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摘 要

：本文介绍了基于PLC的中央空调控制系统总体结构和工作原理。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，可构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，实现中央空调节能效果。首先，介绍了空调系统总体结构。采用西门子S7-200 PLC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。根据实际负荷的情况调整流量，实现恒温控制，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。然后，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。最后，使用 MCGS 工控组态软件进行系统组态设计与研究。

关键词：中央空调，PLC，变频器，PID

Abstract: This paper recommend the central air conditioning control system based on PLC overall structure and working principle. Along with the frequency conversion technology has become increasingly mature, with frequency converter、PLC、D/A conversion module、temperature sensor and so on, Can constitute a temperature difference closed-loop automatic control system, Automatically adjust the output flow of pump, Implement the central air-conditioning energy saving effect. First of all, Introduces the general structure of air conditioning system. The Siemens S7-200 PLC as the main control unit, Using the traditional PID control algorithm, By Siemens MM440 inverter control of pump speed. According to the actual load of adjusting flow, To realize temperature control, A large number of energy saving. Through the theoretical analysis of central air conditioning, Verified by the return water temperature difference according to the reliability of the variable flow control on it. And then, The design of frequency conversion control system, To realize temperature signal remote transmission, Based on USS protocol of RS - 485 bus communication network. In the end, Using software made from MCGS system configuration design and research.

Keywords：Central air conditioning， PLC， frequency converter， PID

目 录

1 绪论 4

1.1中央空调控制系统的发展和现状 4

1.2 本文研究的主要内容 4

2 中央空调变流量控制原理 5

2.1 中央空调系统的构成 5

2.2 中央空调系统制冷原理 5

2.3 中央空调变流量控制的原理 6

2.4 电机变频器软启动应用 6

2.5 PID温度控制的设计 6

3 央空调控制系统的硬件设计 8

3.1 MM440变频器的工作原理 9

3.2 PLC的选型 10

3.3 PT100温度传感器 11

3.4 PT100温度变送器 11

3.5 人机界面设计 11

3.6 中央空调系统的硬件设计 11

4 软件设计 15

4.1 PLC编程软件简介 15

4.2 PLC初始设定 15

4.3 PLC主程序流程图 18

4.4 PLC程序设计 18

4.5 MCGS组态及系统仿真 20

结论 26

参考文献 27

致谢 28

1. 绪论

统计表明，传统中央空调控制系统耗能大，且存在极大的能源浪费。中央空调系统大多有30％以上的多余能耗，某些中央空调系统的多余能耗甚至高达50％以上。采用创新技术和方法减少系统能耗迫在眉睫 ^[1]。

1.1 中央空调控制系统的发展和现状

在单室内机的室内空调器方面、变频技术、微电脑、电子膨胀阀应用于空调制造，为空调控制智能化创造了可能。在多室内机的室内空调器(多悬挂系统)方面，为了满足多室内机空调器的节能效果和舒适性控制，对于系统中工质循环量和进入各室内机的工质流量控制的问题，它不仅与系统的控制有影响，同时也和系统的设计有着密不可分的关系。

伴随着智能建筑的发展，楼宇自动控制也得到快速的发展。楼宇自动控制的目的就是在在确保建筑内舒适和安全的同时，还要实现高效节能目标。伴随着现代计算机技术，现代控制技术，现代通信技术，现代图形显示技术的集散型控制系统，控制和检测系统已在智能建筑中得到了充分应用。其优良的性能，自动化水平高，节约了人力和经营成本^[2]。近二十年我国在中央空调控制系统技术领域，推出中央空调变频调速控制节能系统和中央空调变流量控制节能系统。

将中央空调变频调速控制节能系统、中央空调变流量控制节能系统相结合，在传统系统的基础上，运用PLC技术与变频技术，并运用智能控制，将传统的定流量系统转变为变流量控制系统，从而使中央空调的各泵组和冷却塔风机的运行和随负荷呈线性变化，可以在保证负荷的前提下，实现中央空调系统的最大节能。智能型空调器是一个综合技术的聚合体，很难开发，现在的样机或产品在控制模式上、控制系统等方面相比世界领先还存在很大的差距，迫切需要研究和提高。

早前，在国内中央空调系统大都采用传统的定流量控制方式。定流量控制方式是系统的循环水量保持不变，当负荷发生变化时，通过改变供水或回水温度来满足负荷变化要求。定流量供水方式主要优点就是系统简单，不需要复杂的自控设备。但这种控制方式存在效率低能耗大等诸多缺点。

1.2 本文研究的主要内容

本文在结合了PID控制的优点、未来发展趋势的中央空调控制目标的基础上，对中央空调冷冻水机组采用传统PID控制，最终设计了中央空调变频节能控制系统。本文研究的内容安排如下：

(1)对空调系统变频控制进行了理论分析；

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