PLC控制中央空調系統(tǒng)的硬件選型案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u5475PLC控制中央空調系統(tǒng)的硬件選型案例綜述 1146991.1西門子S7—200smart介紹 158691.2溫度傳感器選型 2185051.3人機界面選型 388311.4變頻器選型 495191.5PLC與變頻器的通訊 5可編程控制器最開始是發(fā)源于美國的，它早在上世紀60年代就被開發(fā)出來了。我們在日常使用的PLC，其研究它的目的就是為了取代繼電器。隨這研究的不斷深入，它在繼電器的優(yōu)點上進一步的發(fā)展。不僅僅是作為原來的代替品，去完成任務的。發(fā)展到現(xiàn)在，它的功能已經(jīng)不再局限于原來的目標，而是變成了具有各種功能的集大成者。現(xiàn)在不僅僅是小的方面在用，更大的層次也在使用[4]。可編程控制器就現(xiàn)在而言，我實實在在的感受到了它的便捷與高效。就算是之前我剛剛入門的時候也可以很快速的找到我所需要的指令，在編輯中我還可以在注釋中記錄我所書寫程序的功能，就算是第二次再看，我也可以很清楚的知道我上次編寫了什么程序。1.1西門子S7—200smart介紹在本次節(jié)能設計中采用S7

