基于PLC的中央空调水泵变频调速系统设计论文
基于PLC控制的变频调速技术在中央空调系统中的应用论文
毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于PLC控制的变频调速技术在中央空调系统中的应用学校：专业班级：机械设计及其自动化学生姓名：指导教师：2012年9 月 1 日目录摘要 (1)第一章引言1.1 课题的来源选题的目的及意义 (2)1.2 本课题在国内外的现状及发展趋势 (3)第二章中央空调的工作原理 (4)2.1 基本结构 (5)2.2 水泵的变频节能原理............................. 错误！未定义书签。
2.3 水泵的变频节能方案............................. 错误！未定义书签。
第三章变频器在空调中的应用. (6)3.1 变频技术介绍 (6)3.2 交流变频和直流变频的区别 (7)3.3 直流变频 (8)5. 总结 (9)6参考文献 (10)摘要本论文在分析和比较了国内外中央空调自动控制系统的发展现状和特点的基础上，结合变频调速在中央空调系统中的工作原理与我国城市中央空调的需求现状，设计了一套以变频调速技术为基础的中央空调冷冻泵自动控制系统。
该系统综合运用软启动器、变频调速技术以及自动控制技术，通过调节水泵电机的供电频率，控制电机转速以调节流量实现了中央空调恒温参数的自动控制，保证了中央空调系统随时维持在最佳运行状况。
基于变频器为主体构成的中央空调冷冻泵系统不仅能够最大程度满足需要，也提高了整个系统的效率，延长系统寿命、节约能源、而且能够构成复杂的功能强大的中央空调控制系统。
随着变频器的飞速发展，高度智能化，系列标准化是未来中央空调设备适应恒温调度和整体规划要求的必然趋势。
关键词：变频冰箱,压缩机,无刷直流电动机第一章引言1.1论文研究背景及意义随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，各种大型建筑在我们国家越来越普遍，其中一般都安有中央空调系统，用于保持整栋大厦温度恒定。
如今，人们对中央空调系统提出的要求就是舒适和节能，要求在能耗更低的情况下保持室内合适的温度、湿度，让居住者感觉最舒适。
PLC控制中央空调水泵毕业设计(论文)
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; PIDAbstractAs every profession and trade of our country is being developed constantly, the energy question is outstanding day by day in our country, and unable to solve at all in the near future, the energy conservation is quite arduous. In such environments as the enterprise, office block, commercial building, hotel of modern factory, etc, the central air conditioner system is dispensable, though it can provide a comfortable environment for people, but the power consumption is quite large. So paying attention to environmental protection and energy-conserving today day by day people, energy-conserving problem of the central air conditioner is a key technology problem to solve.Besides dissipation energy of the host computer, central air conditioner system also has the second largest consume energy equipment, such as air blower, freeze and cool water pump. Based on the large flow of summer, the disposition of air blower, freeze and cool water pump are determined (sets the margin on this basis). Because of the climate situation while using actually, such changes of different factors as objective flow activity content, etc. Constant change of necessary load (load seldom reaches the maximum). In order to make the systematic temperature of central air conditioner steady, the air blower, freeze and cool water pump are changed by working condition, this needs better automatically controlled module.This paper explained some basic ideas and methods that the systematic automation on the automation control and energy-conservation of central air conditioner and recommended the characteristic and energy-conserving principle of VVVF on alternator. It also recommended Siemens S7-200 main functional module and application and the application of PID algorithm in VVVF. The paper made a detailed instruction to the main circuit and the hardware of control circuit. This subject detected the export temperature of air conditioner, adopt the frequency converter to regulate the rotational speed, and make it run high-efficiently and achieve the goal of energy-conserving.The whole system uses the modular design, the CPU module uses CPU226, the simulation quantity expansion module uses EM231, may according to need to dispose various modules quantity nimbly. Completes the parameter establishment and the control request through the software design which the central air conditioning needs. The system software consists of the master routine, the initialization routine and the analog quantity examination procedure. Through calling the subroutine, the system completes the data acquisition, the examine of analog quantity and the functions of audible and visual alarm.目录摘要 (1)Abstract (2)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)2.4 PLC的选择 (24)3硬件电路设计 (26)3.1系统的设计原则 (26)3.2 PLC 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)4 PLC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)4.2 PLC编程软件 (33)4.2.1主程序设计 (33)4.2.2 PID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 ............................................................................................... 错误！未定义书签。
基于PLC的变频中央空调控制系统的开发设计毕业设计学位论文
目录目录 (1)前言 (3)一、中央空调系统简介 (4)1、冷水机组 (4)2、冷却水塔 (4)3、外部热交换系统 (4)4、冷却风机 (5)二、系统工作原理 (6)1、中央空调制冷原理 (6)2、中央空调系统原理 (6)三、中央空调与家用空调对比分析 (8)1、普通家用空调基本工作原理 (8)2、中央空调工作原理 (8)四、四通阀在中央空调中的应用 (11)五、温度传感器在中央空调中的应用 (12)1、传感器作用分析 (12)2、传感器故障分析 (13)六、中央空调系统控制分析 (15)1、冷冻水循环系统的控制 (15)2、冷却水循环系统的控制 (15)3、末端送风机的变频控制 (16)4、应用方案的系统考虑 (18)5、机组台数控制 (18)七、PLC技术在中央空调中的应用 (20)1、PLC的简介 (20)2、PLC结构 (20)3、PLC选型及设置 (20)4、软件设计 (21)5、PLC控制系统主要功能 (21)6、系统特点 (23)7、控制方法 (23)8、系统设计和应用说明 (24)八、中央空调常见问题分析 (26)1、吸气温度过高 (26)2、吸气温度过低 (26)3、排气温度不正常 (27)4、排气压力较高 (27)5、排气温度过低 (28)九、结束语 (29)参考文献 (29)前言随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑领域，在宾馆、酒店、写字楼、商场、住院部大楼、工业厂房的中央空调系统，其制冷压缩机组、冷媒循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统、盘管风机系统等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制热负荷或新风交换量需求选定的，且留有充足余量。
