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中央空调控制系统1中央空调控制系统功能说明 随着人们的生活水平的提高，对空调的要求越来越高，应用空调的用户越来越多。 中央空调作为一种大面积的空调系统，有以下优点：中央空调系统是一种高精度的恒温控制系统。、大面积的集中调节与控制。非常适合用在人群比较集中的，空调使用面积大的场合。 同时中央空调系统因为其使用面积大，使用范围广，使得中央空调系统的分系统结构可能会相差很大，这样就给中央空调系统的控制带来了很大的麻烦，如何有效地控制好中央空调系统以及中央空调的控制系统的节能问题成为了人们研究和使用中央空调系统中必须要解决的一大问题。要解决好这些问题，与中央空调系统的控制部分子系统的性能直接相关。 随着PLC技术的飞速发展，其对模拟量的处理能力得到了很大程度的加强，多种规格的人机界面的出现以及PLC CPU通信能力的提高，使得PLC成为中央空调控制系统的相对较好的选择。采用PLC来控制中央空调系统具有以下优点：（1） 控制系统的设计变得更加简单。（2） 控制系统的体积相对较小。（3） 控制系统可实现的功能变得多样话。（4） 维护变得更加方便，并且降低了维护成本。（5） PLC系统人机界面的发展，使得用户操作界面功能更加强大，并且更有了人性化的操作。 中央空调系统主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管理系统、冷却水塔等5部分组成。下面介绍各部分的作用。（1） 制冷机。制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后，送入蒸发器中与冷冻水进行热交换。（2） 冷却水循环系统。冷却水循环系统中央空调系统与用户房间之间热交换的循环系统，由冷冻水泵将冷冻水送至各个风机口的冷却盘管中，再由风机将冷风吹入用户房间，这样就达到了中央空调系统与用户之间的热交换的目的。（3） 冷冻水循环系统。冷冻水循环系统是中央空调系统与外界空气进行热交换的循环系统，有冷冻水泵将带有热量的冷却水送至冷却水塔，再由冷却水塔上的风扇对带有热量的冷却水进行喷淋冷却，这样就实现了中央空调系统与外界空气之间的热交换。（4） 风机盘管理系统。风机盘管理系统用来保证冷冻水循环系统过程中的风机顺利工作，以及冷却水循环系统中的冷却水的顺利输送。（5） 冷却水塔。冷却水塔用在冷却水循环系统中，用来冷却带有热量的冷却水，实现中央空调系统与外界空气的热交换。中央空调系统的大致工作原理与简单工作过程如图冷冻水温度传感器冷水泵温度传感器用户房间压缩机冷却水温度传感器冷却泵温度传感器冷却水塔制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送到蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻水泵将冷冻水送到各个风机风口的冷冻盘管中，由风机吹送冷风到用户房间，再由温度传感器检测到用户房间的温度，这样对用户房间的制冷就形成了一个闭环控制；经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放热量，与冷却水循环系统进行热交换，由冷却水泵将带有热量的冷却水送到冷却水塔上与空气进行热交换，同时也有温度传感器对其进行测量，也形成了一个闭环控制系统。这样的闭环控制系统可以提高控制精度，并且一般情况下，不会因为单个元件的精度不高而影响控制的效率与精度。采用PLC来控制中央空调系统，主要完成以下功能：（1） 检测功能1） 检测用户房间的温度。2） 检测经过与压缩后的制冷剂热交换后的冷冻水的温度。3） 检测与蒸发的制冷剂交换后的冷却水的温度。4） 检测经过与空气交换后的冷却水的温度。（2） 控制功能1） 控制中央空调系统的自动工作与停止。2） 控制中央空调系统的手动工作与停止。3） 控制压缩机的工作。4） 控制冷却水泵的工作。5） 控制冷冻水泵的工作。6） 控制冷却水循环系统。7） 控制冷冻水循环系统。8） 控制冷却水塔上的冷却风扇。9） 控制用户房间的温度。2.中央空调控制系统的硬件设计根据系统功能的要求，要实现中央空调的可靠地控制，采用西门子的S7-200系列PLC来控制实现，并设计其硬件框图如下：系统启动按钮冷冻系统手动控制停止按钮温度传感器4冷冻系统手动控制启动按钮系统停止按钮温度传感器3温度传感器2冷却系统手动控制启动按钮温度传感器1冷却系统手动控制停止按钮压缩机冷冻风机冷却风扇冷却水泵冷冻水泵S7-200PLCCPU226模拟量扩展模块EM235中央空调控制系统硬件框图部分详细功能描述如下：1. PLC主机选择西门子S7-200系列PLC作为此中央空调控制系统的控制主机。此中央空调控制系统总共有6个数字输入量，12个数字输出量，共需18点数字量I/O，4个模拟量输入，根据I/O点数及程序容量，选择了CPU226作为其主机。