200

SMART

CPU。而S7

-

200

SMARTCPU產(chǎn)品西門子新研發(fā)的新型產(chǎn)品,它相比較于以往的CPU有了很多的升級。其主要性能如下：1)適應性強，我們?yōu)橛脩籼峁┝烁嗟倪x擇，可以在不同的場合使用不同類型的CPU。具體型號如下圖所示。除此之外，CPU同時也更新了60個I/O點，可以勝任各種環(huán)境的要求。2)添加模塊，我們?yōu)樾庐a(chǎn)品中添加了倆種模式，分別是擴展模塊與信號板。這倆種都有不同的功能。3)全新芯片，在新產(chǎn)品中全新的高速芯片,它處理命令所用的時間僅要0.15μs,這樣的高效率可以更快的完成我們所下達的指令。4)輔助記憶，在SMART中我們可以把每個指令的含義添加到注釋內，方便我們日后的維護，就算是別人也可以很清楚的知道程序的內容。5）操作方便，在編程界面它做到了把工具欄一一歸類，就算是剛入門的用戶也可以很輕松的找到自己所需的指令[14]。1.1.1PLC的工作原理程序運行分為三個階段，而這三個不同的階段則組成了一個完整的掃描周期。這三個階段分別是取樣、執(zhí)行方案、運行階段。一，取樣階段。依流程進行全方面的順序讀取，輸入端儲存輸入端數(shù)據(jù)，上面流程進行后，寫入數(shù)據(jù)庫，然后重新輸入。二，用戶方案的執(zhí)行情況。按照所記錄的數(shù)據(jù)順序排列應該執(zhí)行的命令，然后在一一運作。處理的過程中，所得到的答案會重新寫入輸出登記冊，隨著程序的執(zhí)行，輸出登記冊的所有內容都會發(fā)生變化。三，運行階段。全部的指令在執(zhí)行結束的時候，輸出被調整，輸出記錄被發(fā)送到輸出記錄中，接收器、晶體管或晶體管會顯示最終結果。圖1.5可編程控制器與其他設備的連接1.2溫度傳感器選型簡單來所溫度傳感器就相當于溫度計，不過它卻是本次設計不可或缺的一部分。我們可以讀取傳感器發(fā)送來的數(shù)據(jù)來進行自我的判斷，實現(xiàn)可以控制不同的環(huán)境采取不同的方案。這樣就滿足節(jié)能方案的重要一部分。在本次計劃中，我們要采取相對應型號來輸送及時有效的數(shù)據(jù)。PT100就可以非常好的完成這個任務，它是一種精度比較高的傳感器，在一些極端的環(huán)境它都可以發(fā)揮作用。PT100溫度傳感器同時可以用來進行信號的相互轉換。PT100在很多地方都用的上，好比工業(yè)，醫(yī)療等需要高度精準的溫度設備。傳感器發(fā)出的信號會溫度的變化而變化，它的對應關系可以參考下表。其中0度的時候阻值為100Ω[5]。PT100溫度—電阻表，如表1.1所示。T—R關系圖如圖1.6所示。表1.1PT100溫度與相應阻值對應表溫度/℃-50-40-30-20-100102030電阻/Ω80.3184.2788.2292.1696.09100.00101.90107.79111.67溫度/℃405060708090100110120電阻/Ω115.54119.40121.24127.08130.90134.71138.51142.29146.07溫度/℃130140150160170180190200電阻/Ω149.83151.58157.33161.05164.77168.48172.17175.86圖1.6PT100T—R關系圖1.3人機界面選型人機界面的縮寫是HMI，全稱是HumanMachineInterface。其功能就是用來控制和監(jiān)視機器，生活中常見的HMI有ATM機。如果沒有HMI，就很難擁有良好的自動化流程。它通常會以屏幕的形式出現(xiàn)，有點像計算機屏幕，不過對比其他屏幕，它們都是觸摸屏?？砂囟?，壓力，工藝步驟等信息，同時也可以顯示一些比較精確的數(shù)據(jù)，使我們可以很方便的查看所需要的信息。對于維護人員，許多HMI還可以連接PLC程序到它的顯示屏上進行通訊，可以在屏幕上很方便的操作。以此來進行故障排除，這樣就可以節(jié)省出許多寶貴的時間。它的面板功能十分豐富，我們在使用屏幕上可以書寫很多功能，可以方便我們對所需要內容的控制。控制面板上我們可以把所需要的控制按鍵編輯在其中，它的具體性就體現(xiàn)出來了。具體功能PLC上的程序可以在其中體現(xiàn)出來。也可以進行屏幕系統(tǒng)的保護程序，同時也可以校準其中模塊的位置。我們也可以面板進行密碼保護，防止其他無關人員的誤觸所帶來的麻煩。也控制針對其中內容做出具體的聲音反饋系統(tǒng)，進而方便我們操作。1.4變頻器選型1.4.1變頻器介紹我們的交流變頻器有時被稱為變速傳動（VSD），或變頻傳動（VFD）。而我們的變頻器的安裝的安裝是有要求的一定不要放置在溫度不穩(wěn)定環(huán)境下，同時要注意不可在它的周圍隨意安裝其他的控制器。1）在變頻器中，輸入的電能通過整流器，整流器將輸入的電轉化為直流電。2)直流電進入變頻器內部的電容，這是為了平滑電壓波形，之后電力流入逆變器，在逆變器的作用下變?yōu)榻涣麟?，供應電機。這樣就可以根據(jù)實際情況調節(jié)所需要的頻率和電壓1.4.2變頻調速原理在中央空調發(fā)展的初期，一開始的系統(tǒng)中所包含的的內容非常的單一，不可以進行一些速度的控制，它的頻率都是一成不變的，也就導致了它的耗電非常的高，能源的利用上非常的不到位。而且常常都會導致用了很多的電，還是不能夠很好的對房間溫度進行很好的輸送，這就是沒有變頻調速帶來的弊端。以高運行方式卻不能帶來高回報的收益，這樣的控制方式一定是不完善的。所以我們要進行改變，根據(jù)實際情況來控制電機的使用頻率，杜絕使用大功率卻做著小功率都可以完成的任務。在不需要它工作的時候，我們可以把它關機，因為長時間的運行也會對我們控制的東西帶來一些危害，這樣會導致他的使用時間變短，從而帶來的其他費用是不需要的。有時候天氣的變化也是控制溫度的一個要素，要根據(jù)當時環(huán)境做出相對應的變化，達到使用情況與使用能源成正比的關系。1.4.3變頻器的選擇變頻器是整個過程不可或缺的一部分，它的地位不言而喻。所以我們要非常細致的挑選的產(chǎn)品型號，一定要經(jīng)過充足的考量。變頻器的選擇原則是：1）根據(jù)不同的情況選擇不同的信號2）我們在如何選擇變頻器的時候，必然要注意防變頻器的護等級是否與現(xiàn)場的狀況相吻合。此次設計中采取了ABB公司的ACS510作為主要的控制變頻器。ABBACS510變頻器和普通的變頻器比起來，它適合用在各種工業(yè)領域方面，適合各種負載。為什么要選擇該種變頻器1）在PIC應用上得到增強，能夠隨時切換更多的泵；SPFC循環(huán)在軟啟動的功能下可以根據(jù)順序來調節(jié)每個泵；超越模式更適合應用在緊急狀態(tài)下的任何場合；2）作業(yè)時不會其他東西，且利用率非常高；它還會根據(jù)實際情況進行最優(yōu)的改變；安裝工人也可以更加輕松的安裝；同時它的占地面積也很小，不會影響其他元件的安裝。3）使用的時候更環(huán)保，并且還能提供高智能的人性化。1.5PLC與變頻器的通訊1.5.1RS-485介紹儀表盤在上個年代因單片機而發(fā)展起來，它的一個重要組成部分就是可以進行聯(lián)網(wǎng)以此來進行通訊。最開始的是RS232接口，但它開始實現(xiàn)的功能十分有限，不足以滿足我們需求，所以很快就被我們的RS485來代替。以RS485可以很高效的解決我們所需要的要求。1.5.2USS協(xié)議軟件與S7—200smart間的通訊S7200SMART可編程控制器與西門子系列的變頻器之間使用的是USS通信協(xié)議，在STEP7中可以很方便的完成通信控制實際驅動器和讀取寫入驅動