在没有使用具备负载随动调节特性的控制系统中，无论季节、昼夜和用户负荷的怎样变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，尽管有的系统采用了闸阀档板节流方式，但其能量的浪费仍是显而易见的。
近年来由于电价的不断上涨，造成中央空调系统运行费用急剧上升，致使它在整个大厦营运电费成本中占据越来越大的比例，因此，电能费用的控制显然已经成为经营管理者所关注的问题所在。
基于PLC的中央空调水泵变频调速控制系统设计-毕业论文
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要随着人们生活质量的普遍提高以及科学技术的不断进步，中央空调也逐渐进入了人们的视野，成为人们生活中重要的一部分，同时它所消耗的能量也引起了社会的关注，中央空调的节能问题成为了人们期待解决的关键问题。
中央空调采用的变频技术从一定程度上极大地减少了能量的损耗，采用变频调速后，一方面成功的实现了电动机的软启动，在另一方面也减弱了振动和磨损，增长了电动机的寿命。
中央空调水泵变频技术是中央空调节能降耗的一个有效途径，而且也得到国家政策的支持，代表了今后空调行业节能技改的方向。
这次所做的方案主要就是通过西门子S7-200系列的CPU226 作为控制元件来研究并且设计中央空调水泵变频调速控制系统。
该设计论文将会叙述变频器和可编程控制器的工作原理，完成变频器、可编程控制器等的选型和参数设置，重点完成PLC硬件电路图和程序设计。
中央空调水泵变频调速控制系统的经济性十分可观，将会具有很好的前景和开阔的市场。
该论文有图43幅，表1个，参考文献31篇。
关键词：中央空调变频调速可编程控制器Central Air conditioning’s Water Pump Frequency Control of Motor Speed Control System Design Based on PLCAbstractWith the continuous progress in science and technology and improvement of the quality of life, the central air conditioning has gradually entered the people's vision, which has become an important part of people’s life . At the same time ,the energy it consumes also caused concern in the community.The energy saving problem of central air-conditioning has become the key problem that people expect to solve .Central air-conditioning system which is based on variable frequency technology in a certain extent greatly can reduce energy consumption., It adopts speed-adjusted system through frequency conversion ,which on the one hand brings the success of the motor soft start,and on the other hand which also reduce the vibration and abrasion and prolongs the life of the motor. Central air-conditioning pump variable frequency technology is an effective way to save energy.Moreover，it has get the support of national policy and it has been on behalf of the future direction of energy-saving air-conditioning industry technical.This graduation design is mainly designed by Siemens S7-200 cpu226 which is used to control element for the research and design of central air conditioning water pump frequency control of motor speed control system. The design in this thesis will explains the principle ,model selection and parameter design of the converter and the programmable controller.The design will focus on the completion of PLC hardware circuit diagram and program design.The economy of the central air conditioning water pump frequency conversion speed control system is very considerable which will have a very good prospect and open market.Key Words: C entral Air Conditioning Variable Frequency Speed Control Programmable Controller目录摘要........................................................... I Abstract ......................................................... II 目录.......................................................... I II 1绪论 (1)1.1设计中央空调变频调速系统的意义 (1)1.2变频调速技术的简单介绍 (1)1.3本文的主要工作 (2)1.4本章小结 (3)2中央空调系统方案 (4)2.1中央空调系统构成 (4)2.2中央空调变频控制系统的PID构架 (4)2.3总体设计方案的确定 (5)2.4本章小结 (6)3设计中相关器件型号的选择 (7)3.1可编程控制器型号的选择 (7)3.2 I/O模块型号的选择 (10)3.3温度变送器型号的选择 (11)3.4变频器的型号的选择 (12)3.5本章小结 (13)4 硬件部分设计 (14)4.1硬件系统的简述 (14)4.2 PLC控制电路的模块设计 (14)4.3主电路模块 (16)4.4热电阻与EM231硬件连接图 (17)4.5温测模块和水泵调节模块 (17)4.6本章小结 (18)5系统软件的梯形图设计 (19)5.1主程序设计 (19)5.2 PID控制的设计及实现 (25)5.3 A/D和D/A转换模块程序 (33)5.4中断服务程序 (34)5.5本章小结 (36)附录1电路图 (38)附录2梯形图 (40)附录3 指令语句 (52)附录4器件单 (65)参考文献 (66)致谢 (68)1绪论1.1设计中央空调变频调速系统的意义变频调速在减少中央空调能耗达到节能的目的方面有着重要的作用，另一方面，它在我国提倡的的可持续发展上也做出了巨大的贡献[1][4]。
基于PLC的中央空调水泵变频调速系统设计
基于PLC的中央空调水泵变频调速系统设计摘要本文针对中央空调的节能问题，对中央空调水泵变频调速系统进行分析及设计。
利用可编程控制器、模拟量扩展模块、变频器、温度传感器等代替传统再热量调节系统，实现中央空调水泵的变频调速。
通过对空调出口温度进行检测，变频系统实时调节中央空调水泵转速，达到节能目的。
采用变频技术控制中央空调水泵，是当前空调系统节能改造的有效途径。
关键词：中央空调，变频调速技术，可编程控制器PLC，PID目录1 绪论 (1)1.1 中央空调变频调速的意义 (1)1.2 变频调速技术介绍 (1)1.3 本文的主要工作 (3)2 系统原理分析及方案设计 (5)2.1 中央空调结构原理 (5)2.2 变频调速系统工作原理 (7)2.3空调变频控制系统的构架 (8)2.4总体设计方案的确定 (9)3 系统硬件设计 (11)3.1 可编程控制器的选型 (11)3.1.1 可编程控制器概述 (11)3.1.2 可编程控制器的选型 (12)3.2 模拟量I/O模块及传感器选型 (14)3.2.1 模拟量输入模块选型（A/D） (14)3.2.2 模拟量输出模块选型（D/A） (17)3.2.3 温度传感器选型 (18)3.3 变频器的选型及参数设置 (20)3.3.1 变频器的选型 (20)3.3.1 变频器的参数设置 (21)3.4 总体电路图 (23)4 系统软件设计 (25)4.1内存变量分配 (25)4.2 控制系统程序设计 (27)4.2.1 主程序设计 (27)4.2.2 PID控制的设计及实现 (31)4.2.3 冷却水系统循环控制及PID调节程序 (33)4.2.4 冷冻水系统循环控制及PID调节程序 (37)4.2.5 传送冷却水和冷冻水PID参数子程序 (38)4.2.6中断服务程序 (40)5 系统调试 (44)5.1 初始化程序调试 (44)5.2 冷却水、冷冻水系统PID调节程序调试 (47)参考文献 (54)致谢 (55)附录1 完整程序 (56)附录2 系统总体电路图 (66)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。
基于PLC的变频调速控制系统设计毕业论文.doc
摘要现代科学是一个以自动化设备控制系统为核心的工业科学。
工业自动化技术对工业生产过程实现测量、控制、优化和决策，使企业实现“好、省、多、快”，提升企业的市场竞争力.因此“国家中长期科技发展规划”已明确规定,工业自动化技术是21世纪现代装备制造业中最重要的科学工业技术之一,而PLC占据主导地位。
PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
本次基于CompactLogix风动模型控制器的设计，主要内容是对PLC进行了研究，通过搭建DeviceNet网络，通过对CompactLogix 可编程逻辑控制器编程，控制PowerFlex变频器来驱动风机模型，风机转动改变模型箱的压强，从而使小球运动并悬浮于某一设定位置。
通过模型中小球的运动趋势来展现了抽象的运动控制，使得能够更直观的看到运动控制的功效.关键词:CompactLogix、变频控制、自动化、风机summaryModern science is a scientific industry as the core of automation equipment control system. Industrial automation technology achieves measurement, control，optimization and decision for industrial producing process. And makes enterprises realize ”good, province, much and fast"，and improve enterprises' market competitiveness。
