畢業(yè)設(shè)計---s7-200模塊式空調(diào)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　S7-200模塊式空調(diào)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><

2、;p>　　1 PLC及模塊式空調(diào)系統(tǒng)簡介1</p><p>　　1.1 可編程序控制器的硬件基礎(chǔ)1</p><p>　　1.2可編程序控制器的軟件基礎(chǔ)1</p><p>　　1.3 可編程控制器的選擇1</p><p>　　1.4 模塊式空調(diào)控制系統(tǒng)的功能要求1</p><p>　　1.5 模塊式空調(diào)的

3、結(jié)構(gòu)3</p><p>　　1.6 模塊式空調(diào)控制系統(tǒng)的工作原理6</p><p>　　2 硬件系統(tǒng)配置7</p><p>　　2.1 PLC選型7</p><p>　　2.2 PLC的I/O資源配置8</p><p>　　3 軟件系統(tǒng)設(shè)計10</p><p>　　3.1 總體流程設(shè)

4、計10</p><p>　　3.2 各個模塊梯形圖設(shè)計12</p><p><b>　　4 結(jié)論17</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　致謝19</b></p><p><b>　　

5、摘 要</b></p><p>　　由于智能建筑的迅猛發(fā)展，并且已成為21世紀(jì)建筑行業(yè)的發(fā)展主流，而空調(diào)系統(tǒng)則是此類建筑中自動化方面的一個重要組成部分，因此在各個行業(yè)、部門中得到了廣泛的應(yīng)用，PLC以其體積小、成本低和功能專一等特點(diǎn)在工業(yè)控制方面的應(yīng)用已日趨明顯，并在發(fā)電、化工、電子等行業(yè)的電氣控制方面得到了廣泛的應(yīng)用。利用PLC實現(xiàn)對中央空調(diào)系統(tǒng)的控制，可以確保大廈內(nèi)中央空調(diào)系統(tǒng)處于高效、節(jié)能、

6、最佳運(yùn)行狀態(tài)。本課題采用西門子SIMATIC S7-200系列PLC實現(xiàn)對該中央空調(diào)模型的控制。該P(yáng)LC控制系統(tǒng)使該空調(diào)系統(tǒng)按照一定的邏輯順序?qū)崿F(xiàn)啟?？刂疲ɡ湓矗▔嚎s式制冷系統(tǒng)）的監(jiān)控、冷凍水系統(tǒng)的監(jiān)控、冷卻水系統(tǒng)的監(jiān)控。</p><p>　　關(guān)鍵詞： PLC；中央空調(diào)；控制</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p>&

7、lt;p>　　Because of the rapid development of intelligent building, and has become the 21st century building industry development, and air conditioning system mainstream is such building automation, therefore an importan

8、t part in all industries, departments in a wide range of applications, PLC with its small size, low cost and functional single-minded in industrial control characteristics such as applications are becoming clear, and in

9、power generation, chemical, electronic industries of electrical contro</p><p>　　Keywords: PLC; Air conditioning; control </p><p><b>　　朗讀</b></p><p>　　顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音</p&

10、gt;<p>　　字典 - 查看字典詳細(xì)內(nèi)容</p><p>　　1 PLC及模塊式空調(diào)系統(tǒng)簡介</p><p>　　1.1 可編程序控制器的硬件基礎(chǔ)</p><p>　　可編程序控制器是用來執(zhí)行具體的控制，具體的工藝要求和具體的工作環(huán)境決定了可編程序控制器的選擇具體的I/O模塊和系統(tǒng)配置。</p><p>　　1.1.1 可編

11、程序控制器的接口模塊</p><p>　　接口模塊負(fù)責(zé)把外部設(shè)備的信息轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收的信號，同時把CPU發(fā)送到外部設(shè)備的信號轉(zhuǎn)換成能夠驅(qū)動外部設(shè)備的電平。接口模塊不僅能起到轉(zhuǎn)換電平的作用，還可以起到外部設(shè)備的電信號與CPU的隔離作用，同時也可以起到抗干擾和濾波等作用[1]。 </p><p>　　1.1.2 可編程序控制器的配置</p><p>　　PLC的配

