以PLC为基础的中央空调控制系统设计分析何志锋---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---摘要：主要分析了传统中央空调的冷冻泵和冷却泵不能实行自我调节负载而造成的能源浪费问题，使用更有效的PID控制算法和变频技术，重新设计了由变频器、PLC和数模转换模块等器件组成的温差闭环自动控制系统，使水泵的输出流量能够自动调节，以满足节约能源的要求。关键词：中央空调；S7-1200PLC；变频器；PID：TB657.2：ADOI：10.15913/jki.kjycx.2015.04.020随着我国经济的不断增长，工程建设项目越来越多，规模也越来越大，因此，中央空调系统得到了广泛的应用。但是，在传统中央空调系统运行过程中，由于设计不合理等原因，系统能耗一直处在过高的状态，不利于电网和机电设备的安全运行，而如何降低其运行能耗则成为了现阶段急需解决的问题。1S7-1200PLC的特点---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---S7-1200PLC是西门子公司替代S7-200PLC的产品。该控制器将微处理器、集成电源、输入和输出电路、内置PROFINET接口、高速运动控制I/O、板载模拟量输入组合到一个设计紧凑的外壳中，从而形成功能强大的控制器。控制器使用灵活、功能强大、设计紧凑、组态灵活，具有功能强大的指令集，这些优势使它成为了自动化应用中的完美方案。同时，这些优势决定了S7-1200PLC具有强大的分布式网络控制、计数、测量、PID闭环控制和运动控制等功能，特别是它的以太网通信功能，是西门子S7系列其他产品所没有的，它的存在顺应了工业信息化和高度自动化的发展要求。2中央空调控制系统的设计2.1控制回路根据节能的需要，中央空调冷冻水变流量控制回路设计如图1所示。某小型超市的中央空调控制系统是以温差来调节的闭环控制系统。它可以完成控制冷冻泵的流量、流速的任务，从而达到控制房间温度和其他参数的目的。2.2控制系统的组成温度的设定是由上位机根据工作要求通过CSM1277以太网交换机给出的。其中，温度调节器采用的是S7-1200PLC（CPU1214C，1个）；执行元件是由1个西门子M40变频器、3台异步电动机、2台冷冻机主机、6台冷冻水水泵（3用3备用，每台功率为22kW）和盘管组成的；进出水的温度是由2个PT100温度传感器检测的；西门子SM1231模拟量输入、输出模块完成盘管后端温度模拟量的A/D转换，SM1234模拟量输入、输出模块将数字量转换为模拟量，并将PLC根据温差确定的频率值传送至M40变频器，从而控制异步电动机实现调速；RS-485串行口主要用以在组态中的精简面板显示变频器的工作状态。上位机主要有两个作用，即设定空调的工作温度，监视现场设备的工作状态。2.3中央空调变频原理---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---在中央空调水系统中，最主要的运行设备是水泵。由水泵学比例定律可知，对于同一台水泵，当以不同转速运行时，水流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。由此可见，当降低转速时，功率的减少量远比流量的减少量大得多。因此，控制水泵的转速可以有效地控制水泵的消耗功率，这就是中央空调系统高效节能的理论基础。要控制水泵的转速就必须控制异步电动机的转速，异步电机的实际转速为：式（1）中：n为电动机实际转速；n0为电动机的同步转速；s为步电动机的转差率；f为电动机电源的频率；p为电动机定子绕组的磁对数。由式（1）可知，改变参数f，s中的任意一个，就可以改变电动机的转速，即实现对异步电动机的调速控制。因此，可以通过改变该电源的频率来实现对异步电动机的调速控制。2.4PID调节PID调节不需要建立系统的数学模型就可以实现系统的调节，因此，它被广泛应用。PID调节器是一种线性调节器，它将给定值r（t）与实际输出值c（t）的偏差e（t）的比例（P）、积分（I）、微分（D）通过线性组合构成控制量。PID调节规律为：式（2）中：e（t）=r（t）-c（t）.其中，KP为控制器的比例数，取值20%～60%；TI为积分时间常数，取值180～600s；e（t）为控制器的输入信号；TD为微分时间常数，取值3～180s。这些取值都是经验性的，而且各参数的预置也...