基于plc的电机变频调速系统设计_毕业设计论文
基于plc的电机变频调速系统设计1 绪论1.1本课题研究目的和意义PLC具有结构简单、编程方便、性能优越、灵活通用、使用方便、可靠性高、抗干扰能力强、寿命长等到一系列优点[2]。
可编程控制器(PLC)的核心微处理器，通过将计算机技术与传统的继电器控制系统有机结合起来，能够实现高度灵活、高可靠性的工业控制。
为了进一步提高设备的自动化程度，越来越多的企业将PLC 技术应用于其工厂设备中。
将原有电机控制系统的技术进行改造，引入电机控制系统的数据自动采集、监控以及变频、组态技术完善并改进电机变频调速机构。
该系统能对电机转速实现精确控制，实用性强，具有一定的推广价值随着电力电子技术以及控制技术的发展，交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用[5]。
交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。
电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。
变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式[3]。
本文对如何利用变频器连接PLC和控制对象，利用软件操作来控制电机的转速，达到远程自动控制进行了讨论[4]。
在工业生产中，电机交流变频调速技术以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，被公认为最有发展前途的调速方式。
PLC控制技术在自动控制系统中被普遍采用。
本文构建了一个变频嚣连接PLC和控制对象，利用软件操作来控制电机转速．以达到远程自动控制的系统[8]。
1.2 交流变频调速技术的研究情况及其发展在21世纪电力电子器件的快速发展，使交流变频调速技术优越的性能得到迅速发展，同时控制理论进步，变频调速以其调速精度高、调速控制范围广、回路保护功能完善，响应速度快、节能显著等优点，现在以广泛的用于电力、制造、运输等国民经济领域[6]。
变频调速技术现在被公认为是最理想、最有发展前景的调速方式之一，采用变频器构成变频调速传动系统的主要目的是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求以及节约能源、降低生产成本。
论基于PLC控制系统的中央空调
冷剂冷量 ， 这样就保证 了冷冻水 的循环 ， 达到了有 效控制调节室 内 温度 、 湿度等 目的。 以上 是 中央 空 调 的 结构 系统 ， 及工作的原理 ， 空调 智 能化 的 改 善离不开Ｐ Ｌ Ｃ 原理的应用。 Ｐ Ｌ Ｃ 控 制 系 统 的 编程 比较 简 单 ， 而且 指 令多样 ， 其功能性高 ， 性 比价高 ， 其硬 件 设 施 配 套 齐全 ， 运 行 可 靠 方 便， 安装使用与调试维护 比较简单 ， 无触点免赔险， 较大强度 的抗干 扰硬 件 级 软 件 设 施 使得 其 抗 干 扰 能 力 强 ， 最 重 要 的 是其 体 积 小 ， 能 量消耗低 ， 在中央空调领域 日益得 到广泛 的应 用。
１ ． ３Ｐ ＬＣ
Ｐ Ｌ Ｃ 可编程逻辑控制器， 是应用于工业创造 中的数字运算操作 电子装置 。 Ｐ Ｌ Ｃ 实质上就是一部 电脑 ， 是一个计算机 ， 其硬件和软件 结构和计算机是基本一致， 现在被广泛的应用于工业领域 ， 其 中中
央空调的领域也是被广泛应用的 。 Ｐ Ｌ Ｃ 基 本结 构 是 Ｃ Ｐ Ｕ 模块、 Ｉ ／ Ｏ 模块、 编程 器 。 Ｃ Ｐ Ｕ和 电脑 Ｃ Ｐ Ｕ 功 能 是一 致 的 ， 是 整 个 系 统 的控 制 中 心 ， 采集 信 号 ， 输 入 输 出 指令 。 Ｉ ／ Ｏ 模 块是指令输出和输入模块 ， 输入模 块采集信号 ， 接受指令 ， 输 出模 块 输 出信号 ， 执 行 指令 ， 完 成整 个 编程 的动 作 和 目的 。 编 程 器 包 括系统程 序和 用户程序存储 ， 用于存储系统和用户的程 序和数据 。
数控 技 术
辫 Ｉ ｆ 数 丽 字 技 术 鼯
论基于 Ｐ Ｌ Ｃ控制系统的中央空调
陈 芳
（ 安徽 城 市 管理 职 业 学院 安 徽合 肥 ２ ３ ０ ６ ０ １ ）
基于PLC变频调速恒压供水系统设计毕业设计论文
摘要根据城市居民用水标准为前提和小型自来水厂的供水要求，自行设计了基于PLC 变频调速恒压供水系统。
恒压供水系统是指用户端在任何时候，不管用水量的大小，总能保证管网中的水压恒的基本定。
变频调速恒压供水系统利用PLC、变频器、压力变送器和水泵机组组成闭环控制系统，采用了PLC进行逻辑控制，变频器对水泵机组的调速。
本系统是用3台水泵电机的变频循环运行方式，变频器和PLC作为系统控制的核心部件，时刻跟踪压力变送器检测到的管网压力和给定压力的偏差变化，经PLC内部进行PID运算，通过PLC控制变频和工频的切换，自动控制水泵的投入台数和控制变频器的输出频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。
本系统是采用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则，避免了水泵的长时间运行而造成电机的损坏和减少寿命，还增加了液位变送器的实时监控水泵进水源防止水泵的空抽而损坏水泵电机和报警系统是反应系统是否运行正常，水泵电机是否过载、变频器是否异常。
关键词：PLC、变频调速、恒压供水系统、压力变送器、液位变送器IABSTRACTThis paper is based on residential water standards for water supply requirements of the premise and waterworks, to design a PLC-based frequency control water supply system. Water Supply System means the size of the client at any time, regardless of water use, always ensure that the water pressure constant in the pipe network in the set. Frequency control water supply system uses PLC, inverter, pressure transmitter, and the pump unit to form a closed loop control system using PLC logic control, the inverter speed control of pump units.This system is the conversion cycle operation mode of the water pump motor, inverter and PLC as the core component of the system control keeps track of pressure transmitter detected the pipe network pressure and a given pressure change in error, the PID by the PLC internal operation by the PLC to control the switching of the variable frequency and power frequency, automatic control of pump input the number of units and control of inverter output frequency, and thus change the speed of the pump motor to change the supply quantity, and ultimately to maintain the stability of the pipe network pressure near the set value. This system uses the converter to achieve soft-start and frequency control three-phase water pump motor run switch using the principle of "first initial first stop" to avoid the long-running of the pump and cause damage and reduce the life of the motor, but also increase a real-time monitoring of the level transmitter pump into the empty pumping of water to prevent pump damage to the pump motor and alarm system is the response system is functioning properly, whether the pump motor overload, the inverter is abnormal.Keywords:PLC, Frequency Control, Water Supply System, pressure transmitter, level transmitterII目录1 绪论 (1)1.1 选题的背景和意义 (1)1.2 变频恒压供水的特点及应用 (1)1.2.1 变频恒压供水代替传统恒压供水的优点 (1)1.2.2 变频恒压供水的特点 (2)1.2.3 变频调速恒压供水的应用 .............................................. 错误！未定义书签。
基于PLC的变频调速系统毕业论文
基于PLC的变频调速系统摘要能源工业作为国民经济的基础，对于社会、经济的发展和人民生活水平的提高都极为重要。
在高速增长的经济环境下，中国能源工业面临经济增长与环境保护的双重压力。
目前，国内变频调速系统的研究非常活跃，但是在产业化方面还不是很理想，市场的大部分还是被国外公司所占据。
因此，为了加快国内变频调速系统的发展，就需要对国际变频调速技术的发展趋势和国内的市场需求有一个全面的了解，深入研究变频调速系统的发展。
设计出系统稳定，调整精度高，调整时间快的变频调速系统，对现今工业设计和工业生产的发展有很大帮助。
本次设计介绍了一种基于PLC的变频器调速系统。
将现在应用最广泛的PLC 和变频器综合起来,主要功能实现了:变压变频调速,电机的正反转，加减速以及快速制动等。
该系统必须具备以下三个主体部分：控制运算部分、执行和反馈部分。
控制运算主要由PLC和变频器来完成；执行元件为变频器和电机；反馈部分主要为速度反馈。
通过设定交流调速系统的转速传输到PLC，PLC根据设定的转速通过模拟量输出模块，输出模拟信号控制变频器的输出频率，控制交流电机调速控制。
变频器的转向由正/反转开关进行控制。
交流调速系统的转速由测速发电机转换为相应的转速模拟信号,输入模拟量的输入模块，模拟量输入模块产生的数字信号送入PLC。
由开环/闭环开关控制系统在开环或闭环状态下运行。