12、置可分為三種：基本配置、近程擴(kuò)展配置和遠(yuǎn)程擴(kuò)展配置[1]。</p><p>　　1.2可編程序控制器的軟件基礎(chǔ)</p><p>　　可編程序控制器的軟件分為兩大部分，系統(tǒng)監(jiān)控程序和用戶程序。</p><p>　　系統(tǒng)監(jiān)控程序是由可編程序控制器的制造者編制的，用于控制可編程序控制器本身的運(yùn)行。另一部分為用戶程序。它是由可編程序控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運(yùn)

13、行。</p><p>　　1.3 可編程控制器的選擇</p><p>　　CPU226本機(jī)集成了24點(diǎn)輸入／16點(diǎn)輸出共有40個數(shù)字量I/O?？蛇B接２個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至78點(diǎn)數(shù)字量I/O點(diǎn)或10路模擬量I/O點(diǎn)。CPU222有6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存貯空間，4個獨(dú)立的30KHｚ高速計數(shù)器，２路獨(dú)立的20KHｚ高速脈沖輸出，具有PID控制器。它還配置了１個RS-485通訊／編程口，具有PPI

14、通訊、MPI通訊和自由方式通訊能力。CPU226具有擴(kuò)展能力、適應(yīng)性更廣泛的小型控制器。能夠滿足自動門控制系統(tǒng)的需要[2]。</p><p>　　1.4 模塊式空調(diào)控制系統(tǒng)的功能要求[3]</p><p>　　某中央空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，冷卻水系統(tǒng)包括冷卻塔、冷卻泵。制冷設(shè)備包括冷水機(jī)組和冷凍水泵，各類管道即為圖2中的連線。在冷水機(jī)組中，主要由壓縮機(jī)、冷凝機(jī)和蒸發(fā)機(jī)三個設(shè)備構(gòu)成。該

15、空調(diào)系統(tǒng)的主要作用是制冷，其中中央空調(diào)系統(tǒng)的工作過程示意圖如圖2所示，可簡單表述為：首先冷卻塔風(fēng)機(jī)啟動，然后冷凍水泵啟動，接著啟動冷卻水泵，最后啟動冷卻機(jī)組，將制冷劑壓縮成液體，進(jìn)入冷凝器轉(zhuǎn)變成液體，散發(fā)出熱量，通過冷卻水對冷水機(jī)組降溫，液態(tài)制冷進(jìn)入蒸發(fā)機(jī)后吸收熱量變成氣態(tài)又返回到壓縮機(jī)中，同時將冷凍水熱量吸收走，完成了對冷凍水的降溫，然后通過冷凍水泵進(jìn)入冷風(fēng)機(jī)盤管吸收空氣中的熱量，達(dá)到降低室內(nèi)溫度的目的。</p><

16、;p>　　圖1 中央空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　啟動后，各個設(shè)備按照順序依次啟動，在回水端設(shè)有溫度傳感器檢測溫度，以判斷室內(nèi)的溫度是否達(dá)到了設(shè)定的要求，然后可通過變頻器控制冷凍水泵電機(jī)的速度，決定是加快冷凍水的流動還是減慢它的流動；當(dāng)停止系統(tǒng)時，仍然需要按順序依次停止設(shè)備，否則會對整個系統(tǒng)造成損壞，尤其可能會使冷水機(jī)組部分故障。</p><p>　　圖2 中央空調(diào)系統(tǒng)的工

17、作過程示意圖</p><p>　　采用PLC來控制中央空調(diào)系統(tǒng)，可以完成以下功能。</p><p>　　（1）檢測用戶房間的溫度。</p><p>　?。?）控制功能。例如，控制中央空調(diào)系統(tǒng)的手動/自動工作方式、啟動與停止、控制冷水機(jī)組的啟動與停止、控制冷卻風(fēng)機(jī)、冷卻水泵的啟動和停止、控制冷凍水泵的啟動和停止、控制冷卻水和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、控制用戶房間的溫度。<

18、/p><p>　　1.5 模塊式空調(diào)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)制冷/制熱傳送介質(zhì)的不同可分為全空氣系統(tǒng)和空氣-水系統(tǒng)。</p><p>　　全空氣系統(tǒng)是指空調(diào)進(jìn)行制冷和制熱全部是由送風(fēng)空氣來承擔(dān)，根據(jù)回風(fēng)方式可以分為一次回風(fēng)式和兩次回風(fēng)式空調(diào)系統(tǒng)。</p><p>　　空氣-水系統(tǒng)是指傳遞熱或冷的介質(zhì)分別由空氣和水構(gòu)成，此系統(tǒng)包括兩

