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控制要求确定。可编程逻辑控制器主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高可编程逻辑控制器的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。
3、通信功能
大中型可编程逻辑控制器系统应支持多种现场总线和标准通信协议(如TCP/IP)，需要时应能与工厂管理网(TCP/IP)相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。可编程逻辑控制器系统的通信接口应包括串行和并行通信接口、RIO通信口、常用DCS接口等；大中型可编程逻辑控制器通信总线(含接口设备和电缆)应1:1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的(如点对点、现场总线)通信处理器。
4、编程功能 离线编程方式：可编程逻辑控制器和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。
在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型可编程逻辑控制器中常采用。
五种标准化编程语言：顺序功能图(SFC)、梯形图(LD)、功能模块图(FBD)三种图形化语言和语句表(IL)、结构文本(ST)两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准(IEC6113123)，同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。
5、诊断功能
可编程逻辑控制器的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对可编程逻辑控制器的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。可编程逻辑控制器的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。
6、处理速度
可编程逻辑控制器采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则可编程逻辑控制器将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。目前，可编程逻辑控制器接点的响应快、速度高，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期应满足：小型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.2ms/K。
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综上所述，再结合实际情况，为便于今后系统的改造或者升级，需要留出一定的I/O点以做扩展使用。我们选用西门子S7-200PLC作为主控制器，其中主机型号：CPU226。
3.3.3 西门子S7-200PLC介绍
S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
S7-200系列出色表现在以下几个方面：1)极高的可靠性；2)极丰富的指令集；3)易于掌握；4)便捷的操作；5)丰富的内置集成功能；6)实时特性；7)强劲的通讯能力；8)丰富的扩展模块。
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制。
CPU226的主要技术指标:
1.集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。2.可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。3. 13K字节程序和数据存储空间。4. 6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。5. 2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。6.I/O端子排可很容易地整体拆卸。7.用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。8.可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。 S7-200的工作模式:
S7-200系列PLC有3中工作模式，即RUN，STOP和TERM模式。 RUN模式：CPU在RUN模式下执行完整的扫描过程，通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。此时，在CPU模式的LED显示面板上“RUN”显示当前的工作模式。在此模式时，不能向PLC装入程序、
STOP模式：PLC处于停止方式，CPU不执行用户程序，可装载编程软件的计算机通信，可以创建和编辑用户程序，设置PLC的硬件功能，向PLC装入用户程序和硬件设置信息。
TERM模式：是一种暂态，可以用程序将TERM转换为RUN或STOP状态，在现场调试程序时很有用处。TERM状态还和机器的特殊标志位SM0.7有关，可用于自由口通信时的控制。
3.3.4 模拟量I/O模块的种类
在工业控制中，某些输入量(例如压力、温度、流量、速度等)是模拟量，某些执行机构(例如电动调节阀、变频器等)要求PLC输出模拟信号，而PLC的CPU
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只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换为标准量程的电流或电压，PLC用A/D转换器把这些模拟量转换为数字量，带正负号的电流、电压在A/D转换后用二进制补码表示。D/A转换器把数字输出量转换为模拟电压或电流，再去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务就是实现A/D转换和D/A转换。
A/D转换器和D/A转换其的二进制位数反映了它们的分辨率，位数越多，分辨率越高。转换时间也是模拟I/O模块的一个重要指标。
S7-200PLC主要有3种模拟量扩展模块： 1.模拟量输入模块(EM231，4路) 2.模拟量输出模块(EM232，2路)
3.模拟量输入输出模块(EM235，4路输入，1路输出)