当交流调速系统设定为开环运行时，检测到的转速信号PLC不进行处理，直接进行显示；当交流调速系统设定为闭环运行时，光电编码器将检测到的转速信号一方面由PLC与设定转速信号进行运算处理，处理过的信号送去控制变频器，另一方面将数据实时显示。
关键词：PLC 变频器 PID控制AbstractEnergy industry as the foundation of the national economy, for the development of society and economy and the improvement of people's living standard is very important. The rapid development of Chinese economy environment, the energy industry faced with economic growth and environmental protection dual pressures. At present, the domestic study of variable frequency speed regulation system is very active, but the industrialization is not very ideal, market much still occupied by foreign companies. Therefore, in order to accelerate the development of domestic variable frequency speed regulation system, they need to international variable-frequency regulating speed technology development tendency and the domestic market demand have a comprehensive understanding of variable frequency speed regulation system, further study of the development. Design the system stability, high precision, adjust time adjust quickly and speed-adjusting system, on the current industrial design and the development of industrial production has very great help.This design is introduced which is based on PLC speed-regulate system. Will now the most widely used PLC and inverter together, main functions: variable pressure frequency control, motor, the positive &negative deceleration and fast brake etc. This system must meet the following three main parts: control computation section, execution and feedback part. Control operations by PLC and inverter to mainly complete; Actuators for converter and motor; Feedback part mainly for speed feedback.Through the setting of ac speed adjustment system speed transmission to PLC, according to the set speed through PLC simulation output module, output analog signal control inverter frequency, control the output of induction motor control. Inverter by are/reverse switch to control. The speed of the ac adjustable speed system by tachogenerator converted to speed analog signals, input analog quantities of input module, analogue input module produces digital signals into PLC. By the open loop/closed-loop switch control system in the open loop or loop by mode. When communication speed regulation system Settings for the open loop runtime, detected speed signal processing, PLC not directly display; When communication closed-loop speed system Settings for running, photoelectric encoder will detect speed signal on the one hand by PLC and setting speed signal treatment, the operations of signal sent tocontrol frequency converter, on the other hand will data real-time display. Key words: PLC Inverter PID control目录Abstract (II)1 绪论........................................................................................................................................ - 1 -概述...................................................................................................................................... - 1 -变频调速系统发展和现状.................................................................................................. - 2 -1.2.1变频调速系统的发展历程 .......................................................................... - 2 -1.2.2变频调速系统的技术现状 ............................................................................ - 4 -变频调速系统的控制方法及其比较.................................................................................. - 5 -系统的设计构想和主要内容.............................................................................................. - 5 -2系统的硬件设计.................................................................................................................. - 7 -系统的组成及工作原理...................................................................................................... - 7 -2.1.1外部硬件接线图 ............................................................................................ - 8 -2.1.2模拟量输入输出模块FX2n-4AD与FX2n4DA ................................................ - 9 -硬件的选型........................................................................................................................ - 11 -2.2.1控制对象 ...................................................................................................... - 11 -2.2.2P LC小型可编程控制器的选型 ..................................................................... - 11 -2.2.3.变频器及变频器的选型 .............................................................................. - 12 -变频器的快速设置............................................................................................................ - 15 -速度反馈设计.................................................................................................................... - 16 -3 系统的软件设计.................................................................................................................... - 17 -设置控制系统流程图........................................................................................................ - 17 -FX2n的编程软件介绍....................................................................................................... - 18 -3.2.1 SWOPC-FXGP/WIN-C软件介绍 ..................................................................... - 18 -3.2.2 GOT及其设计软件GTdesigner2介绍........................................................ - 18 -FX2N的PID功能指令....................................................................................................... - 19 -程序设计............................................................................................................................ - 21 -3.4.1程序的梯形图编程 ...................................................................................... - 21 -3.4.2指令表语句与部分语句说明 ...................................................................... - 25 -4 实验调试和数据分析.......................................................................................................... - 32 -系统闭环传递函数............................................................................................................ - 32 -PID 参数整定.................................................................................................................... - 32 -参数调整............................................................................................................................ - 34 -5总结与体会............................................................................................................................. - 36 -致谢............................................................................................................................................ - 37 -参考文献.................................................................................................................................... - 38 -1 绪论概述在当前全球经济发展过程中，有两条显著的相互交织的主线：能源和环境。
(完整版)基于PLC的中央空调自动控制系统设计毕业设计
毕业论文（设计）基于PLC的中央空调自动控制系统设计The design of automatic control system of central air conditioning based on PLC学生姓名：邓英杰指导教师：刘雨合作指导教师：专业名称：轮机工程所在学院：航海与船舶工程学院二〇一五年六月目录摘要 (1)Abstract (2)第一章前言 (3)1.1 研究目的和意义 (3)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 国外空调控制系统的发展 (3)1.2.2 国内空调控制系统的发展 (4)1.3 研究内容与方法 (4)第二章中央空调控制系统基本原理 (6)2.1 中央空调原理与结构 (6)2.1.1 空调制冷与制热原理 (6)2.1.2 中央空调结构介绍 (6)2.2 同步电动机工作原理 (7)2.3 变频器工作原理 (8)2.4 PID作用概述 (9)第三章控制系统硬件介绍 (10)3.1 PT100温度传感器和变送器 (10)3.2 西门子MM440变频器 (11)3.3 西门子S7-200系列PLC (11)3.3.1 S7-200系列PLC简介 (11)3.3.2 CPU226技术指标 (12)3.3.3 EM231模块及EM232模块技术指标 (12)第四章控制系统程序设计 (13)4.1 STEP7-MICROWIN软件介绍 (13)4.2 空调启动流程图 (13)4.3 送风量调节PID程序设计 (14)4.4 加热器顺序启停梯形图 (17)第五章监控系统画面的组态软件设计 (19)5.1 WinCC flexible2008简介 (19)5.2 画面及说明 (19)结论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录............................................................................................................................ . (26)摘要可编程逻辑控制器（PLC）作为一种新型的工业控制装置，因为其优越性被广泛应用于自动控制系统当中，正逐步取代由传统继电器、接触器所组成的控制系统。
基于plc的变频恒压供水系统-毕业设计(论文)
毕业设计 [论文]题目：基于PLC的变频调速恒压供水系统设计系别：电气与电子工程系专业：电气自动化技术河南城建学院毕业设计摘要摘要在城市化进程迅速的今天，城市的居住形式主要是生活小区，那么小区供水系统的建设就显得尤为重要。
而且随着城市用水量不断增加，对供水系统的建设提出了更高的要求。
供水的经济性、可靠性、稳定性直接影响到小区住户的正常生活和工作。
本系统是针对居民生活用水而设计的一套由变频器、PLC、水泵机组等设备组成的自动变频恒压供水控制系统。
系统将PLC、变频器、相应的传感器和执行机构有机地结合起来，并发挥各自优势，能够最大程度满足需要，具有运行稳定、操作简单和高效节能等特点。
该系统对变频器内置PID模块参数进行预置，通过压力传感器对水压的反馈构成闭环控制系统；PID模块根据用水量的变化调节水泵的输出流量，实现恒压供水，并达到有效节能的目的。
系统采用变频调速方式自动调节水泵电机转速或加、减泵。
改变以往“先启后停”方式，自动完成泵组软启动及无冲击切换，使水压平稳过渡。
变频器故障时系统仍可运行，保证不间断供水。
系统断电恢复后可自启动。
采用硬件/软件备用及钟控功能，使各泵进行轮休，延长了设备的机械使用寿命。
首先介绍采取变频调速方式实现恒压供水相对于传统的阀门控制恒压供水方式的节能原理；其次，对水泵机组的各种供水状态及转换的条件、水泵由变频转工频运行方式的切换过程进行分析，着重研究并提出了基于PLC和变频器的恒压供水系统的方案，并给出了硬件设计和PLC控制程序设计。
关键词：PLC；变频调速；恒压供水河南城建学院毕业设计摘要ABSTRACTIn today's rapid urbanization, urban living is mainly living quarters, then the construction of residential water supply system is particularly important. And with the growing urban water demand, water supply systems, the proposed higher requirements. Economics of water supply, reliability and stability to the district residents directly affected the normal life and work. PLC, water pump and other equipment consisting of automatic constant pressure water supply control system. System PLC, frequency converter, the corresponding sensors and actuators together organically, and play their respective advantages, the control system easy to operate, not only to the greatest extent to meet the needs of stability and security of its operating performance, simple and convenient mode of operation , and the complete and thoughtful features, will make water saving water, saving, labor saving, high efficiency high-quality final run, reliable, energy-saving purposes. This paper introduces the way to achieve frequency control constant pressure water supply valve control compared to conventional energy-saving principle of constant pressure water supply. Converter built-in PID module on the preset parameters, using hydraulic pressure sensor feedback, closed loop system. According to changes in water consumption, to PID regulation mode, by adjusting the pump output flow, constant pressure water supply and efficient energy. Then it analyzes the state of pump units and conversion of various water conditions, analysis of the pump frequency by the frequency change operating mode of the switch