程序43

4.2.6中断服务程序45

结　　论49

参考文献50

致　　谢51

引　　言

现代工厂企业、办公大楼、商厦、酒店等环境，中央空调系统是不可缺少的。

中央空调的耗电量是很大的，应用变频调速技术与PLC自动控制系统可以大幅度节约电能和提高系统的自动化程度,并使系统具有运行可靠、结构简化、维护维修方便等优点。

空调冷冻泵变频节能,在国内外都是一个令人感兴趣的课题，很多空调专业人士对此进行了研究。

但对于如何计算及分析空调冷冻泵变频运行的工况参数及能耗,颇多局限于泵的相似定律的直接应用，即利用在一定条件下水泵的流量Q、扬程H、功率N与转速n间的关系式（称为相似定律或比例定律）

（1）

直接进行计算，导致人们普遍认为空调水泵的耗电量与转速或流量的三次方成正比,，只要降低泵的转速就能以三次方的规律降低耗电量。

事实上，据此所得的结果与试验或实际结果存在着一定的差异，一些研究者针对这些差异进行了研究，但方法与结论各不相同，如MichelA.Bernier和BernardBourrent认为是泵的全效率的影响，从泵的全效率的角度提出泵的耗功不与流量的3次方成正比；谢明华等则利用水电比拟原理提出冷冻水泵的耗功与流量的一次方成正比，似乎过分贬低了其节能潜力；JamesB.Rishel则认为泵的扬程与负荷的n次方成直线关系，虽考虑了负荷大小及全效率但忽略了其它因素的影响[1]。

随着人民生活水平的提高，对空调的需求越来越大，中央空调以其高精度的恒温控制，大面积集中调节，为人们提供宜人的生产和生活环境。

但中央空调系统耗能很大,其电能和热能的消耗量占整个建筑能耗量的40%左右，而在我国目前的建筑设计中很少注重节能观念，忽视设备运行费用和能源消耗，造成能源的巨大浪费，如何解决空调系统的节能问题，已成为当务之急。

1绪　　论

1.1中央空调变频调速的意义

随着空调应用的日益普及，其能耗在社会总能耗中所占的比例越来越高。

减少空调系统的能耗对全社会的节能，促进国民经济的持续发展具有重大意义。

常规中央空调系统的送风量是根据空调房间的最大热、湿负荷确定，且保持不变。

空调负荷减少时，通过调节送风温度（调节再热量）来维持室温。

这种方法不仅浪