我们现在的生活有着巨大的能源支出，即使有着众多的能源来源，但是节能环保的理念一直在影响着现代社会的发展。在研究了中央空调的工作机理后，为降低其在工作时多余负载的产生所导致不必要的能量消耗。基于S7-200的PLC，通过将PID算法与MM440型变频器相结合设计出一套可根据实际环境实时调节负荷流量的控制系统。降低了常规空调运行时多余的负荷流量，同时可实现恒温控制。本设计因此具有节约、高效的特点，与绿色环保的理念相呼应。
目录
一、前言 1
（一） 课题研究的背景与意义 1
（二） 课题的发展及研究现状 1
（三） 课题的主要内容 2
二、可编程逻辑控制器PLC 3
（一） PLC起源与发展 3
（二） PLC基本工作原理 3
（三） PLC的组成 4
（四） PLC在中央空调中的应用 5
三、控制系统的硬件设计 6
（一） 变频器的选型 6
（二） 人机界面的设计 7
（三） PLC的选型 7
（四） 通信设备的选型 10
1.RS485的简介 10
2.S7200与协议软件的通信 10
四、空调控制系统的软件设计与仿真 11
（一） PID控制算法的原理及实现 11
1.PID控制及参数调整 11
2.空调控制系统PID的实现 11
（二） Step7Micro/Win的简介 12
（三） 空调控制系统的流程图设计 14
（四） PLC程序的初始化 15
（五） PLC的仿真测试 22
总结 23
致谢 25
附录 26
一、前言
课题研究的背景与意义
我国虽然地大物博，地理资源储备充裕，但是人均占有量并不高。随着社会的发展与工业结构的不断升级，对资源的需求量已经是一个十分可怕的数字。在长时间的资源开采中，不少资源的储量已经十分紧张了。许多能源也在面领着灯枯油尽的处境。一边是社会不断增长的需求，一边是再生缓慢或无法再生资源的持续消耗。在这个难以 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 
抉择的情况下，寻求开发更加实用的可替代资源的任务已刻不容缓，这再一次提示我们节约能源的重要性。随着我们的生活质量的不断提高，大功率家用电器已成为越来越大人们家中的必备品，其中空调占据着相当大的占比，越来越多的商场也装上了中央空调，虽然提高了舒适程度，满足了人们对建筑的品质要求，但较大程度上使得能源消耗水平激增[1]。
伴随着空调技术的发展，挡墙的空调温控调节技术已经达到了更加优秀的水平，能耗压缩方面较之前也更加出色。但这并不说明能耗与使用情况是处于动态平衡的。传统的工作模式下，控制系统可以根据负载的实时变化做出各机组状态的调节，在保证效率的情况下同时也能有一定的节能效果。尽管如此，空调为完成适应的最大负荷工作，往往是控制系统通过增减水机的台数实现对制冷制热的调节。也正是这个原因，整个机组的实际能耗越来越难以控制。与此同时，制冷系统中的两次一般是受其最大负载量决定的。有时所需的温度跟负载消耗完全不对等，实际上冷却水的输出功率依旧是满功率运行，所以此时随年最大负载调节的水流量也是在相当长的时间里按最大量处理，在这样不必要的情况下依旧是满状态运行势必会造成大量的能源浪费。
课题的发展及研究现状
现代中央空调的起源要追溯到二十世纪六七十年代，美国为解决干旱缺水地区空调冷热源问题开发了风冷式冷水机，冷却塔被空气散热所Air cool chiller代替。在九十年代在我国也已经发展起来，它可以根据空间情况通过布局分配，无漏液问题，在一定条件下可比变频空调更加节能。比如在水系统中添加蓄能储水罐，而且只需要一台室外主机，在保证水泵拥有足够的扬程的情况下，可以通过水管长度的控制做到不同距离的控制，相较于传统空调确实存在不少优势。
然而随着能源不断紧缺，更加节能已然成为当代世界所共同关注的热点。人们在安装中央空调时一般会存在一定的误区，实际能耗其实并没有那么优秀。一年内的中央空调负荷情况会随着用电季节的变换而改变，如在低峰期，对于空调机组的负载要求是很低的。但是由于压缩机有着低速限制，它并不会把能耗降低，相反的是压缩机会处于一个转与不转的两级之间，启停频繁。生活中空调在启动的一瞬间是相当耗电的，如果是不断地启停，会导致大量的流量直接流失，因此压缩机的性能与效率会因变频调节的上下限不足而显著下降。为了改善这种情况，应该对空调的动态控制系统进行优化处理，通过动态补偿与策略切换，可实现实时动态调节压缩机启停阀值及电子阀的开启程度[2]，做到能耗的有效压缩。配上与冷湿负荷相对的解耦控制，极大地提高了运行时的可控的稳定性。这种基于LMI鲁棒模型的控制方式在实际使用中较传统方案节能提升了10%—20%以上。
课题的主要内容
文章主要是在研究了中央空调控制原理的基础上，基于PLC控制技术对系统进行节能优化。在明确了所要解决的问题，并根据实际情况制定系列的优化流程。本文系统的阐述了从硬件的选配，电路的模拟设计及PLC语言的编程仿真，构成了研究所要实现的控制系统。
课题根据研究选择西门子的S7200的可编程控制器，MM440型变频器及其他控制器件。基于所设计的程序，实现对系统动态调节的二次优化，提高系统的动态可调性，使能耗压缩更为理想。方案的过程主要是：
通过查阅书籍了解现代中央空调的发展及运行原理。了解制冷制热原理及压缩机及其他辅助部件的工作状况；了解工作机制后，从系统的结构进行硬件设计并分析PLC的具体要求，针对多余无用功耗的源控制系统进行改进，配置相关的外围电路；基于硬件结构，对空调控制系统软件进行详细设计，最后进行仿真测试，判断结构是否达到预期要求。
二、可编程逻辑控制器PLC
本章内容主要对可编程控制器，进行简单介绍，包括起源发展，工作原理、内部组成及在空调控制方面PLC的应用现状。
PLC起源与发展
我们知道以往的继电器接触器控制在传统的工业自动控制中占据着很大份额。由于它是实实在在器件的硬件连接，学习研究起来十分直观。对于简单的生产工作，用继电器接触器连接控制绝对是不二之选。但是由于它采用的是固定的接线模式使硬件之间实现控制，如果是比较大型的工控系统，为了满足生产需求，必然会用上许多的接触器与继电器。系统的因维其正常通断就要消耗极大地电能，并且在频繁通断的情况下，各部件的使用寿命也在不断缩减，系统的稳定性就会下降，故障频发直接导致生产成本随之上涨。随着时间的推移与工业自动化程度的提高，这种网状的触点式控制变得越来越大，系统的稳定性、安全性及维护性变得越来越差。并且企业对控制功能的需求不断增多，继电器接触器控制渐渐淡出工控舞台。在这一历史需求的情况下,1969年第一台可编程控制器（programming logical controller）简称PLC由美国数字设备公司DEC研制成功[3]。工控事业的春天随之到来，即使面对多功能的发展需求，PLC表现的依旧生龙活虎，随着工控的结构不断升级，PLC被开发出越来越大的潜力。现如今的PLC已经不是原先定义的那样了，它已经超过了那个范围。具有了PID调节、模数/数模功能及通信功能一体化。主要应用于开关量逻辑控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理和通信联网等[4]，几乎可以看做是一台具有I/O功能的工业计算机。

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