基于PLC的中央空调控制系统

论文总字数：17831字

目 录

摘 要 Ⅱ

Abstract Ⅲ

1 绪论 1

1.1 中央空调系统简介 1

1.2 中央空调构成及工作原理 1

1.3中央空调输送部分设备 1

1.4本课题意义及主要内容 1

2 中央空调的控制技术 2

2.1中央空调控制系统简介及特点 2

2.2中央空调控制系统的结构 2

2.3中央空调的控制技术 4

2.4中央空调系统中监控系统 4

3 中央空调监控系统的PLC设计 5

3.1可编程序控制器PLC概述 5

3.2 PLC的分类 5

3.3 PLC的特点 5

3.4 PLC的基本组成 5

3.5 SIMATIC Manager的应用介绍 7

3.6中央空调系统的PLC设计 8

3.7中央空调系统的程序设计 9

4 中央空调系统的监控设计 18

4.1 WinCC flexible简介 18

4.2 人机界面设计 18

4.3中央空调控制系统的监视与控制 21

结 论 24

致 谢 25

参考文献 26

附 录 27

附录1：梯形图程序 27

1 绪论

1.1 中央空调体系介绍

中央空调含义(本文将其简化为:空调),是将经过设备处理后的气体，通过特定管道传送至室内，确保房屋内部环境温度、湿度、空气杂质等控制在一定程度内,满足舒适性和生产过程中特殊需要的技术。中央空调系统原理是由一台主机通过送风管道或；冷热太水体控制众多终端实现房屋内部空气环境的调整。

1.2 中央空调结构及运行机理

空调体系主要包含三大部分：冷热源体系、传送体系（水泵系统与相应的运输管道）、空调末端机组装置。

1.3中央空调传送模块装置

空调体系实际上是为一定量的流体提供推动力的设备（例如泵体、风机与压缩设备）、使装置的相连管道(如风管、水管、冷媒管和阀门)、不同类型的热交换设备（例如风机盘管、蒸发设备、冷凝设备、热交换设备等）。该系统可分为以下五个循环:房屋内部气体与房屋外部气体循环，冷水、冷媒、冷却水对应的循环体系。

空调传输体系包含有冷却水与冷冻水两大循环体系构成。

1.4研究意义与重点内容

空调操控体系控制中的冷热水调节阀和风管按各相关室和地区风道温湿度测量值的温度和湿度的检测调控，对冷水、热水及蒸汽加湿调整阀体进行管控，确保房屋内部温湿参数达到设置的目标。因此，要让不同的空调部分维持参数的准确性，从而尽量减少空调的能源损耗，进行有效的维修管理，来确保设备的安全运行。

现场的控制器用检验空调机组回风管路上的温度传感器从而检验空调机组的回风温度的方式。根据获取的温度数据，来操控自动化调整阀体的开关程度，进而调整换热模块所含冷却水流量参数，使得传送冷风温度出现变化，确保回风温度在预先配置的数值附近逐渐趋向平稳。检测送风与湿度指标，根据房屋内部温度数据实现对加湿设备开启与关闭模式的操控，确保被控湿度满足要求。

空调自动控制系统中的冬、夏两季分段开关装置。同一时刻,现场控制器能使风机、电控阀和新风阀门的启停联动控制,保障装置能够有效工作。

现场控制设备采集新风机组空气传输管道中的温度传感器获取的数据实现对供气模块工作温度的测量。根据送风温度及时调整自动化阀体的开启度变化,使换热器内的冷热水流量随之变化,使供气温度始终被控制在预先设定的数值以下同时确保稳定状态。

对送风湿度数据进行检测，通过检测数据对加湿模块的开启程度进行管控，保证室内氛围湿度指标能够满足设定标准。

2 中央空调的控制技术

2.1中央空调控制体系概述及相关特性

2.1.1中央空调控制体系概述

众所周知，空调装置容量是最大的热量,根据湿负荷,选择空调房间的工程设计人员,在实际操作中,因为空调房被各种各样的因素干扰如许多内部和外部条件，室内温度和湿度负荷随之改变。在命令调整结构自动调整执行系统自动控制系统(如加热器、加湿器、冷却器、喷水室、风机等设备对相关监管机构如控制阀、变频器等)使对应方位变化,使真实输出的变化来与空调系统的变化同步,完成控制要求。

2.1.2中央空调控制系统的特点

(1)小型PLC公司所采用的控制系统的比较灵活,逐渐取代了传统的单片机控制空调的系统,大大改善了体系的操控及设置灵活特性，使其能够更加符合不同客户的应用需求。此外还大大减小功能代码开发时间。

(2)对PLC控制核心的高可靠性,能长时间可靠,在恶劣环境下无故障运行和接线方便,维护简单,分离效果好,耐腐蚀性极强,可以适应的温度范围比较大,其平均故障间隔时间(MTBF)超过15年。

(3)功能完善而且实用,现在的PLC编程语言遵循易于学习，易于理解,易于使用的准则。不仅具备过去广泛采用的PLC助记符及梯形程序编写模式，此外还具备结构化语言，和顺序模式的程序编写性能。PLC配置有不同类型的功能单元，其中含有不同类型的通信组件，配置有对应的通信变量，拥有能够具体到某天、某时的各类定时模块和待机时间较长的定时模块，能够有效满足不同功能需求，还可缩短系统开发时长，加快开发进度。

