基于PLC的中央集成空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u22518摘要 摘要隨這時間的推移，工業(yè)化水平與教育程度的不斷提高，能源消耗與環(huán)境污染愈發(fā)嚴重，環(huán)保型產(chǎn)品就顯得尤為重要，必是今后道路的風(fēng)向標。論文基于PLC來控制中央集成空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)，計劃節(jié)省出百分之二十五的電量，以及大幅度減少排出的溫室氣體。在這次節(jié)能改造中所采用的包括冷水機組、變頻器技術(shù)、PLC編程技術(shù)、以及溫度傳感器的應(yīng)用，并通過循環(huán)泵頻率控制末端空調(diào)的溫度，來整體降低空調(diào)負荷。西門子公司的S7-200SMARTPLC作為該系統(tǒng)的核心控制單元，利用PID控制策略和ABB變頻器來精確調(diào)節(jié)水泵的運行速度,實現(xiàn)了根據(jù)實際情況來進行宏觀調(diào)控,既保證了用戶的體驗也可以能源上的節(jié)約。關(guān)鍵詞：PLC溫度測控；中央空調(diào)；觸摸屏；監(jiān)控系統(tǒng)

1.緒論能源對現(xiàn)如今社會的進步起著舉足輕重的意義，擁有大量的能源資源儲備是推動經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的堅實后盾?，F(xiàn)在科技水平發(fā)展的愈來愈快，在過去一個多世紀里，尤其是上世紀的60年代，世界對能源的消費越來越快，而其中的煤、石油等不可再生能源更是被大面積的消耗，以至于現(xiàn)在爆發(fā)了能源危機和嚴峻的環(huán)境污染問題?，F(xiàn)如今一個國家擁有多少的資源就決定了它在世界上的話語權(quán)有多大，因此世界上的各個國家都已發(fā)覺到節(jié)約能源以及尋找利用可再生能源的重要戰(zhàn)略意義"。就現(xiàn)在而言我們國家所開采出來的新資源已經(jīng)跟不上我們資源的使用速度了。預(yù)計在經(jīng)歷十個春秋，我國的石油使用總量將會達到驚人的6萬萬噸左右，而再過十年左右，我國的石油資源八成都會依賴于進口，由此可見我國對不可再生能源的需求日益增多但我國對這種情況的應(yīng)對卻不是很到位。這樣所帶來的問題就是會受制于他國的控制，這是我們所不能接受的。現(xiàn)在能源與環(huán)境問題是擺在全世界人民面前的一道嚴峻的難題，現(xiàn)在所建造在大型建筑中的中央空調(diào)都會存在著大功率不節(jié)能問題，雖然它滿足了人們對于想要達到的溫度的要求，但是它所帶來的高消耗是我們不可忽視的浪費。因此我們需要讓這些本不應(yīng)該浪費的能量在別的功能上發(fā)光發(fā)熱。實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展。2空調(diào)溫度測控概述2.中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備選用樓宇自控組合空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)是由多個新風(fēng)機組和一臺組合空調(diào)組成的，其主要目的是確保室內(nèi)空氣的內(nèi)外循環(huán)和保持適當?shù)臏囟取Ｎ鏖T子S7-200可編程控制器的主要功能是對各個機組和水泵的運行或故障狀況進行控制和檢測，包括啟動和停止控制，軟化水箱的高低液位，打開控制閥和溫度記錄，并與配置軟件連接以實現(xiàn)控制屏幕的操作。地下冷熱站的控制中心通過與可編程控制器的接口來增強新鮮空調(diào)系統(tǒng)的控制能力，并在工作站上安裝了相應(yīng)的配置軟件。該系統(tǒng)是在以太網(wǎng)平臺上搭建的，其主要功能是通過高速以太網(wǎng)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交流?？刂茊卧闹饕氊熓撬鸭F(xiàn)場的傳感器數(shù)據(jù)，并對前端設(shè)備進行管理。