19、個子系統(tǒng)：風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)。風(fēng)系統(tǒng)的工作原理與全空氣系統(tǒng)相同，但它僅輸送新風(fēng)：而水系統(tǒng)則是將冷凍水或熱水從空調(diào)房輸送到室內(nèi)裝置中，通過散熱設(shè)備對室內(nèi)進(jìn)行這冷或加熱[4]。</p><p>　　常用的空調(diào)根據(jù)系統(tǒng)的組合情況分為整體式和分體式兩種，整體式空調(diào)將空氣處理設(shè)備、制冷設(shè)備和電氣控制系統(tǒng)都安裝在一個整體框架中，構(gòu)成一個整體式的設(shè)備；分體式空調(diào)則是將空氣處理設(shè)備和制冷系統(tǒng)分為兩個部分，空氣處理設(shè)備置于室內(nèi)成為室內(nèi)

20、機(jī)，制冷系統(tǒng)則基本上全部設(shè)置在室外機(jī)中。所以室內(nèi)機(jī)主要包括蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)、空氣過濾器等，室外機(jī)由壓縮機(jī)、冷凝器、機(jī)殼等組成。兩個部分一般采用兩根紫銅管連接，便于進(jìn)行制冷的循環(huán)，這樣就構(gòu)成了一個完整的空調(diào)系統(tǒng)。</p><p>　　1.5.1 空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)系統(tǒng)</p><p>　　空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)系統(tǒng)主要功能是完成對冷量和熱量的輸送，主要包括送風(fēng)/回風(fēng)結(jié)構(gòu)、風(fēng)管系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)[5]。</p>

21、;<p>　　（1）送風(fēng)/回風(fēng)系統(tǒng)?？照{(diào)常用的送風(fēng)方式，主要有側(cè)送風(fēng)、孔板送風(fēng)、條縫送風(fēng)等幾種形式。對于要求室內(nèi)溫度波動范圍小的控制系統(tǒng)多采用前兩種和散流器送風(fēng)模式，除此之外，又出現(xiàn)了一個新型的送風(fēng)方式—置換送風(fēng)?？照{(diào)的回風(fēng)方式包括上回風(fēng)、下回風(fēng)和走廊回風(fēng)三種方式。上回風(fēng)方式的回風(fēng)口一般位于房間的頂部，可以與照明燈具合為一體，也可以將整個頂棚作為一個大的回風(fēng)靜壓箱，使回風(fēng)輸送到空調(diào)箱或風(fēng)管內(nèi)；下回風(fēng)的回風(fēng)口一般置于房間的下

22、部或地板附近，當(dāng)采用孔板送風(fēng)或散流器送風(fēng)式，采用下回風(fēng)方式；走廊回風(fēng)方式一般應(yīng)用于走廊的多房間場合，回風(fēng)口置于走廊的底部。</p><p>　?。?）風(fēng)管系統(tǒng)。風(fēng)管系統(tǒng)是由輸送空氣的管道和風(fēng)管附件構(gòu)成，風(fēng)管附件主要有各種調(diào)節(jié)活門、閘板、導(dǎo)流葉片和防御隔柵等。調(diào)節(jié)活門主要用于調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小和風(fēng)量的分配；閘板的作用是切斷風(fēng)源，其氣密性要強(qiáng)于調(diào)解或門；導(dǎo)流葉片是減少彎管處渦流的產(chǎn)生；防御隔柵主要安置于進(jìn)/出風(fēng)口上，是為

23、了防止雨雪的侵蝕。</p><p>　　風(fēng)管系統(tǒng)設(shè)計時，主要有以下幾個原則。</p><p>　　1）考慮制作管道的材料消耗。</p><p>　　2）管道所占的空間。</p><p>　　3）風(fēng)機(jī)所需的功率。</p><p>　　4）管道內(nèi)的風(fēng)速產(chǎn)生的噪聲不超過規(guī)定值。</p><p>　　在