process. Important parts of functional analysis, focusing on research and put forward based on PLC and frequency constant pressure water supply system program, were given control of the hardware design and PLC programming.Keywords: PLC; frequency control; constant pressure water supply目录1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)2 系统的理论分析及方案的确定 (4)2.1 调速方式的比较与选择 (4)2.2 控制系统方案 (6)2.3 供水系统的控制流程 (8)2.4 变频恒压供水系统中加减水泵的条件分析 (10)3 变频恒压供水系统的硬件设计 (11)3.1 PLC选型及接线 (11)3.1.1 PLC选型 (11)3.1.2 PLC的接线及I/O分配 (14)3.2 水泵机组选型 (15)3.3 变频器选型及接线 (16)3.3.1 变频器选型 (16)3.3.2 变频器的接线 (19)3.4 PID调节器 (20)3.5 压力传感器 (22)3.6 系统主电路设计 (22)4 系统软件设计 (24)4.1 PLC控制 (24)4.1.1 PLC程序流程图 (24)4.1.2 手动运行 (25)4.1.3 自动运行 (25)4.2 编程及介绍 (26)4.2.1 总程序的顺序功能图 (26)4.2.2 自动运行顺序功能图 (26)4.2.3 手动模式顺序功能图 (27)4.2.4 系统程序梯形图设计 (28)5 总结与致谢 (29)参考文献 (30)附录A 系统硬件总图 (2)附录B 系统梯形图 (3)河南城建学院毕业设计绪论1绪论1.1研究背景在城市化进程迅速的今天，城市的居住形式主要是生活小区，那么小区供水系统的建设就显得尤为重要。
基于PLC的中央空调控制系统设计
1.绪论随着生活水平的提高，人们对物质生活的要求也逐渐提高，空调系统在建筑家具中的应用也越来越广泛。
本着节能降耗的要求，对空调监控系统的需求也越来越大。
北京亚控科技产品组态王软件和PLC（Programmable Logic Controller）作为工业控制领域的优秀控制软件和控制器，在非工业领域如空调监控系统等中也起着重要作用。
本次空调监控系统就是采用组态王作为上位机监控软件和人机交互界面，PLC作为下位机和空调系统控制器，实现对空调系统的实时监控。
2.系统设计原理空调监控系统主要利用PLC的控制功能，通过执行装载在PLC内部的预先设定的控制程序并执行上位机实时的命令语句，调节空调系统中的阀门开度、控制水泵启停、监控并采集空调系统中温度传感器、湿度传感器、压力传感器、水流开关等现场仪器仪表的数据，转换为组态王可用的数据格式传送给组态王软件。
组态王接收PLC采集的现场数据并实时的在组态画面中动态实时显示，此外，组态王可接收组态画面中的有操作人员输入的命令并下传给下位机PLC，实现对空调系统的调节控制。
2.1.空调系统原理空调系统主要就是调节室内空气的冷、热、干、湿，并起净化空气的作用，使人们工作、生活在比较舒适的环境中。
空调系统主要由三部分组成：空气调节系统、制冷系统、供热系统。
2.1.1空气调节系统监控原理A.新风机组监控原理新风机组主要靠包括进口挡板、加热器、表冷器、过滤器、加湿器、送风机及各种传感器和执行机构等。
使得在夏季通过表冷器湿新风降温、除湿，冬季通过加热器、加湿器使空气加热、加湿。
新风机组监控的主要内容如下：（1）监控送风温度。
由送风通道的温度传感器实测送风温度，信号送入控制器，与送风温度设定值进行比较，采取控制算法生成控制指令调节冷、热水供水阀门开度，用以调节热水（或冷水）流量，是送风温度控制在设定值范围内，保持室内温度恒定。
（2）送风湿度控制。
由送风通道的湿度传感器检测湿度信息送入处理器经运算后控制冷水阀或蒸汽阀开度，使被调环境的湿度保持恒定。
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基于plc的中央空调自动控制系统设计摘要中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一,电能的消耗非常大，约占建筑物总电能消耗的50%。
通常中央空调系统中冷冻主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载,几乎长期在100％负载下运行,造成了能量的极大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。
本文首先介绍了中央空调的结构和工作原理，然后采用西门子的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，同时又可以节约大量能源。
关键词：PLC;中央空调;控制Design of automatic control system for central air conditioningsystem based on PLCAbstractThe central air conditioning system is one of the necessary supporting facilities of modern large-scale buildings. The consumption of electric energy is very large, which accounts for about 50% of the total energy consumption. The frozen host usually in the central air-conditioning system load can automatically according to the change of temperature and load regulation, refrigeration pump and cooling pump matched with the frozen host can automatically adjust the load, almost run 100％under load operation, resulting in a great waste of energy， but also worsen the operation environment and operation quality of Central air conditioning. This paper first introduces the structure and working principle of central air conditioning, then use SIEMENS S7 200PLC as the main control unit， using the traditional PID control algorithm, through the SIEMENS MM440 inverter control pumpspeed ensure system according to the actual situation to adjust load flow, realize constant temperature control， but also can save a lot of energy。
基于PLC的油泵控制系统设计毕业论文
基于PLC的油泵控制系统设计毕业论文目录前言 ................................................................ - 1 - 第一章绪论 ......................................................... - 2 -1.1引言 ......................................................... - 2 -1.2课题研究背景和研究意义 ....................................... - 2 -1.3课题主要研究容 ............................................... - 3 -1.3.1 变频恒压供油的实现 ..................................... - 3 -1.3.2 S7-300与MM440间DP通信................................ - 4 -1.3.3 WINCC监控系统.......................................... - 4 -1.3.4 压力传感器 ............................................. - 5 -1.3.5串行通信模板CP340的MODBUS RTU通信协议................. - 5 - 第二章油泵的基本参数及其工作特性 ................................... - 7 -2.1 油泵理论及油泵工况点分析..................................... - 7 -2.1.1 流体输送设备 ........................................... - 7 -2.1.2 油泵的工作参数 ......................................... - 7 -2.1.3 油泵的基本特性曲线 ..................................... - 8 -2.1.4 油泵的工况点 ........................................... - 9 -2.2 变频调速分析及供油系统的理论模型............................. - 9 -2.2.1 变频调速的原理 ......................................... - 9 -2.2.2 工况点调节 ............................................. - 9 -2.2.3 节能分析 .............................................. - 10 -2.2.4 恒压供油系统的理论模型 ................................ - 11 - 第三章硬件系统设计 ................................................ - 12 -3.1 硬件选型.................................................... - 12 -3.1.1 PLC选型............................................... - 12 -3.1.2 变频器选型 ............................................ - 13 -3.1.3 S7-300与STM32进行点对点通讯模块选型.................. - 13 -3.1.4 HMI ................................................... - 14 -3.2 硬件接线图.................................................. - 15 -3.2.1 系统网络结构示意图 .................................... - 15 -3.2.2 电源电路的设计 ........................................ - 15 -3.2.3 数字量接口设计 ........................................ - 16 -3.2.4 模拟量接口设计 ........................................ - 17 -3.2.5 CP340接口设计......................................... - 17 - 第四章软件系统设计 ................................................ - 18 -4.1 软件设计简介................................................ - 18 -4.1.1 PLC工作方式........................................... - 18 -4.1.2 S7-300数据类型........................................ - 18 -4.1.3 S7-300数据高位低位.................................... - 20 -4.1.4 地址重叠问题 .......................................... - 21 -4.1.5 IW和PIW的区别........................................ - 21 -4.1.6 功能模块FB和FC的区别 ................................ - 21 -4.1.7 背景数据块和全局数据块的区别 .......................... - 22 -4.1.8 模拟量输入及参数值整定 ................................ - 22 -4.1.9 模拟量输出及参数值整定 ................................ - 23 -4.2 自动控制系统的性能要求...................................... - 23 -4.3程序流程图设计 .............................................. - 24 -4.3.1 模块化编程简介 ........................................ - 24 -4.3.2 程序结构图 ............................................ - 25 -4.3.3 主要程序流程图 ....................................... - 25 -4.3.4 关键程序设计 .......................................... - 29 - 第五章系统联调 .................................................... - 30 -5.1 PLC与MM440通信测试 ........................................ - 30 -5.1.1 PROFIBUS网络通信简介.................................. - 30 -5.1.2 Step 7硬件组态........................................ - 30 -5.1.3 报文介绍 .............................................. - 31 -5.1.4 变频器参数设置 ........................................ - 37 -5.1.5 报文收发测试 .......................................... - 37 -5.2 S7-300与STM32 Modbus—RTU通信 ............................. - 44 -5.2.1 CP340编写Modbus—RTU通信介绍......................... - 44 -5.2.2 CP340的Modbus—RTU通信组态........................... - 45 -5.2.3 Modbus—RTU的通信帧................................... - 46 -5.2.4 CP340的Modbus—RTU通信测试........................... - 47 -5.3 WinCC组态界面分析 .......................................... - 50 -5.3.1 HMI控制任务........................................... - 50 -5.3.2 工艺界面 .............................................. - 51 -5.3.3 手动操作界面 .......................................... - 52 -5.3.4 报警界面 .............................................. - 52 -5.3.5 趋势界面 .............................................. - 54 -5.3.6 历史数据 .............................................. - 54 -5.3.7 登录与退出快捷键分配 .................................. - 57 -5.3.8 水流动画脚本介绍 ...................................... - 57 -5.4 系统稳态分析................................................ - 59 -5.4.1 PID算法的实现......................................... - 59 -5.4.2 PID死区............................................... - 59 -5.4.3 PID参数整定........................................... - 60 -5.4.4 系统稳态分析 .......................................... - 61 -5.5 故障分析.................................................... - 62 -5.5.1 调用程序块无能流通过 .................................. - 62 -5.5.2 变频器断电启动后报A0703伴随着F0070，复位后，恢复正常。
毕业论文基于PLC变频调速恒压供水控制系统的设计
毕业论文声明本人郑重声明：1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。
除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。
对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。
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3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。
4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。
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对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。
学位论文作者（签名）：年月关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。
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【大学本科毕业设计】PLC变频调速恒压供水系统
摘要本论文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水系统,并利用组态软件开发良好的运行管理界面。
变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机等构成。
系统由变频器、PLC和两台水泵构成。
利用了变频器控制电路的PID 等相关功能，和PLC配合实施变频一拖二自动恒压力供水。
具有自动/手动切换功能。
变频故障时，可切换到手动控制水泵运行。
控制过程：水路管网压力低时，变频器启动1#泵，至全速运行一段时间后，由远传压力表来的压力信号仍未到达设定值时，PLC控制1#泵由变频切换到工运行，然后变频启动2#泵运行，据管网压力情况随机调整2#泵的转速，来达到恒压供水的目的。
当用水量变小，管网压力变高时，2#泵降为零速时，管网压力仍高，则PLC控制停掉1#工频泵，由2#泵实施恒压供水。
至管网压力又低时，将2#泵由变频切为工频运行，变频器启动1#泵，调整1#泵的转速，维修恒压供水。
如此循环不已。
关键词：变频调速，恒压供水，PLC，组态软,电机1 绪论1.1 课题的提出水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能源短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度较低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。
小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。
传统的小区供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式，其优、缺点如下[1]：(1) 恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖人工进行手工操作，自动化程度低，而且为保证供水，机组常处于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大，目前较少采用。
(完整版)基于PLC的中央空调控制系统设计毕业论文设计
优秀论文审核通过未经允许切勿外传毕业设计课题名称可编程的中央空调控制系统的设计姓名孙成彩学号所在系电子电气工程系专业年级P10电气七班指导教师张德迪职称讲师二O一三年四月十四基于PLC的中央空调控制系统设计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，本文重点研究了中央空调冷冻泵机组控制系统，为舒适的生活工作环境及有效节能提供了技术条件。