此外，控制臺還負責將數(shù)據(jù)傳送至工作站，以便進行圖形化展示或執(zhí)行更為復(fù)雜的控制任務(wù)。該系統(tǒng)使用西門子的組態(tài)控制軟件來管理組態(tài)王和連接動態(tài)設(shè)備管理接口，從而實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化的分布式控制。此系統(tǒng)不僅具備自我檢測能力，還擁有遠程故障檢測功能，能夠迅速并及時地發(fā)現(xiàn)并糾正故障。它擁有出色的擴展性，確保系統(tǒng)內(nèi)的任何設(shè)備出現(xiàn)故障都不會對整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生負面影響。2.1新風(fēng)機組的選型通過對比兩種不同的新風(fēng)機組，我們發(fā)現(xiàn)使用后一種計算方法得出的新風(fēng)機組日節(jié)電為（5.5-3.7）×24=43.2千瓦小時。從新風(fēng)機組的實際運行情況來看，新風(fēng)量的減少會導(dǎo)致冷卻負荷的降低，從而進一步減少冷水機組的功耗，這也有助于降低運營成本。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)需要在三個關(guān)鍵方面實現(xiàn)協(xié)同控制：首先，由于空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量會根據(jù)實際需求進行不斷的調(diào)整，因此應(yīng)選用風(fēng)量可變的風(fēng)機。其次，風(fēng)壓會隨著風(fēng)量的波動而有所改變。為確保供氣過程的穩(wěn)定，我們需要通過監(jiān)測供氣的壓力來進行調(diào)控。第三，要根據(jù)空調(diào)房間的具體狀況來調(diào)整空氣流通，尤其是確保有充足的新鮮空氣供應(yīng)。2.2風(fēng)機盤管的選型鑒于節(jié)能的需要，新風(fēng)負荷設(shè)備可以選擇轉(zhuǎn)向輪或者板式換熱器。在風(fēng)機盤管系統(tǒng)的設(shè)計階段，如果選擇使用新鮮空氣，那么新鮮空氣單位可以被設(shè)計為低溫送風(fēng)系統(tǒng)，以承受濕負荷，并確保風(fēng)機盤管在干燥狀態(tài)下運行，從而減少線圈濕度和細菌的生長。然而，在選擇風(fēng)機盤管的過程中，產(chǎn)品手冊里的所有數(shù)據(jù)都與特定的名義工況相對應(yīng)：進口空氣的干球溫度是27°C，濕球溫度是19.5°C，進口水溫是7°C，而供回水的溫差是5°C。負責提供新鮮空氣的單位包括：室內(nèi)某些顯熱冷負荷的部分以及空氣中新鮮空氣潛熱的冷負荷。2.3加壓送風(fēng)機的選型在選擇設(shè)備設(shè)計時，要確保返回的負壓風(fēng)機風(fēng)壓，這樣回風(fēng)和新鮮的空氣就能順利進入系統(tǒng)；正壓風(fēng)機所產(chǎn)生的風(fēng)壓確保了風(fēng)能夠順利傳輸至空調(diào)房間內(nèi)。地下的公共樓梯應(yīng)當根據(jù)地面和地下的交付以及兩個區(qū)域來確定其壓力空氣的輸出情況。確定加壓送風(fēng)量是直接影響火災(zāi)發(fā)生時人員生命安全的關(guān)鍵因素，所選用的加壓送風(fēng)機型號是GXF-NO.11-C53。2.4冷源中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計預(yù)計冷負荷為4000kW（含新風(fēng)負荷），而制冷機房并未位于商業(yè)辦公樓的內(nèi)部，而是位于體育館的東南方向。我們計算了整個冷水機組系統(tǒng)在一年內(nèi)的運行能耗，并據(jù)此對各個冷水機組的系統(tǒng)方案進行了優(yōu)缺點的評估,在其他條件相同的情況下選擇一個最節(jié)能系統(tǒng)解決方案。在開式冷卻塔中，冷卻水直接接觸空氣，一小部分的水的蒸發(fā)，帶走的熱量凝結(jié)在空氣中，采用這種方法可以使冷卻水達到降溫效果?？偣灿?臺冷水循環(huán)泵，其中3臺的型號是KQW125-200B，具有166m的流量、34.5m的揚程和22kw的功率。