24、設(shè)計風(fēng)管系統(tǒng)時，一般按照以下幾個步驟。</p><p>　　1）確定送風(fēng)口、回風(fēng)口的形式、位置、數(shù)量等。</p><p>　　2）確定風(fēng)機(jī)和其他空調(diào)設(shè)備的位置，合理規(guī)劃，設(shè)計出布局合理的送風(fēng)、回風(fēng)管線。</p><p>　　3）進(jìn)行必要的風(fēng)管系統(tǒng)的阻力計算。</p><p>　　4）選擇適當(dāng)容量的風(fēng)機(jī)、繪制工程圖。</p>&l

25、t;p>　　除了以上幾個方面，還需考慮檢測、調(diào)試、以及減少阻力等方面的問題。</p><p>　?。?）風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)是空調(diào)系統(tǒng)中輸送空氣的主要設(shè)備，常采用的風(fēng)機(jī)有離心式、軸流式和貫流式三種。貫流式風(fēng)機(jī)目前僅用于某些固定的空調(diào)機(jī)組設(shè)備中，例如，風(fēng)機(jī)盤管、風(fēng)幕等，而在工程大量使用的是離心式和軸流式風(fēng)機(jī)。</p><p>　　風(fēng)機(jī)的選擇一般可以按照以下步驟進(jìn)行。</p><

26、;p>　　1）充分了解每種風(fēng)機(jī)的用途、特點(diǎn)及其適用范圍。</p><p>　　2）確定最大風(fēng)量和最高壓頭。</p><p>　　3）根據(jù)實際條件選擇風(fēng)機(jī)類型、考慮實際的工程環(huán)境，如多塵、耐腐蝕、高位條件等。</p><p>　　4）確定風(fēng)機(jī)類型后，選用適當(dāng)容量的風(fēng)機(jī)型號，留出必要的裕量。</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場情況和設(shè)計思想，選定

27、風(fēng)機(jī)的安裝形式。</p><p>　　1.5.2 空調(diào)系統(tǒng)的水系統(tǒng)</p><p>　　空調(diào)系統(tǒng)的水系統(tǒng)中，主要包括冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、水管系統(tǒng)和水泵。</p><p>　　（1）冷凍水系統(tǒng)。在空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍水系統(tǒng)的功能就是利用水作為介質(zhì)，將冷/熱源的能量輸送和分配到各房間或目的地。冷凍水系統(tǒng)主要包括冷源設(shè)備、水泵、過濾器和閥門等，在大型復(fù)雜的空調(diào)系統(tǒng)中還有分

28、水器和集水器等。此時，通常把分水器、集水器和冷源設(shè)備連接的一側(cè)環(huán)路叫冷源側(cè)，把分水器、集水器和空調(diào)器連接的一側(cè)環(huán)路叫空調(diào)側(cè)。</p><p>　?。?）冷卻水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)主要包括冷卻塔及其相關(guān)設(shè)備，其功能是利用水作為介質(zhì)，對冷/熱源進(jìn)行降溫處理。冷卻塔的作用就是將冷卻水在塔內(nèi)利用水的自然蒸發(fā)冷卻降溫，為了充分利用資源，降低運(yùn)行成本，一般采用循環(huán)系統(tǒng)重復(fù)利用冷卻水，定期更換冷卻水以保證水質(zhì)能滿足空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)要

29、求。</p><p>　　（3）水管系統(tǒng)。水管系統(tǒng)既包括冷卻水系統(tǒng)中的管線系統(tǒng)，也包括冷卻水系統(tǒng)的管線系統(tǒng)，主要由水、煤氣輸送鋼管和無縫鋼管組成。煤氣輸送鋼管用碳素軟鋼制造，俗稱熟鐵鋼，可分為鍍鋅管和不鍍鋅管兩種。根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的實際的實際需求選擇不同厚度的管壁；無縫鋼用普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、普通低合金鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼制造，能承受加大范圍的壓力，可根據(jù)實際需要進(jìn)行選配。</p><p>　　

