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供热和间接供热两种方式，直接供热时通过太阳光的直射，直接加热室内的各种物件和空气，这个过程是不可控的，间接供热系统则将太阳能的采集和利用分开，这就需要一种中间物质先将太阳能储存起来，这种物质需要能够长时间的保存热能，以便在需要的时候释放出来，满足室内加热的需求。
2.2模块式空调控制系统的工作原理
采用模块化的控制系统，其控制模块可以自由组合，适应不同的工作条件，以满足不同的系统运行要求。某空调控制系统采用模块化设计，该控制系统的功能是将温度、湿度等空气条件稳定在一定范围内，采用模块化控制，能调节大范围内的温度变化，快速达到设定的目标值。模块式空调控制系统的总体工作原理框图如图3所示。 接通电源后，通过按下控制面板上的启动按钮，整个系统开始工作，冷却水模块、冷冻水模块，以及制冷模块按照设定顺序依次启动，控制器模块按照输入的设定值控制制冷模块的工作情况，同时反馈模块将采集的数据输入到控制模块中，在控制器模块中将该值与设定值进行比较运算后，输出对应的控制命令，或减少制冷模块的组数或者改变制冷模块的工作状态[8]
冷却水 模块 控制面板 控制器 模块 制冷模块 冷冻水 模块 反馈模块
图3 模块式空调控制系统的总体工作原理图
模块式空调控制系统的工作结构图如图4所示，这个系统含有两组制冷系统、两个冷却水系统、冷冻水系统，以及两套传感器系统。若系统启动后，一组制冷系统先以变频方式工作，若满足设定值的要求，则另外一组制冷系统就作为备份系统；当第一组制
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冷系统在工频状态下仍无法满足控制要求，则变频启动第二组制冷系统；若无法达到控制要求，就逐渐增加频率直至两组制冷系统全部运行在工频情况下。
冷却风机1 冷却风机2 回水 室内 冷却水泵 冷却水泵 冷却机组1 冷冻水泵1
图4 模块式空调控制系统的工作结构图
冷水机组2 冷冻水泵2 11
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第三章 硬件系统配置
3.1 PLC选型
根据控制系统的功能要求从经济性、可靠性等方面考虑.选择西门子S7-200系列PLC作为此中央空调控制系统的控制主机。此中央空调系统总共有15个数字输入，10个数字量输出，共需要25个数字量I/O，4个模拟量输入，根据I/O点数，以及程序容量和控制的要求，选择CPU 226作为该控制系统的主机[9]。
CPU226 具有以下一些特性。
（1）具有24个数字量输入，16个数字量输出，共40个I/O点。
（2）有6个32位高速计数器，6个30kHz的单相计数器，4个20kHz的双相计数器。
（3）两路脉冲输出，每路20kHz。
（4）两个8位分辨率的模拟量调节电位器。 （5）两个分辨率为1ms的定时中断。
（6）4个上升沿外部硬件中断输入，4个下降沿外部硬件中断输入。 （7）可选输入滤波时间有7个范围，从0.2~12.8ms。
（8）4096个字的程序容量（永久存储），2560个字的数据块大小（永久存储）。 （9）最多可以扩展7个I/O模块。最大数字量I/O(映像)为256点，最大模拟量I/O（映像）为32点输入和32点输出。
（10）256位的内部标志位（M寄存器）。
（11）256个定时器，有64个定时器可以通过超级电容或电池后备。其中分辨率为1ms的有4个，分辨率为10ms的有16个，分辨率为100ms的有236个。
（12）256个计数器，全部可以通过超级电容或电池后备。 （13）布尔指令执行速度为每条指令0.37us. (14) 移位指令执行速度为每条指令34us. （15）定时器/计数器执行速度为每条指令50~64us. (16) 单精度运算执行速度为每条指令46us. （17）实时运算执行速度为每条指令100~400us. （18）超级电容保持数据时间的典型值为190h. (19) 有2个RS-485的通信端口。
在这个控制系统中，主PLC单元的I/O能足够满足数字输入/输出控制的需求，但是由于需要采集模拟量，所以仅靠PLC的基本单元式无法完成控制功能的，因此需要扩展模拟量输入/输出模块。
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在西门子S7-200系列PLC中有专门的模拟量输入/输出扩展模块EM235，因此选用EM235模块进行模拟量输入的扩展。
EM235扩展模块具有以下特性。
（1）具有4路模拟量差分输入，1路模拟量输出。
（2）输入范围，单极性电压为0～+5V，0～+10V；双极性电压为-2.5～+2.5，-5～+5V。
（3）电流为0～20mA。 （4）输入阻抗大于等于10MΩ （5）具有12位A/D转换器。
（6）数据字格式，单极性时为-32000～+32000，双极性时为0～+32000。 （7）最大输入电压为30V DC。 （8）最大输入电流为32mA。
（9）输出稳定时间，电压输出最小为5000Ω，电流输出最大为500Ω。 （10）输出分辨率，电压位为12位，电流为11位。 （11）功耗为2W。
（12）输出驱动能力，电压输出最小为5000Ω，电流输出最大为500Ω。 EM235与PLC主机连接时，不需要进行特殊设置，只要将扩展模块的排线插入到主机的扩展槽上即可，需要注意的是扩展模块的位置顺序决定了I/O地址编号。
3.2 PLC的I/O资源配置
1数字量输入部分
在这个控制系统中，输入量包括急停、手动/自动、冷却水系统启动按钮，冷冻水系统启动按钮、冷却泵和冷冻泵启动按钮等共15个输入点，如表1所示。 表1 数字量输入地址分配表 输入地址 输入设备 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7
输入地址 I1.0 I1.1 I1.2 输入设备 制冷机组2启动按钮 冷却泵1启动按钮 冷却泵2启动按钮 冷却水风机1加速按钮 冷却水风机2减速按钮 冷冻泵1加速按钮 冷冻泵2减速按钮 急停按钮 手动/自动按钮 启动按钮 冷却水风机1启动按钮 I1.3 冷却水风机2启动按钮 I1.4 冷冻泵1启动按钮 冷冻泵2启动按钮 制冷机组1启动按钮 I1.5 I1.6 13
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2 模拟量输入部分
由于需要输入四个温度传感器所采集的数据，因此扩展了一个模拟量输入/输出模块，具体I/O分配如表2所示。
表2 模拟量输入地址分配表
输入地址 AIW0 AIW2
3 数字量输出部分
该控制系统的输出主要集中在对各类泵的控制，共10个输出点，其分配情况如表3
表3 数字量输出地址分配表 输出地址 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4
下图所示的是空调控制系统的控制面板示意图，此面板主要在调试系统时使用，调试完成后置于机壳内部。
输出设备 冷却水风机1连接到工频 冷却水风机2连接到工频 冷冻泵1连接到工频 冷冻泵2连接到工频 输出地址 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 器1 冷冻泵1连接到变频器2 冷冻泵2连接到变频器2 制冷机组1线圈 制冷机组2线圈 输出设备 冷却水风机2连接到变频输入设备 温度传感器1 温度传感器2 输入地址 AIW4 AIW6 输入设备 温度传感器3 温度传感器4 冷却水风机1连接到变频器1 Q1.1 14