而備用的1臺中，有2臺的型號是KQW100-160，具有100mlh的流量、32m的揚程和15kw的功率,備用l臺。2.5熱源該空調(diào)系統(tǒng)使用60°C/50°C的低溫熱水作為熱媒，通過1臺MIO~MF設(shè)備實現(xiàn)7.7m的換熱面積。當一個體育館被完全利用時，可以調(diào)整1層的輔助水回路，以確保游戲大廳的空調(diào)功能不受影響；在沒有競爭的情況下，啟動主機可以滿足1層的輔助空調(diào)需求。因此，它能夠滿足實際應(yīng)用的需求，并有助于減少初始投資和操作成本?？照{(diào)的板狀換熱器在進行換熱之后便可供應(yīng)。有2臺空調(diào)熱水循環(huán)泵，它們的型號是KQW125——160，具有160m3/h的流量、32m的揚程和22kw的功率,l臺備用。3.中央空調(diào)溫度測控的硬件設(shè)計3.1可編程控制器（PLC）的選型PLC（ProgrammableLogicController）作為一個可編程的邏輯控制器，它采用特定類型的可編程存儲設(shè)備來保存其內(nèi)部軟件，并執(zhí)行用戶導(dǎo)向的命令，如邏輯操作、順序控制、定時和計算，同時還能控制各種機器或通過數(shù)字和模擬的輸入/輸出來進行生產(chǎn)活動。在PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計中，一般步驟是在選擇控制方案后選擇特定類型的PLC控制。選型原則按照工藝流程特點和集成化要求來確定，同時需要考慮所選擇的PLC能夠與其他設(shè)備兼容，可擴展性強，按照標準化、可靠性高的要求來選擇所需PLC類型。所以，在實際工程問題中，要估算出信號輸入輸出點位、明確各個工況和工藝要求，確定存儲器容量，以此來選擇性價比高的PLC來滿足相應(yīng)的編程和控制需要，具體來說PLC的選型按照以下三點因素來考慮。3.1.1估算出輸入輸出點對I/O點位的估算，需要保證留有一定的余量，為日后的維護和擴展做準備，一般來說，是在實際的I/O點位的基礎(chǔ)上加10%到20%的可擴展點位。3.1.2估算存儲器的容量在控制方案確定后，需要進行編程操作實現(xiàn)控制要求，理論上講，程序容量只有系統(tǒng)軟件部分實現(xiàn)以后才能確定，但是我們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^估算程序規(guī)模大小來確定存儲器容量。一些文獻中給出了存儲器內(nèi)存大小的經(jīng)驗公式，存儲器容量大多數(shù)是按數(shù)字量點位的10到15倍與模擬量點位的100倍之和得出，以此得到內(nèi)存總字數(shù)，并且，需要留有25%左右的余量。3.1.3對PLC的控制功能進行選擇PLC作為整個系統(tǒng)的控制核心，其需要滿足的控制功能舉足輕重，對控制功能的選擇包括運算功能、控制功能、通信功能等特性的選擇。（1）運算功能PLC的基本運算功能包括邏輯運算、各種定時和計數(shù)功能指令模塊；一般的PLC都具有移位、數(shù)值比較或轉(zhuǎn)換功能；更為復(fù)雜的PLC則帶有數(shù)據(jù)傳送、模擬采樣、網(wǎng)絡(luò)通信等功能，適合應(yīng)用于遠程傳送數(shù)據(jù)和需要組網(wǎng)交換數(shù)據(jù)信號的場合。隨著PLC技術(shù)的廣泛使用和研發(fā)的不斷深入，目前的可編程邏輯器件都具有通信能力，能實現(xiàn)多機通信，配合上位機和組態(tài)軟件實時監(jiān)控各數(shù)據(jù)狀態(tài)。（2）控制功能在中小型項目中，可編程邏輯控制器通常采用順序控制方法，其優(yōu)點是編程調(diào)試簡單、易于維護，程序可讀性強，能滿足大多數(shù)工控要求。同時，PLC在這種控制模式下運行處理速度快，響應(yīng)及時，大大節(jié)省存儲器容量。在本課題中，除了順序控制方法，也用到了PLC智能控制中的PIC控制技術(shù)，將這兩種方法結(jié)合起來，使得整套系統(tǒng)智能化程度提高，結(jié)果更加可靠。