30、（4）水泵的選擇。水泵是空調(diào)系統(tǒng)中不可缺少的動力設(shè)備，通過水泵的工作，可以控制水系統(tǒng)中的水的流量大小，以間接達(dá)到控制室內(nèi)溫度、濕度及清潔度等空氣指標(biāo)?？照{(diào)系統(tǒng)中常用的水泵為離心式水泵，就一般的空調(diào)系統(tǒng)來說，采用轉(zhuǎn)速在30—120r/s范圍內(nèi)的離心水泵比較合適，這類型水泵已經(jīng)基本滿足空套系統(tǒng)中水的流量和壓力的變化要求[6]。</p><p>　　1.5.3 空調(diào)系統(tǒng)的冷/熱源</p><p>

31、;　　空調(diào)系統(tǒng)中其主要作用的就是冷/熱源，正是由于冷/熱源的工作才能控制室內(nèi)的溫度、濕度等空氣條件，使之按照人們的設(shè)定值變化。冷/熱源可分為常規(guī)冷/熱源和天然冷/熱源[7]。</p><p>　?。?）常規(guī)冷/熱源。目前，在空調(diào)系統(tǒng)中，制冷設(shè)備使用的最多的就是利用“液體企劃制冷法”原理制造的設(shè)備，主要包括電驅(qū)動的蒸汽壓縮式和熱驅(qū)動的吸收式兩種方式。常用的制冷設(shè)備為制冷系統(tǒng)機(jī)組，該設(shè)備就是將制冷系統(tǒng)中的全部或部分設(shè)

32、備在工作組裝在工作組裝成一個整體，該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，使用靈活，管理方便，而且質(zhì)量可靠，安裝簡便，能大大縮短施工周期，加快施工進(jìn)度。</p><p>　　制冷機(jī)組按冷卻介質(zhì)的種類可分為空氣冷卻和水冷卻兩種形式；按壓縮機(jī)種類可分為活塞式、螺桿式、離心式等壓縮式冷水機(jī)組或熱泵機(jī)組。制冷機(jī)組的冷量選擇與制冷壓縮機(jī)不同，制冷壓縮機(jī)是根據(jù)其內(nèi)在參數(shù)運(yùn)行的，即通過冷凝器和冷卻介質(zhì)和被冷卻介質(zhì)的溫度或流量進(jìn)行選擇。<

33、/p><p>　　（2）天然冷/熱源。天然冷/熱源主要包括蒸發(fā)冷卻、室外空氣供冷和太陽能供熱等幾個方面。蒸發(fā)冷卻是利用物理過程完成熱量的交換過程，誰在空氣中具有蒸發(fā)能力，在自然條件下，水與空氣進(jìn)行熱量交換，使空氣的溫度降低，增加室內(nèi)濕度；室外空氣供冷是將室外的空氣直接用于室內(nèi)降溫的方法，主要包括兩種方式：一種方式是當(dāng)室內(nèi)外溫度差滿足一定條件時，可以采用機(jī)械通風(fēng)或自然通風(fēng)的原理，利用空氣流通帶走室內(nèi)多余的熱量，另一種方

34、式是利用白天和夜晚的溫差，保持室內(nèi)溫度在一定范圍內(nèi)；太陽能供熱是指利用太陽的能量進(jìn)行加熱的技術(shù)。利用太陽能供熱分為直接供熱和間接供熱兩種方式，直接供熱時通過太陽光的直射，直接加熱室內(nèi)的各種物件和空氣，這個過程是不可控的，間接供熱系統(tǒng)則將太陽能的采集和利用分開，這就需要一種中間物質(zhì)先將太陽能儲存起來，這種物質(zhì)需要能夠長時間的保存熱能，以便在需要的時候釋放出來，滿足室內(nèi)加熱的需求。</p><p>　　1.6 模塊式

35、空調(diào)控制系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　采用模塊化的控制系統(tǒng)，其控制模塊可以自由組合，適應(yīng)不同的工作條件，以滿足不同的系統(tǒng)運(yùn)行要求。某空調(diào)控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，該控制系統(tǒng)的功能是將溫度、濕度等空氣條件穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，采用模塊化控制，能調(diào)節(jié)大范圍內(nèi)的溫度變化，快速達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)值。模塊式空調(diào)控制系統(tǒng)的總體工作原理框圖如圖3所示。</p><p>　　接通電源后，通過按下控制面板上的啟

