基于PLC 的中央空调控制系统设计2012届本科毕业论文(5)

2019-04-14 20:43

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路的报警选项以及报警参数;(5)指定用于计算的数据存储区域;(6)指定初始化子过程和中断的名称;(7)确认设计的PID算法名称。

PID设置向导过程如图2-9:

图2-6(a) PID向导设置过程

图2-6(b) PID向导设置过程

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2.5 本章小结 本章介绍了中央空调的结构和原理,对变流量控制进行了研究阐述了变频调速原理,分别对比了软启动器和变频器的优缺点,最后对传统PID控制进行了细致的研究和探讨可行性及PID控制环节的实现。

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第3章 中央空调控制系统的硬件设计

中央空调控制系统硬件有变频器、PLC、温度变送器、人机界面。实现功能如下:

1、变频器:为了调速,并降低启动电流。

2、PLC:PLC作为控制单元,是整个系统的控制核心,PLC 控制器通过温度传感器测量进出水温度,编入控制器内存,最后来控制变频器的频率,以控制电机的转速,调节水量,根据室内的温度高低,控制热交换的速度,达到节能目的。

3、温度变送器:将温度变量转化为可传送的标准化输出信号。主要用于工业过程温度参数的测量和控制。

4、人机界面:系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介,它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。

3.1 变频器的原理

主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

整流器:最近大量使用的是二极管的变流器,它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进行再生运转。

平波回路:在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动,采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时,如果电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感采用简单的平波回路。

逆变器:同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率,以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。

3.2 西门子MM440变频器性能介绍

MICROMASTER 440全新一代用于控制三相交流电动机速度和转矩的多功能标准变频器。本变频器由微处理器控制,并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为功率输出器件。因此,它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术,可使电动机低噪声运行。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护创新的BiCo(内部功

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能互联)功能有无可比拟的灵活性[15]。 其具有缺省的工厂设置参数,它是给数量众多的可变速控制系统供电的理想变频传动装置。由于MICROMASTER 440具有全面而完善的控制功能,在设置相关参数以后,它也可用于更高级的电动机控制系统。既可用于单独传动系统,也可集成到自动化系统中。

变频器适用于各种变速驱动装置。由于它具有高度的灵活性因而可以在广泛的领域得到应用。它尤其适合用于吊车和起重系统、立体仓储系统、食品、饮料和烟草工业以及包装工业的定位系统。

3.2.1 主要特征

易于安装;易于调试;牢固的EMC设计;可由IT电源供电;对控制信号的响应是快速和可重复的;参数设置的范围很广,确保它可对广泛的应用对象进行配置;电缆连接简便;具有多个继电器输出;具有多个模拟量输出(0~20mA);6 个带隔离的数字输入,并可切换可NPN/PNP 接线;2 个模拟输入:1)ADC1:0~10V,0~20mA 和-10 至+10V 2)ADC2:0~10V,0~20mA;2 个模拟输入可以作为第7 和第8 个数字输入;BICO 技术;模块化设计,配置非常灵活;开关频率高(传动变频器可到16kHz),因而电动机运行的噪音低;内部RS485 接口(端口);详细的变频器状态信息和完整的信息功能。

3.2.2 控制性能的特点

最新的IGBT技术;数字微处理器控制;高质量的矢量控制系统;磁通电流控制(FCC)改善动态响应,并且优化电动机的控制;线性V/F特性;平方V/F特性;多点v/f特性(可编程V/F特性);力矩控制;捕捉再起动;滑差补偿;在电源中断或故障跳闸以后,自动再起动;可以由用户定义的自由功能块,实现逻辑运算和算术运算的操作;动态缓冲;用于定位控制的减速斜坡函数曲线;高品质的PID控制器(具有参数自整定功能),可用于一般的过程控制;可编程的加速/减速斜坡函数,0秒至650秒;斜坡起始段和结束段的平滑功能;快速电流限制(FCL)功能,避免运行中不应有的跳闸;快速、可重复的数字输入响应时间;使用两个高分辨率的10位二进制模拟输入,实现速度精调;复合制动,实现快速制动控制;4个跳转频率。

3.2.3 保护功能

过压/欠压保护;变频器过温保护;使用PTC通过数字输入实现电动机过热保护;接地故障保护;短路保护;闭锁电动机保护;防止电动机失速;参数联锁。

3.2.4 变频器运行的环境条件

1.变频器要求的环境温度都是0~40度,这个温度比较适合变频器正常运行。2.空气的相对湿度≤95%,无凝露。3.不允许变频器掉到地上或遭受突然的撞击。不允许把变频器安装在有可能经常受到振动的地方。4.不允许把变频器安装在接近电磁辐射源的地方。5.不要把变频器安装在存在大气污染的环境中,例如,安

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装在存在灰尘、腐蚀性气体等的环境中。6.变频器的安装位置切记要远离有可能出现淋水的地方。例如,不要把变频器安装在水管的下面,因为水管的表面有可能结露。禁止把变频器安装在湿度过大和有可能出现凝露的地方。7.在变频器附近不要安装有对冷却空气流通造成负面影响的其它设备。确认变频器的冷却风口处于正确的位置,不妨碍空气的流通。

3.2.5 使用变频器设计系统时需注意的问题

1. 变频器柜内除本机专用的空气开关外,不宜安置其它操作性开关电器,以免开关噪声入侵变频器,造成误动作;

2. 变频器电源输入侧可采用容量适宜的空气开关作为短路保护,但切记不可频繁操作。由于变频器内部具有大电容,其放电过程较为缓慢,频繁操作将造成过电压而损坏内部元件;

3. 注意防止发生共振现象。由于定子电流中含有高次谐波成分,电机转矩中含有脉动分量,有可能造成电机的振动与机械振动产生共振,使设备出现故障。应预先找到负载固有的共振频率后,利用变频器频率跳跃功能设置,躲开共振频率点。

为了控制电源,一般在变频器电源进线上串接一个超过变频器额定电流两倍以上的交流接触器。但应注意,除紧急情况外,接触器的通断只能在变频器停止运行的情况下才能进行。

3.3 PLC选型

3.3.1 PLC简介

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

3.3.2 PLC控制功能的选择

该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。

1、运算功能

简单可编程逻辑控制器的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能;普通可编程逻辑控制器的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能;较复杂运算功能有代数运算、数据传送等;大型可编程逻辑控制器中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现,目前在可编程逻辑控制器中都已具有通信功能,有些产品具有与下位机的通信,有些产品具有与同位机或上位机的通信,有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。

2、控制功能

控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等,应根据

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