（3）通信功能大中型可編程控制器控制系統(tǒng)支持各種現(xiàn)場總線協(xié)議，并根據(jù)國際標準化組織/電氣和電子工程師協(xié)會標準形成一個開放的通信網(wǎng)絡(luò)。通信接口可以采用串行和并行通信接口，可以實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集、實時監(jiān)控、強大的自檢能力和報警功能模塊。這些也是一個可靠和完善的現(xiàn)代自動控制系統(tǒng)的必要條件。PLC采用五中標準化編程語法，其中常用三種圖形語言：順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)和功能模塊圖(FBD)。在一些特殊的場合，也能支持C、Basic等高級計算機語言，以滿足特定場合的要求。PLC為本系統(tǒng)的主要控制器件，是整個控制系統(tǒng)的核心部分，當系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時，溫度傳感器將檢測到的進水、回水溫度儲存在PLC內(nèi)存單元中，以溫度數(shù)據(jù)作為依據(jù)來控制變頻器頻率，這樣電機的轉(zhuǎn)速也會隨之發(fā)生改變，調(diào)節(jié)進出水的流量，這樣就達到依據(jù)室內(nèi)溫度高低控制房間溫度，實現(xiàn)軟啟動和平滑運行。三菱Fx2NPLC是基于超過十年的溫度監(jiān)測和控制設(shè)計經(jīng)驗，以及在數(shù)千個工程項目中的執(zhí)行經(jīng)驗而構(gòu)建的。這是一種適合于中等和高性能控制需求的產(chǎn)品。三菱Fx2NPLC采用了先進的模擬處理技術(shù)，并結(jié)合了開放的行業(yè)規(guī)范和普適的系統(tǒng)平臺，這使得該產(chǎn)品不僅功能齊全、性能出眾，還擁有更高的穩(wěn)定性、更出色的開放性和用戶友好性。三菱憑借其尖端的計算機、控制、通訊以及信號處理技術(shù)而著稱?？删幊炭刂破鞑粌H能在單一設(shè)備上運行，還能作為一種廣泛分布的溫度控制儀器，并能為各種工業(yè)領(lǐng)域的用戶提供個性化的解決方案，這些方案適用于邏輯控制、順序控制、過程控制以及運輸?shù)榷鄠€方面。在運動的控制與管理方面。PLC系統(tǒng)是通過模塊化的方式進行設(shè)計的。PLC系統(tǒng)由CPU、通信模塊、I/O模塊、特定功能模塊以及機架等組成。用戶有能力根據(jù)各種不同的應(yīng)用場景和多樣的需求，靈活地進行組合，以適應(yīng)自動控制技術(shù)在多個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。3.2中央空調(diào)系統(tǒng)各模塊電路設(shè)計3.2.1變頻器的選型對于如風(fēng)扇和泵這樣的方形扭矩設(shè)備，在低速運行時其負載扭矩相對較低，因此通常可以選用具有特殊或通用功能的通用變頻器。建議使用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制型的通用變頻器FREQUROL-F700。交流電機的變頻調(diào)速器因其出色的節(jié)能特性、卓越的調(diào)速能力和成熟的產(chǎn)品技術(shù)而受到贊譽,成為風(fēng)機配套節(jié)能產(chǎn)品的首選。3.2.2觸摸屏的選型觸摸屏的操作方式如下：當用手指或其他任何物體接觸觸摸屏?xí)r，它會以坐標的方式檢測觸摸屏控制器觸摸到的模式，并通過特定的接口（如RS232串行端口）將其傳輸給CPU。挑選所需的輸入資料。觸摸屏控制單元的核心職責是獲取觸摸點上檢測到的觸摸數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)以坐標方式傳遞給中央處理單元。與此同時，中央處理器向觸摸屏控制器發(fā)送并執(zhí)行指令。觸摸屏的前端通常設(shè)置有觸摸檢測器，它的核心職責是確定用戶觸摸的具體位置，并將其遷移到觸摸屏的控制器上。觸摸屏擁有三大顯著特性：首先，觸摸屏的操作界面是透明的。其次，觸摸屏代表了絕對的坐標系統(tǒng)。絕對坐標系的一個顯著特點是，每一個位置都是獨立存在的。