S7-200PLC模拟量扩展模块中的A/D、D/A转换器位数均为12位。
3.3.5 EM231技术指标
1.具有4个模拟量输入通道。2.电压输入范围：单极性0~10V、0~5V；双极性±5V，±2.5V。3.电流输入范围：0~20mA。4.每个通道占用存储器AI区域2个字节。该模块模拟量的输入值为只读数据。5.输入信号经模数转换后的数字量数据值是12位二进制数。最高有效位是符号位：0表示正值数据，1表示负值数据。6.模拟量输入数据字格式有单极性数据格式和双极性数据格式。前者的全量程范围设置为0~32000.后者为-32000~+32000。
3.3.6 EM232技术指标
1.提供2路模拟量输出。2.输出信号的范围：电压输出为±10V，电流输出为0~20mA。3.每个输出通道占用存储器AQ区域2个字节，用户程序无法读取模拟量输出值。4.PLC运算处理后的数字量信号(BIN数)为12位，最高有效位是符号位：0表示正值，1表示负值。5.电流输出数据格式为0~+32000。6.电压输出的数据格式为-32000~+32000。
3.3.7 EM231 RTD接线及注意事项
热电阻模块EM231 RTD接线如图3-1所示，使用屏蔽线连接可达到最好的抗噪性。如果用户使用屏蔽线，应将屏蔽层接到信号连接器的1~4针接地点上。该接地点与电源连接器的3~7针共地。如果有的热电阻输入通道没有使用，用户应将一个电阻器与没有的通道输入相连，已防止由于浮地输入信号产生的误差，影响有效通道产生错误显示。用户须将电源练到电源连接器的1和2针上。用户必须讲电源连接器的针3连到附近的机壳地。
3.4 PT100温度传感器
温度是自然界中和人类打交道最多的物理参数之一，无论是在生产实验场所，还是在居住休闲场所，温度的采集或控制都十分频繁和重要，而且，网络化远程采集温度并报警是现代科技发展的一个必然趋势。 由于温度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温度传感器就会相应产
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生。 其设计原理：PT100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。应用在医疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备，应用范围非常之广泛。
A+A-a+a-3.5 PT100温度变送器
铂电阻温度变送器直接安装于PT100铂电阻接线盒内(与不同结构形式的铂电阻构成热电阻一体化温度变送器)将热电阻PT100的电阻信号转化为二线制4~20mA输出。
PT100温度变送器用于PT100铂电阻信号需要远距离传送、现场有较强干扰源存在或信号需要接入DCS系统时使用。产品特点：
1.线性化输出两线制4-20mA标准电流信号，模块化结构。 2.变送器有电源极性反接保护电路，当输出接线接反时对线路起保护作用(此时回路电流为零)；传感器的不正确接线无论是高限或低限都将导致变送器输出饱和；产品具有RFI/EMI保护，有利于提高了测量的稳定性。
3.SWP-TR全部采用进口电子元件，性能可靠，低温度漂移。
4.SWP-TR温度变送器量程用户不能自由修改，由生产商出厂时确认生产。 5.热电阻变送器的接线通过壳体顶部的螺丝端子完成。为符合CE认证，信号输入接线长度不能超过3米，输出接线必须是屏蔽电缆，屏蔽线只能在一端接地。
6.变送器的中心孔用于热电阻信号接线，热电阻信号线通过螺丝直接拧在变送器的输入端子上。设计的螺丝端子接受内部或外部接线方式。
RTD
图3-1 RTD与传感器的接线(3线)
3.6 人机界面设计
人机界面(又称用户界面或使用者界面)是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。在工艺过程
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日趋复杂、对机器和设备功能的要求不断增加的环境中，获得最大的透明性对操作员来说至关重要。人机界面(HMI)提供了这种透明性[16]。
S7-200TD设备是一种低成本的人机界面(HMI)，使操作员或用户能够与应用程序进行交互。可以使用TD设备组态一组层级式用户菜单，从而提供更多应用程序交互结构。您也可以组态TD设备，使其显示由S7-200 CPU中的特定位使能的报警或信息。
S7-200TD设备是一个2行或4行的文本显示设备，可以连接到S7-200CPU。TD设备可用于查看、监视和改变属于您的应用程序的过程变量。我们选用TD200文本显示屏来完成中央空调控制系统的人机界面设计。其提供了四个具有预定义的置位功能的按键，如果使用 SHIFT键，则最多可提供八个置位功能。
TD200设备的组态需要完成以下操作：1)STEP 7-Micro/WIN 的文本显示向导,创作操作员界面和报警和组态TD设备的参数块；2)TD参数中，选择TD设备的类型、启用CPU功能、选择更新速率、选择语言和字符集和组态按键；3)屏幕设置中，创建用户菜单，定义屏幕；4)报警设置中，选择显示选项，定义报警信息；5)语言集设置中，选择提示和菜单的语言，选择字符集；6)翻译报警和屏幕，把翻译后的信息反馈回报警和屏幕；7)参数块地址设置中，定义参数块的地址，即V存储区。
3.7 系统硬件设计
假设该系统应用在100平米的公寓，根据公寓的冷负荷为114~138瓦/平方米来算，大体的空调系统的设备如下：
1)冷冻机主机2台；
2)冷冻水水泵6台，3用3备用，冷冻水水泵功率22千瓦； 3)制冷主机的控制根据自身设定的冷冻水出口温度。此主机的冷冻水出口温 度设为7℃，在其冷冻水入水温度高于7℃情况下，制冷主机会正常工作；如入水温度达到或接近7℃时，制冷主机会自动停机。
表3-1 中央空调控制系统的环境参数
季节 冬季 夏季 舒适度等级 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ 温度(℃) 22~24 18~21 24~26 27~28 相对湿度(%) 30~60 60 40~70 40~70 风速(m/s) ≤0.2 ≤0.2 ≤0.25 ≤0.25 系统主回路示意图、系统电路图、主要设备的端口连接图如下： 图3-2：系统PLC选用西门子S7-200，CPU型号为226。该PLC上集成了通讯接口可供RS-485线缆通讯，并设置了TD200文本显示器，用来显示系统工作状态和报警信息等。变频器MM440可通过串口与PLC通讯。通过变频器的控
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