36、動按鈕，整個系統(tǒng)開始工作，冷卻水模塊、冷凍水模塊，以及制冷模塊按照設(shè)定順序依次啟動，控制器模塊按照輸入的設(shè)定值控制制冷模塊的工作情況，同時反饋模塊將采集的數(shù)據(jù)輸入到控制模塊中，在控制器模塊中將該值與設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算后，輸出對應(yīng)的控制命令，或減少制冷模塊的組數(shù)或者改變制冷模塊的工作狀態(tài)[8]。</p><p>　　圖3 模塊式空調(diào)控制系統(tǒng)的總體工作原理圖</p><p>　　模塊式空調(diào)控制

37、系統(tǒng)的工作結(jié)構(gòu)圖如圖4所示，這個系統(tǒng)含有兩組制冷系統(tǒng)、兩個冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)，以及兩套傳感器系統(tǒng)。若系統(tǒng)啟動后，一組制冷系統(tǒng)先以變頻方式工作，若滿足設(shè)定值的要求，則另外一組制冷系統(tǒng)就作為備份系統(tǒng)；當(dāng)?shù)谝唤M制冷系統(tǒng)在工頻狀態(tài)下仍無法滿足控制要求，則變頻啟動第二組制冷系統(tǒng)；若無法達(dá)到控制要求，就逐漸增加頻率直至兩組制冷系統(tǒng)全部運(yùn)行在工頻情況下。</p><p>　　圖4 模塊式空調(diào)控制系統(tǒng)的工作結(jié)構(gòu)圖</p

38、><p><b>　　2 硬件系統(tǒng)配置</b></p><p><b>　　2.1 PLC選型</b></p><p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求,從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面考慮，選擇西門子S7-200系列PLC作為此中央空調(diào)控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。此中央空調(diào)系統(tǒng)總共有15個數(shù)字輸入，10個數(shù)字量輸出，共需要25個數(shù)字量I/O，4個模

39、擬量輸入，根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)，以及程序容量和控制的要求，選擇CPU 226作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)[9]。</p><p>　　在這個控制系統(tǒng)中，主PLC單元的I/O能足夠滿足數(shù)字輸入/輸出控制的需求，但是由于需要采集模擬量，所以僅靠PLC的基本單元式無法完成控制功能的，因此需要擴(kuò)展模擬量輸入/輸出模塊。</p><p>　　在西門子S7-200系列PLC中有專門的模擬量輸入/輸出擴(kuò)展模塊EM23

40、5，因此選用EM235模塊進(jìn)行模擬量輸入的擴(kuò)展。</p><p>　　EM235擴(kuò)展模塊具有以下特性。</p><p>　?。?）具有4路模擬量差分輸入，1路模擬量輸出。</p><p>　　（2）輸入范圍，單極性電壓為0～+5V，0～+10V；雙極性電壓為-2.5～+2.5，-5～+5V。</p><p>　?。?）電流為0～20mA。&l

41、t;/p><p>　?。?）輸入阻抗大于等于10MΩ</p><p>　?。?）具有12位A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)字格式，單極性時為-32000～+32000，雙極性時為0～+32000。</p><p>　　（7）最大輸入電壓為30V DC。</p><p>　?。?）最大輸入電流為32mA。<

42、;/p><p>　?。?）輸出穩(wěn)定時間，電壓輸出最小為5000Ω，電流輸出最大為500Ω。</p><p>　?。?0）輸出分辨率，電壓位為12位，電流為11位。</p><p>　?。?1）功耗為2W。</p><p>　?。?2）輸出驅(qū)動能力，電壓輸出最小為5000Ω，電流輸出最大為500Ω。</p><p>　　EM

43、235與PLC主機(jī)連接時，不需要進(jìn)行特殊設(shè)置，只要將擴(kuò)展模塊的排線插入到主機(jī)的擴(kuò)展槽上即可，需要注意的是擴(kuò)展模塊的位置順序決定了I/O地址編號。</p><p>　　2.2 PLC的I/O資源配置</p><p>　　2.2.1數(shù)字量輸入部分</p><p>　　在這個控制系統(tǒng)中，輸入量包括急停、手動/自動、冷卻水系統(tǒng)啟動按鈕，冷凍水系統(tǒng)啟動按鈕、冷卻泵和冷凍泵啟動