從物理角度看，觸摸屏作為一個獨立的坐標定位系統(tǒng)，其坐標是從每一種經(jīng)過校準的飲料的數(shù)據(jù)中進行轉(zhuǎn)換得到的。第三是對觸摸進行檢測并確定其位置。當觸摸屏處于觸摸模式時，它會識別并調(diào)整觸摸點，接著對數(shù)據(jù)進行處理。觸控屏的種類繁多?；谟|摸屏技術(shù)的基本原理，我們可以將其分類為五個主要類型：壓力傳感器觸摸屏、電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外觸摸屏以及表面聲波觸摸屏。觸摸屏的壓力傳感器技術(shù)已經(jīng)不再是人們關(guān)注的焦點：盡管電阻式觸摸屏的定位非常精確，但其成本較高且容易受損。通過采用觸摸屏取代傳統(tǒng)的操作面板，我們可以減少各種按鍵（如按鈕和移動鍵），這不僅顯著降低了系統(tǒng)的故障率，還大大增強了系統(tǒng)的可靠性。此外，觸控屏為用戶提供了一個出色的交互界面。因此，在這個系統(tǒng)里，人機交互界面采用了液晶形式的歐姆龍NT631C。3.3變頻控制電路3.3.1冷凍泵的變頻控制通過分析冷凍機回水與出水之間的溫度差異，并利用PIC算法來調(diào)整變頻器的輸出頻率和電機的轉(zhuǎn)速，從而有效地控制出水流量和熱交換速度。冷凍水泵溫度測控結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。圖3-1冷凍水泵溫度測控結(jié)構(gòu)圖3.3.2冷卻泵的變頻制冷機組運行時，冷凝器的熱交換過程是這樣的：冷卻水首先被帶到冷卻塔進行冷卻，接著由冷卻水泵傳輸?shù)嚼淠鳎瑢崿F(xiàn)連續(xù)的循環(huán)。冰箱的冷卻水入口與出口之間的顯著溫度差異意味著冰箱承受著巨大的壓力，因此冷卻水需要傳輸大量的熱能。為了提高冷卻水的循環(huán)效率，冷卻泵的旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)當被提升。當溫度差異較小時，這代表冰箱的工作負荷降低，帶走的熱量也減少，從而有助于減少冷卻泵的旋轉(zhuǎn)速度和冷卻水的循環(huán)流量。冷卻泵溫度測控結(jié)構(gòu)圖如圖3-2所示。圖3-2冷卻水泵溫度測控結(jié)構(gòu)圖3.3.3冷卻塔的控制冷卻水系統(tǒng)由冷卻水泵提取，并通過外界空氣進行冷卻。為了達到快速冷卻水溫的目的，我們采用了冷卻塔系統(tǒng)。冷卻塔的操作機制是通過利用外部空氣使其溫度低于冷卻泵泵送的冷卻水溫度，從而使水中的熱量通過氣流和熱傳遞迅速轉(zhuǎn)移到大氣中，這有助于冷卻塔風(fēng)扇加速水的蒸發(fā)過程。因為蒸發(fā)過程中會吸收熱能，所以采用蒸發(fā)和吸熱的方法可以有效地降低冷卻水的溫度。同理，在冷卻水的出口溫度維持在37°C和水溫維持在32°C的條件下，該系統(tǒng)達到了最節(jié)能的狀態(tài)。因此，我們首先通過設(shè)置出口溫度和回水溫度的觸摸屏，來調(diào)整防水背板與防水插座之間的溫度差異。溫度為攝氏5度。PLC主機可以通過FROM指令實時讀取模擬量輸入單元ad2ch2和ad2ch3的溫度，然后從實際水溫中減去實際產(chǎn)量的水溫，并將其與PIC控制性能的實際溫差進行比較，然后根據(jù)實際溫差進行分析。（1）對冷卻塔系統(tǒng)進行邏輯上的管理和控制。首先，我們選擇了自動模式進行溫度調(diào)節(jié)，接著啟動了自動冷卻水的管理。逆變器負責將兩臺15kW的冷卻水泵進行并聯(lián)操作，盡管主電路已經(jīng)斷開，但逆變器的頻率信號仍然保持一致。逆變器的工作頻率是由模擬數(shù)據(jù)采集單元輸出的電流信號來進行控制的。與冷卻水系統(tǒng)的操作方式相似，當主冷卻單元啟動時，冷卻水系統(tǒng)會按照預(yù)設(shè)的自動啟動時間進行啟動?？删幊炭刂破髂軌蜃詣颖O(jiān)測冷卻水的出口溫度和回水傳感器的工作狀態(tài)，并在傳感器出現(xiàn)異常時發(fā)出警報，以提醒故障排查人員進行必要的維修工作。（2）冷卻塔系統(tǒng)采用PIC進行控制。如果冷卻水系統(tǒng)的比溫差超過了實際的溫差，這意味著實際的散熱量不能迅速消除主機產(chǎn)生的廢熱。