本文首先介绍了中央空调的结构和工作原理，总结了传统中央空调的缺点，即冷冻泵、冷却泵不能自我调节负载，长期处于满负荷运行，造成了极大的能源浪费，随着变频技术日趋成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、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，同时又可以节约大量能源。
通过对中央空调的理论分析，验证了以出回水温差为根据对其进行变流量控制的可靠性。
对变频控制系统进行了设计，为实现温度信号远距离传送，设计了基于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，最后使用MCGS 工控组态软件进行了系统的组态设计研究。
关键词中央空调；PLC；变频器；PID；RS-485基于PLC的中央空调控制系统设计目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 中央空调控制的研究现状及发展 (2)1.2.1 中央空调控制系统的发展 (2)1.2.2 中央空调变流量控制的发展 (3)1.3 本研究课题的主要工作 (4)第2章中央空调变流量控制的原理 (5)2.1 中央空调系统的结构和原理 (5)2.1.1 概述 (5)2.1.2 制冷原理 (5)2.1.3 中央空调系统的构成 (5)2.2 中央空调变流量控制的原理及特点 (5)2.2.1 变流量空调系统概述 (5)2.2.2 中央空调变流量控制的实现方式 (7)2.2.3 中央空调系统变流量系统的特点 (9)2.3 电机的软启动原理及应用 (10)2.3.1 软启动设备介绍 (10)2.3.2 软启动器的应用场合 (10)2.3.3 软启动器与变频器之间的区别对比 (10)2.4 PID控制的设计 (11)2.4.1 PID控制原理 (11)2.4.2 PID控制器的参数整定 (12)2.4.3 PID的反馈逻辑 (12)2.4.4 P、I、D参数调整原则 (13)2.4.5 对空调系统的PID变频控制 (13)2.4.6实现设定值的自动调节 (13)2.4.7 PID控制器设计及实现 (13)2.5 本章小结 (15)第3章中央空调控制系统的硬件设计 (16)3.1 变频器的原理 (16)3.2 西门子MM440变频器性能介绍 (16)3.2.1 主要特征 (17)3.2.2 控制性能的特点 (17)3.2.3 保护功能 (17)3.2.4 变频器运行的环境条件 (17)3.2.5 使用变频器设计系统时需注意的问题 (18)3.3 PLC选型 (18)3.3.1 PLC简介 (18)3.3.2 PLC控制功能的选择 (18)3.3.3 西门子S7-200PLC介绍 (20)3.3.4 模拟量IO模块的种类 (20)3.3.5 EM231技术指标 (21)3.3.6 EM232技术指标 (21)3.3.7 EM231 RTD接线及注意事项 (21)3.4 PT100温度传感器 (21)3.5 PT100温度变送器 (22)3.6 人机界面设计 (22)3.7 系统硬件设计 (23)3.8 本章小结 (25)第4章控制系统软件设计 (26)4.1 设备间通讯 (26)4.1.1 RS-485介绍 (26)4.1.2 USS协议 (26)4.2 PLC的初始设定 (27)4.3 PLC主程序流程图 (29)4.4 PLC编程软件 (30)4.5 程序设计 (30)4.5.1 中央空调控制系统的IO分配表 (30)4.5.2 程序中使用的存储器及功能 (31)4.6 中央空调控制系统的MCGS组态 (32)4.6.1 MCGS组态软件简介 (32)4.6.2 MCGS 6.2通用版介绍 (32)4.6.4 系统脚本程序编写 (34)4.6.5 组态运行界面 (35)4.7 本章小结 (36)结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录C (40)第1章绪论1.1 课题背景随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，为了保证温度恒定，中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑领域，例如酒店、宾馆、办公大厦、商场、工厂厂房等场所。
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基于PLC的中央空调水泵变频调速系统设计
摘要
本文针对中央空调的节能问题，对中央空调水泵变频调速系统进行分析及设计。
利用可编程控制器、模拟量扩展模块、变频器、温度传感器等代替传统再热量调节系统，实现中央空调水泵的变频调速。
通过对空调出口温度进行检测，变频系统实时调节中央空调水泵转速，达到节能目的。
采用变频技术控制中央空调水泵，是当前空调系统节能改造的有效途径。
关键词：中央空调，变频调速技术，可编程控制器PLC，PID
目录
1 绪论 (1)
1.1 中央空调变频调速的意义 (1)
1.2 变频调速技术介绍 (1)
1.3 本文的主要工作 (3)
2 系统原理分析及方案设计 (5)
2.1 中央空调结构原理 (5)
2.2 变频调速系统工作原理 (7)
2.3空调变频控制系统的构架 (8)
2.4总体设计方案的确定 (9)
3 系统硬件设计 (11)
3.1 可编程控制器的选型 (11)
3.1.1 可编程控制器概述 (11)
3.1.2 可编程控制器的选型 (12)
3.2 模拟量I/O模块及传感器选型 (14)
3.2.1 模拟量输入模块选型（A/D） (14)
3.2.2 模拟量输出模块选型（D/A） (17)
3.2.3 温度传感器选型 (18)
3.3 变频器的选型及参数设置 (20)
3.3.1 变频器的选型 (20)
3.3.1 变频器的参数设置 (21)
3.4 总体电路图 (23)
4 系统软件设计 (25)
4.1内存变量分配 (25)
4.2 控制系统程序设计 (27)
4.2.1 主程序设计 (27)
4.2.2 PID控制的设计及实现 (31)
4.2.3 冷却水系统循环控制及PID调节程序 (33)
4.2.4 冷冻水系统循环控制及PID调节程序 (37)
4.2.5 传送冷却水和冷冻水PID参数子程序 (38)
4.2.6中断服务程序 (40)
5 系统调试 (44)
5.1 初始化程序调试 (44)
5.2 冷却水、冷冻水系统PID调节程序调试 (47)
参考文献 (54)
致谢 (55)
附录1 完整程序 (56)
附录2 系统总体电路图 (66)
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。
这种方法不仅浪费了热量而且浪费制冷机组相当的冷量。
在变风量空调系统中，可根据房间温湿度参数的变化，通过变频调速装置调节风机的转速，改变送风量（应大于最小送风量），送风温度保持不变。
显然变风量空调系统可充分利用最大送风温差，节约再热量和与之相应的冷量，减少风机的功率消耗，提高空调系统的运行经济性[1]。
在夏季室内负荷下降时，先减少送风量，当送风量减至最小送风量时可利用末端再热装置适应室内冷负荷的减少。
当再热量不足以补偿室内负荷变化时，系统由夏季工况转至冬季运行工况，系统开始送热风。
为节省能量，可先进行定风量变风温的调节方法，当供热负荷继续增加时，再改为变风量调节方法。
1.2 变频调速技术介绍
变频调速具有高效率、宽范围和高精度等特点，是运用最广、最有发展前途的调速方式。
交流电机变频调速系统的种类很多，从50年代提出的电压源型变频器开始，相继发展了电流源型、脉宽调制型等各种变频器。
（1）变频器按变换环节分
①交-交变频器
把频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源。
其主要优点是没有中间环节，故变换效率高。
但其连续可调的频率范围窄，一般为额定频率的一半以下，故它主要用于容量较大的低速拖动系统中。
②交-直-交变频器
先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电。
由于把直流电逆变成交流电的环节容易控制，因此，在频率的调节范围，以及改善变频后电动机的特性等方面，都具有明显的优势。
目前迅速地普及
应用的主要是这一种。
（2）变频器按电压的调制方式分
①PAM （脉幅调制）变频器输出电压的大小通过改变直流电压的大小来进行调制。
在中小容量变频器中，这种方式几乎己经不采用了。
②PWM （脉宽调制）变频器输出电压的大小通过改变输出脉冲的占空比来进行调制。
目前普遍应用的是占空比按正弦规律安排的正弦波脉宽调制（SPWM ）方式。
（3）变频器按直流环节的储能方式分
①电流型直流环节的贮能元件是电感线圈。
②电压型直流环节的贮能元件是电容器。
变频器的功用是将频率固定（通常为工频50Hz ）的交流电（三相的或单相的）变换成频率连续可调（多数为0～400Hz ）的三相（或单相）交流电[2]。
由上式可知道：当频率连续可调时，电动机的同步转速0n 也连续可调。
又因为异步电动机的转子转速0n 总是比同步转速0n 略低一些，所以，当0n 连续可调时，n 也连续可调。
由于磁极对数p 不同的异步电动机，在相同频率时的转速是不同的。
所以，即使频率的调节范围相同，转速的调节范围也是各异的，因此采用变频和变极调速相结合的方法，可以大大提高变频器的工作效率。
由于转速n 与频率f 成正比，即：
N =p s f )
1(60-⨯ （1-1）
式中：n -转速；
f -频率；
p -电机磁极对数；
s -转差率。
若将电机的运行频率由原来的50Hz 下调到40Hz 时，电机的实际转速n ，降为额定转速0n 的80%,即
018.0n n ⨯=，
由于电机的额定功率
3n k w ⨯=，
因此，电机运行在40Hz 时的实际功率为：
011512.0W n K W =⨯= （1-2） 则节电率为：
%8.48512.0%0
00010=-=-=∆W W W W W W W （1-3） 由此可见，若风机和水泵的电机运行在40Hz 时，理论上，电机实际消耗的功率只有额定功率的一半左右，此时，理论上节电率为48.8%，交流变频调速的节电效果相当显著，经济效益十分可观。
中央空调系统采用变频调速技术，电机可在很宽的范围内平滑调速, 可将所有节流阀去掉, 使管道畅通，可免去节流损耗。
通过改变电机转速而改变水的流速, 从而改变水的流量，达到制冷机正常工作要求和平衡热负荷所需冷量要求，达到节能目的。
采用变频调速技术的关键是电机转速的可调和可控。
这种系统可由多台水泵电机组成，其中只有一台水泵处于变频调速状态，就可以达到节能目的。
这种系统最大程度地节约了设备。
电机的变频调速系统是由PLC 控制器进行切换和控制。
1.3 本文的主要工作
中央空调系统通常分为冷冻水和冷却水两个系统。
现在水泵系统节能改造的方案大都采用变频器来实现。
（1）冷冻水泵系统的闭环控制
该方案在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为下限频率并锁定，变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度，再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减，控制方式是：冷冻回水温度大于设定温度时频率无极上调。
（2）冷却水系统的闭环控制
该方案在保证冷却塔有一定的冷却水流出的情况下，通过控制变频器的输出频率来调节冷却水流量。
当中中央空调冷却水出水温度低时，减少冷却水流。