44、按鈕等共15個輸入點(diǎn)，如表1所示。</p><p>　　表1 數(shù)字量輸入地址分配表</p><p>　　2.2.2 模擬量輸入部分</p><p>　　由于需要輸入四個溫度傳感器所采集的數(shù)據(jù)，因此擴(kuò)展了一個模擬量輸入/輸出模塊，具體I/O分配如表2所示。</p><p>　　表2 模擬量輸入地址分配表</p><p>

45、　　2.2.3 數(shù)字量輸出部分</p><p>　　該控制系統(tǒng)的輸出主要集中在對各類泵的控制，共10個輸出點(diǎn)，其分配情況如表3</p><p>　　表3 數(shù)字量輸出地址分配表</p><p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求和I/O分配表以及圖5，設(shè)計出模塊式空調(diào)系統(tǒng)的硬件連接圖。</p><p>　　圖5 模塊式空調(diào)系統(tǒng)的硬件連接圖</p

46、><p><b>　　3 軟件系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　3.1 總體流程設(shè)計</p><p>　　根據(jù)模塊式空調(diào)的控制要求，控制過程分為手動控制模式和自動控制模式，以下將分別介紹兩種控制模式[10]。</p><p>　　3.1.1 手動控制模式</p><p>　　手動控制模式是指用戶根

47、據(jù)自身的要求，分別啟動和停止各個模塊：冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)、變頻調(diào)速模塊、制冷系統(tǒng)等幾個系統(tǒng)。</p><p>　　冷卻水系統(tǒng)的工作過程包括以下幾個方面。</p><p>　?。?）按下冷卻風(fēng)機(jī)啟動按鈕，系統(tǒng)上電，風(fēng)機(jī)啟動。</p><p>　?。?）然后按下冷卻泵啟動按鈕，水泵開始工作。</p><p>　?。?）然后通過按下冷卻風(fēng)機(jī)的加

48、/減速按鈕，可以控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　?。?）按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作。</p><p>　　冷卻水系統(tǒng)工作流程圖如圖6所示。</p><p>　　冷凍水系統(tǒng)的工作過程包括以下幾個方面。</p><p>　?。?）按下冷凍泵啟動按鈕，系統(tǒng)上電，水泵工作。</p><p>　?。?）然后通過按下冷凍水泵加

49、/減速按鈕，可以控制水泵的轉(zhuǎn)速。</p><p>　?。?）按下停水按鈕，系統(tǒng)工作。</p><p>　　冷凍水系統(tǒng)工作流程圖如圖7所示。</p><p>　　在空調(diào)運(yùn)行過程中，需要根據(jù)溫度變化的情況來控制冷卻風(fēng)機(jī)和冷凍水泵的工作狀態(tài)，所以使用變頻器控制著兩個設(shè)備的運(yùn)行。其工作過程包括以下幾方面:</p><p>　　（1）啟動冷卻風(fēng)機(jī)或冷凍

50、水泵使變頻器工作，輸送個啟動頻率給控制設(shè)備。</p><p>　?。?）根據(jù)控制面板上按鈕的控制，增加或減少輸出地頻率值。</p><p>　　（3）急停按鈕按下后，變頻器的頻率值復(fù)位，即輸出為0。</p><p>　　變頻器工作流程圖如圖8所示。</p><p>　　制冷系統(tǒng)是空調(diào)控制系統(tǒng)的核心部分，主要是對制冷設(shè)備的啟動過程，由于對冷卻水

51、系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)進(jìn)行了自適應(yīng)控制，實現(xiàn)了保持室內(nèi)空氣條件穩(wěn)定的功能，因此這個部分的控制過程比較簡單，工作過程主要包括以下兩方面。</p><p>　?。?）按下制冷機(jī)組啟動按鈕，制冷機(jī)組開始工作。</p><p>　?。?）急停按鈕按下后，制冷機(jī)組停止工作。</p><p>　　制冷機(jī)組工作流程圖如圖9所示。</p><p>　　圖6 冷卻水

52、系統(tǒng)工作流程圖 圖7 冷凍水系統(tǒng)工作流程圖</p><p>　　圖8 變頻器工作流程圖 圖9 制冷機(jī)組工作流程圖</p><p>　　3.2 各個模塊梯形圖設(shè)計</p><p>　　在設(shè)計程序過程中，會使用許多寄存器、繼電器、定時器等軟元件，為了便于變成及修改，在程序編寫應(yīng)先列出所用到的