為了加速主冷卻單元廢熱的消散，有必要提升冷卻塔風(fēng)扇的冷卻速率?？删幊炭刂破髫撠熆刂艱A的輸出電流，以增加指令，進而提高冷卻塔風(fēng)扇的運行速度，以增加風(fēng)速，提高空氣循環(huán)速度和水的蒸發(fā)能力，同時，實際的溫差會逐步減小，直到達到預(yù)定的溫差水平。當規(guī)定的溫差小于實際的溫差時，這意味著冷卻水的實際循環(huán)量過大，超出了散熱和冷卻主體產(chǎn)生的熱量浪費的需求。有必要減緩冷卻塔風(fēng)扇的工作速度，并降低水分的蒸發(fā)速度?？删幊炭刂破鞯闹鳈C利用TO命令來控制數(shù)據(jù)采集模塊（DAmodule）以減少輸出電流，進而降低冷卻塔風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)速度和實際散熱能力。隨著時間的推移，實際的溫差將逐步縮小，直到接近預(yù)定的溫差水平。在決定冷卻塔風(fēng)機的運行模式時，我們需要考慮冷卻塔的出水溫度T0是否達到出水溫度的設(shè)定值（T1=28°C）以及冷卻塔的進水溫度設(shè)定值（T2=32°C）,如表3-1所示。表3-1冷卻循環(huán)水與冷卻塔風(fēng)機的控制表控制條件運行工況冷卻泵控制冷卻塔風(fēng)機控制PI流量調(diào)節(jié)運行臺數(shù)PI風(fēng)量調(diào)節(jié)運行臺數(shù)冷卻循環(huán)水溫差△t=5℃△t≥5℃增加自動增加自動配合△t＜5℃減少自動減少冷卻塔風(fēng)機：塔出水溫度T。塔進水溫度塔出水溫度設(shè)定值：（=28℃）≥35℃自動配合啟動運行≤30℃停止運行T。＜；≥32℃增加自動增加不變不變T。＜；≤32℃自動配合減少自動減少T。≥；≥32℃增加自動增加50Hz額定全部T?！?；≤32℃增加自動增加增加一般不變3.4中央空調(diào)系統(tǒng)各功能設(shè)計電路3.4.1新風(fēng)機組的監(jiān)測控制為了滿足控制的需求，我們測定了風(fēng)扇出口的空氣濕度參數(shù)。對新鮮空氣過濾器上的壓差進行測量。一旦壓力差達到特定的數(shù)值，過濾器的堵塞警報將會被觸發(fā),并在中央控制室中顯示警報顯示。圖3-3是新風(fēng)機組監(jiān)控原理圖3.4.2全空氣空調(diào)機系統(tǒng)空調(diào)單元考慮到室溫的可變調(diào)整，節(jié)能控制方法和室外空氣比，來控制和調(diào)節(jié)室溫和濕度。因此，必須在室內(nèi)設(shè)置一個或多個溫度和濕度傳感器，并將這些測量點的平均溫度和濕度用作控制和調(diào)節(jié)的參考值。圖3-4全空氣空調(diào)機原理圖3.4.3風(fēng)機盤管系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)計流量計，供水差壓變送器，供水和回水溫度傳感器已被安裝在每一個組的一個分支辦公室入口。因此，為了計算風(fēng)機盤管水閥的開度，通過發(fā)出指令到所述電控制閥到所述電控制閥調(diào)節(jié)到相應(yīng)的開口中，使用的水流過線圈的所需的量。圖3-5是為風(fēng)機盤管的監(jiān)控原理圖3.4.4制冷系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)計冷卻水系統(tǒng)通過冷卻塔、冷卻水泵以及管道系統(tǒng)為冰箱供應(yīng)必要的冷卻水。該監(jiān)控系統(tǒng)確保了冷卻塔的風(fēng)機和冷卻水泵能夠安全地工作。在制冷機房的直接數(shù)字控制器（DDC）系統(tǒng)中，應(yīng)具備控制制冷機啟動和停止的功能，能夠?qū)崟r監(jiān)控制冷機的運行狀況、故障情況以及供水和回水的溫度和流量值，并通過樓宇自控系統(tǒng)主機來計算整個建筑的實際制冷負荷,并確定要啟動的制冷機數(shù)量，從而達到節(jié)能的目的。圖3-6為中央空調(diào)系統(tǒng)的制冷系統(tǒng)監(jiān)控原理圖3.5PLC輸入、輸出點分配為了滿足這個課題的需求，我們?yōu)镻LC的輸入點進行了分配規(guī)定。依據(jù)PLC的端子接線圖，有61個輸入端子和26個輸出端子被輸入。