(4)性能优越的开放型WinCC可以和各种各样的OPC兼容应用程序使用以太网利用TCP/IP协议来通信。

2.2中央空调控制体系构造

远距离控制过程中由于需要准确同时平稳的操控房屋内环境温湿度及静压，因此空调体系包含如下数个子系统：

中央监控体系：该部分是利用远距离控制PC同组态系统构成，具备实时处理信息、信息存储等功能单元。

通信体系：远距离通信体系采用的是光纤通信模式，可将 获取的信息通过光纤以最快速度传递到控制中枢，如此便能将信号传递出现的延迟效应降至最低，进而实现高效、高速的信息处理流程。

控制体系：该部分是通过现场PLC及其附属模块和所属仪表等构成，例如电动执行机构、温湿度参数传感器、变频设备、静压传感器等装置构成，其功能是向PCL传递采集到的各种现场信息以便处理分析。

UPS体系：空调控制体系中需要构建性能优良的稳定运行的供电模块，该模块除了需要为控制体系提供工作电流，UPS持续工作电源便可满足上述需求，无暂态和谐波,就算电网供电的时候,也能从后面进行,持续向电池组件提供电量，电脑PLC存在特定的处理时间。

空调控制体系构造模式如下：

图2-1中央空调体系结构框架

2.3中央空调的控制技术

空调体系包含三类控制方式：最初的继电器控制模式、数字信号控制模式、DDC与PLC控制体系。第一种控制体系因为经常出现运行问题，同时结构复杂，耗能巨大,已经渐渐被社会所淘汰。然而,直接数字控制器DDC在通往智能的方面上取得了巨大进展。

但是因为DDC本身的抗干扰能力比较弱以及分层递阶结构比较小,其使用范围就有了很大的局限。而PLC控制系统由于它能稳定运行、易于操作维护、具有很强的抗干扰能力、网络结构速度快等优点,得到了广泛的应用。

中央空调控制系统根据空调需要操控的指标（如冷却水温度），利用PLC实现对冷却水与冷冻水电机等动力单元的工作模式，不仅可以有效管控温度，还能够有效节省能源。

2.4中央空调体系内监控体系

上位机监控体系主要对不同模块的工艺参数进行监测，控制各个机组的协调和分析处理数据等工作,PLC主体功能是采集信息、操控子单元与实现各模块联动。

2.4.1中央空调监控体系简介

(1)空调设备可利用PLC实现对各模块的管控，风机控制类型可以手动和自动两种方式操作,而且拥有人工启动结束按键。

(2)空调设备温度传感器通常安装在回风管内部，同时将实际采集的温度数据同最初配置的数据展开对比，依据比较结论调整回水通道内电力调整阀体开关程度用来优化水的流量大小,让室内温度维持设定的需求。

(3)空调机器的湿度传感器设置在回风管里面,并将真实检测出的湿度和设置的湿度信息展开比较，依据比较结论对加湿设备内部的电磁阀体进行管控，进而管控加湿程度，确保房屋内部湿度参数同设置值持平。

（4）监控空调设备工作状况

（5）防冻方法（适用于气温较低环境）

通常防冻警示信息设置的温度阀值是5℃。若盘管内部温度在5摄氏度之下的时候,报警终止,机组运行也终止,在同一时刻同步闭合新风阀体，启动预热阀体并使其拥有约30%开启程度。在房屋外部环境温度低于0℃时，将会停止设备运行，此时启动热水开关使其拥有约30%开启度。

2.4.2空调机组监测对象

(1)回风管道温、湿度数据

(2) 电动两通阀实施PID调整

(3) 新风阀与回风阀的调整与操控;

(4) 过滤器前段和后端之间压差超过阀值便会发出警报信息，防止出现堵塞

（5）表冷器防止出现冻结报警信息

（6）开启与关闭，工作模式，人工或智能化模式，鼓风机与回风机，故障提示、超负荷提示

（7）操控加湿阀的开启程度

（8）编写功能代码用来实现风机工作状态的智能化控制

3 中央空调监控系统的PLC设计

3.1 PLC简介

PLC，中文名称可编程逻辑控制器，是一种基于计算机技术的现代化工业控制器。在1987年国际电工委员会提出的PLC标准草案中,提出了对PLC的描述:

PLC是采用数字运算模式的微型计算机处理体系，它是为了便于工业化应用而研发出的工控设备。其中包含有可编程信息存储模块，其功能是实现芯片信息存储，芯片还具备逻辑与算术运算功能、操控秩序、定时技术等功能，同时可通过数字信号对导入导出信息进行模拟，用于机械装置与工业加工环节目的是对其进行相应管控。PLC同其附属的外部装备的设计原则是利于和工控体系的集成，便与其拓展使用功能。

3.2 PLC分类

(1)根据输入输出端口点数划分

该方式下可划分成：超级计算机,大型机,中型机,小型以及超小型机这5种类型。

(2)根据功能划分

该方式下可划分成普通、中等档次、高端设备。

（3）根据结构样式划分

根据不一样的形式与结构,PLC可以划分为三种不同类型:单片式、模块化和软PLC(即集成PLC)。

3.3 PLC的特点

PLC具有以下的特点:

(1)有很高的可靠性以及很强的抗干扰能力

(2)有齐全的包装,完善的功能以及极强的适用性

(3)易学易用。深受工程技术人员的欢迎

(4)系统的设计和制作的任务轻,方便维修与保护,易于转换

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