53、軟元件，如表4所示</p><p>　　表4 元件設(shè)置表</p><p>　　3.2.1冷卻水系統(tǒng)</p><p>　　在自動和手動狀態(tài)下，冷卻水系統(tǒng)的控制過程，冷卻水控制系統(tǒng)梯形圖程序如圖10所示。</p><p>　　圖10 冷卻水控制系統(tǒng)梯形圖程序</p><p>　　3.2.2冷凍水系統(tǒng)</p>

54、<p>　　在手動自動狀態(tài)下，冷凍水系統(tǒng)控制過程，其梯形圖程序如圖11所示。</p><p>　　圖11 冷凍水控制系統(tǒng)梯形圖程序</p><p><b>　　3.2.3制冷設(shè)備</b></p><p>　　在手動和自動狀態(tài)下，制動設(shè)備的控制過程，制冷控制系統(tǒng)梯形圖如圖12所示。</p><p>　　圖1

55、2 制冷控制系統(tǒng)梯形圖程序</p><p><b>　　3.2.4變頻模塊</b></p><p>　　在控制過程中，變頻器控制模塊梯形圖如圖13所示。</p><p>　　圖13 變頻器控制模塊梯形圖程序</p><p><b>　　3.2.5停止控制</b></p><p&g

56、t;　　圖14 停止控制梯形圖程序</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　本控制系統(tǒng)采用了西門子公司的S7-200系列PLC中的CPU226型作為核心控制設(shè)備。在原有空調(diào)系統(tǒng)上進(jìn)行了改進(jìn)，利用PLC實現(xiàn)了人機(jī)界面，能對模塊式中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行智能控制，此系統(tǒng)可根據(jù)季節(jié)變化和負(fù)載變化，靈活控制空氣處理設(shè)備的運(yùn)行臺數(shù)，實現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行；能均衡每臺設(shè)備

57、的運(yùn)行時間，延長整個系統(tǒng)的壽命；充分利用不同負(fù)載時的工作狀態(tài)，啟停不同的設(shè)備和設(shè)備的臺數(shù)，循環(huán)切換設(shè)備，大大降低了設(shè)備的費(fèi)用。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計，我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在PLC的基本原理、PLC應(yīng)用，以及對西門子S7-200系列PLC有了充分了解，并且在寫畢業(yè)論文的過程中，對我word的操作也有了熟練掌握，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。&

58、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 廖常初.PLC基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[2] 王永華等.現(xiàn)代電器控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.</p><p>　　[3] SIEMENS公司.SIMATIC

59、S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊.1999.</p><p>　　[4] SIEMENS公司.SIMATIC S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊.2003.</p><p>　　[5] 郭宗仁等.可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2002.</p><p>　　[6] 陳建民等.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，200

60、6.</p><p>　　[7] 張進(jìn)秋.可編程控制器原理及應(yīng)用實例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[8] 欽和.可編程控制器應(yīng)用設(shè)計與設(shè)計實例[M].北京：人民郵電出版社，2004.</p><p>　　[9] 鐘肇新.可編程控制器原理及應(yīng)用[J].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2003.</p><p>　　[1

61、0]戴仙金.西門子S7-200系列PLC應(yīng)用與開發(fā)[M].北京：中國水利水電出版社，2007.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　感謝我的導(dǎo)師魏強(qiáng)老師的悉心指導(dǎo)。論文從選題到完成的整個過程中，都得到了魏老師的熱情幫助和精心點(diǎn)撥。魏老師淵博的專業(yè)知識、敏銳的學(xué)術(shù)眼光、幽默的教學(xué)風(fēng)格給我留下了深刻的印象，并對我以后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生極大的促

62、進(jìn)作用。</p><p>　　感謝輔導(dǎo)員陳湘云老師、班主任曹菊英老師等所有老師，在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活中，他們對本篇論文的順利完成發(fā)揮了巨大的作用。感謝所有老師的精心授業(yè)和辛勤工作。</p><p>　　感謝我的室友們，來到原本陌生的郴州，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。四年了，仿佛就在昨天。四年里，我們一起學(xué)習(xí)一起鍛煉共同進(jìn)步。我們就要各奔前程，大家珍重。