I/O的分配表可以在表的附錄中找到。表3-2PLC溫度測控輸入/輸出統(tǒng)計表設(shè)備名稱輸入輸出備注項目點數(shù)項目點數(shù)總控制信號手動/自動轉(zhuǎn)換2指示燈2運行/停止按鈕2指示燈2冬季/夏季轉(zhuǎn)換2指示燈2冷卻塔風(fēng)機電動閥風(fēng)機起/停按鈕6風(fēng)機運行/停止62×3熱保護故障信號3熱保護故障指示燈3電動閥開/關(guān)按鈕2電動閥開關(guān)62×3水位顯示信號3水位顯示指示燈3顯示信號1＃2＃3＃冷卻水泵1＃2＃變頻器冷卻泵起/停按鈕6冷卻泵運行/停止62×3熱保護故障信號3熱保護故障指示燈3變頻器起/停按鈕6變頻器電源2變頻器故障信號2變頻器運行/停止2溫度檢測信號1＃2＃3＃冷凍水泵冷凍水泵起/停按鈕6冷凍水泵運行/停止62×3熱保護故障信號3熱保護故障指示燈3電源控制按鈕4冷凍水泵電源控制43+11＃2＃3＃冷水機組冷水機組起/停按鈕6冷水機組運行/停止62×3熱保護故障信號3熱保護故障指示燈3合計58594.中央空調(diào)溫度測控的軟件設(shè)計以及仿真4.1軟件的運用4.1.1MATLAB簡介MATLABToolbox以其開放的架構(gòu)、高級的用戶界面和全面的技術(shù)支持而著稱，被公認為全球最優(yōu)秀的數(shù)字算法分析軟件。在進行溫度的測量和控制仿真時，利用Matlab控制箱的流暢連接方式，可以使其變得非常舒適、簡明、易于理解，并且能夠直觀地模擬溫度的測量和控制過程。Simulink的控制工具箱如下展示。Simulink是由Mathworks在1990年發(fā)布的，主要用于構(gòu)建系統(tǒng)的框架圖和模擬環(huán)境。該設(shè)備的文件格式為mdlSimulink，這為用戶提供了便捷的圖形界面功能，使其能夠輕松連接到模擬系統(tǒng)，進而簡化了設(shè)計流程并降低了設(shè)計的壓力。Simulink模塊庫是由多個不同的模塊庫所構(gòu)成的。4.1.2Wincc組態(tài)軟件MCGS系統(tǒng)是由兩個主要部分構(gòu)成的：一個是配置環(huán)境，另一個是操作環(huán)境。MCGS擁有一套完備的中文組態(tài)軟件，該軟件是用C++編程語言編寫的，并且基本上采用了組態(tài)結(jié)構(gòu)。一個合適的結(jié)構(gòu)框架，靈活的交流方式，明確的組織層次，都非常適合用戶進行個性化的開發(fā)。用戶的配置結(jié)果實際上是一個名為配置結(jié)果數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫文件。MCGS提供了一套完備的中文設(shè)置軟件,以C++語言匯編為核心的配置結(jié)構(gòu)。主控窗口主控窗口設(shè)備窗口用戶窗口實時數(shù)據(jù)庫運行策略MCGS工控組態(tài)軟件菜單設(shè)計設(shè)置工程屬性設(shè)定存盤結(jié)構(gòu)添加工程設(shè)備連接設(shè)備變量注冊設(shè)備驅(qū)動創(chuàng)建動畫顯示設(shè)置報警窗口人機交互界面定義數(shù)據(jù)變量編寫控制流程使用功能構(gòu)件圖4-1MCGS用戶應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.2單回路PIC控制仿真借助MATLAB仿真工具，我們構(gòu)建了完整的溫度測控框架圖。當進行單回路控制時，其框圖可以參考以下內(nèi)容:圖4-2(a)溫度單回路閉環(huán)控制在本次研究中，我們參考了文獻里的實際工程數(shù)據(jù)來確定各個環(huán)節(jié)的參數(shù)。因此，對這一二階系統(tǒng)的研究具有更廣泛的應(yīng)用價值。相應(yīng)的simulink模擬圖表如下所示:圖4-2(b)溫度單回路控制仿真圖關(guān)于PIC控制器的參數(shù)配置知識，我們需要調(diào)節(jié)PIC的參數(shù)，直到獲得一個令人滿意的反應(yīng)曲線。設(shè)定的房間溫度為20，仿真所需時間為5000s，而PIC控制器的采樣所需時間是1s。圖4.3展示了所獲得的響應(yīng)曲線。需要注意的是，在論文中，除非有特別的標注，否則響應(yīng)曲線的仿真圖的橫軸都是時間軸，單位是秒；縱軸都是溫度軸，單位是秒。)圖4-3單回路PIC控制響應(yīng)曲線4.3上位機對新風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)控4.3.1觸摸屏畫面組態(tài)的連接（1）操作界面包括了選擇運行模式、機組的選擇和啟停控制，以及變頻器的報警復(fù)位功能。（2）監(jiān)控圖像涵蓋了整體工藝流程和局部動態(tài)的實時監(jiān)視，其中指示燈展示了運行模式和相應(yīng)的報警信號。在工藝檢測點，通過虛擬儀器實時展示了溫度、溫差、壓差和頻率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。（3）關(guān)于故障報警的信息：報警界面上的虛擬燈光會出現(xiàn)閃爍（由報警控件控制），報警表格中會詳細記錄故障的發(fā)生時間、位置和類型等信息，這樣便于用戶進行查找和處理。4.3.2繪制新風(fēng)系統(tǒng)的組態(tài)界面圖4-4新風(fēng)系統(tǒng)的界面參數(shù)設(shè)置根據(jù)新創(chuàng)建的新風(fēng)控制原理圖進入開發(fā)系統(tǒng)。通過組態(tài)工具欄內(nèi)的圖庫，在圖庫中識別了新風(fēng)閥門、壓差開關(guān)、冷凍開關(guān)以及若干壓力傳感器，并在圖上進行了標注。接著，我們使用管道將這些部件連接在一起，從而形成了圖4-5展示的新風(fēng)系統(tǒng)控制原理圖。圖4-5新風(fēng)系統(tǒng)的組態(tài)界面4.3.3創(chuàng)建監(jiān)控點和PLC連接通過組態(tài)數(shù)據(jù)庫的配置來確定設(shè)計點，新風(fēng)系統(tǒng)的模擬點I/O點在圖4-6中有所展示圖4-6監(jiān)控點和PLC連接數(shù)字I/O點如圖4-7所示：圖4-7數(shù)字I/O點連接連接IO設(shè)備的通信通常包括：DDE、OPC、PLC、UPS、變頻器、智能儀表、智能模塊、板卡等。這些設(shè)備通常通過串口和以太網(wǎng)等方式與上位機交換數(shù)據(jù)。只有在定義了IO設(shè)備之后，組態(tài)才能通過數(shù)據(jù)庫變量與這些IO設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換。4.4觸摸屏畫面仿真過程觸摸屏畫面圖如下所示：圖4-8開始工作界面圖4-9選擇畫面圖4-10參數(shù)設(shè)置畫面圖4-11變頻器監(jiān)控畫面圖4-12各個房間溫度監(jiān)控畫面圖4-13操作畫面

結(jié)論本研究以特定體育館的中央空調(diào)系統(tǒng)為研究對象，深入探討了中央空調(diào)的操作機制、可編程控制器與變頻器的工作方式，以及基于觸摸屏技術(shù)的可編程控制器和變頻器在中央空調(diào)系統(tǒng)中的實際應(yīng)用，從而詳細描述了中央空調(diào)系統(tǒng)集中控制的實現(xiàn)方法。在MATLAB軟件環(huán)境下，我們對單回路的溫度測量和控制進行了模擬仿真。調(diào)節(jié)器的參數(shù)特性與被控制對象的參數(shù)特性相匹配，以實現(xiàn)最優(yōu)配置，從而為實際工程應(yīng)用提供了堅實的基礎(chǔ)。鑒于空調(diào)系統(tǒng)是一個存在大量干擾、非線性和時間變量的復(fù)雜系統(tǒng)，傳統(tǒng)的PIC控制只能在一個非常小的參數(shù)范圍內(nèi)實現(xiàn)出色的控制性能。當各種參數(shù)的變動超出特定的界限，系統(tǒng)的控制性能會受到影響，而傳統(tǒng)的PIC控制方法可能會導(dǎo)致溢流，這成為空調(diào)系統(tǒng)中的主要能源損耗。因此，在電源供應(yīng)不足的場景中，為了優(yōu)化控制性能并限制過度的超出限制的運行以節(jié)約能源，本研究推薦在MATLAB環(huán)境下使用模糊控制器來替代傳統(tǒng)的PIC控制器進行控制和模擬。模擬的數(shù)據(jù)顯示，這種神秘的控制器擁有出色的抵