2. 模拟量扩展模块EM235 在中央空调控制系统中，有4个模拟量的输入，分别为4个温度传感器，还有一个模拟量输出。因此，需要采用模拟量扩展模块对其进行采集与处理，所以选用专门的模拟量扩展模块EM235。 EM235扩展模块具有以下特性：（1） 实际中，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010V，05V，双极性电压为5V, 2.5V；电流为020mA。（3） 输入分辨率，单极性电压,010V时为2.5Mv,05V时为1.25mV；双极性电压，5V时为2.5mV, 2.5V时为1.25mV；电流为5uA。（4） 输入阻抗不小于10M。（5） 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） 输出分辨率，电压为12位；电流为11位。（9） 功耗为2W。3. 温度传感器 在中央空调控制系统中，一共有四个温度需要检测，因此需要采用4个温度传感器来采集温度，而温度变送器送往PLC主机的信号一般情况下是模拟信号，因此，就需要将4路温度输入连接到模拟量扩展单元。根据中央空调控制系统的硬件设计分析，可以将控制部分的西门子S7-200PLC CPU226以及其扩展模拟量输入的I/O资源分配列于表1中表1S7-200PLC CPU226以及其扩展模拟量输入的I/O资源分配名称地址编号说明输入信号（数字量）系统启动按钮I0.0启动整个中央空调系统系统停止按钮I0.1停止整个中央空调系统冷冻系统手动控制启动按钮I0.2手动控制启动冷冻系统冷冻系统手动控制停止按钮I0.3手动控制停止冷冻系统冷却系统手动控制启动按钮I0.4手动控制启动冷却系统冷却系统手动控制停止按钮I0.5手动控制停止冷却系统输入信号（模拟量）温度传感器1AIW0检测用户房间温度温度传感器2AIW2检测送入用户房间的冷冻水温度温度传感器3AIW4检测冷却水塔送出的冷却水温度温度传感器4AIW6检测送入冷却水塔的冷却水温度输出信号（数字量）冷冻水泵电磁阀Q0.0控制冷冻水泵冷冻风机电磁阀Q0.1控制冷冻风机冷却水泵电磁阀Q0.2控制冷却水泵冷却风扇电磁阀Q0.3控制冷却风扇输出信号（模拟量）压缩机变频器AQW0控制压缩机3.中央空调控制系统软件设计中央空调控制系统可以分为自动运行模式和分系统手动控制运行模式。分别对两种模式的描述如下：1 自动运行模式自动运行模式只需要系统启动按钮和系统停止按钮来手动控制，一旦按下系统启动按钮，则中央空调系统会按照设定的方式自动运行，而一旦按下系统停止按钮，则中央空调系统就会停止工作。其详细工作工程如下：（1） 按下系统启动按钮，中央空调系统上电，准备开始工作。（2） 压缩机在PLC及变频器的控制下，开始慢慢加速，压缩制冷剂。（3） 压缩后的制冷剂与冷冻水进行热交换，由冷冻风机送出至风机盘管。（4） 启动风机，向用户房间送风。（5） 温度传感器1检测用户房间的温度。（6） PLC采集温度传感器1的温度，并且与设定温度进行比较。（7） 根据房间温度与设定温度的比较结果，来调节压缩机的工作情况，若房间温度比设定温度高，则加速压缩机；若房间温度低于设定温度，则减慢压缩机。（8） 压缩机出来的蒸发制冷剂，与冷却水热交换。（9） 启动冷却水泵，将冷却水送向冷却水塔，并且检测送入冷却水塔的温度。（10） 启动冷却风机，使得冷却水与外界空气进行热交换，达到冷却水降温的目的。（11） 检测从冷却水塔出来的冷却水温度。（12） 若没有按下系统停止按钮，则一直连续循环的工作；若按下系统停止按钮，则停止系统工作。其主流程图如图开始是否按下了系统启动按钮？冷冻水循环系统工作过程冷却水循环系统工作过程是否按下系统停止按钮？结束NYYN自动运行模式主流程图2 分系统手动控制运行模式分系统手动控制运行模式是指在外界用户的手动控制下分别启动与停止中央空调系统中的两个分系统冷冻水循环系统与冷却水循环系统。 其中，冷冻水循环系统的工作过程如下：（1） 按下冷冻系统启动按钮，冷冻系统上电，准备开始工作。（2） 压缩机在PLC及变频器的控制下，开始慢慢加速，压缩制冷剂。（3） 压缩后的制冷剂与冷冻水进行热交换，由冷冻风机送出至风机盘管。（4） 启动风机，向用户房间送风。（5） 温度传感器1检测用户房间的温度。（6） PLC采集温度传感器1的温度，并且与设定温度进行比较。（7） 根据房间温度与设定温度的比较结果，来调节压缩机的工作情况，若房间温度比设定温度高，则加速压缩机；若房间温度低于设定温度，则减慢压缩机。（8） 若没有按下冷冻系统停止按钮，则一直循环工作，根据检测到的用户房间的温度来控制压缩机，以及向房间输送冷气的工作情况；若按下冷冻系统停止按钮，则停止冷冻系统工作。 其流程图如图开始是否按下冷冻系统启动按钮？是否按下了冷冻系统停止按钮？冷冻水循环系统工作过程结束NYYN冷冻水循环分系统流程图冷却水循环系统的工作过程如下：（10） 按下冷却系统启动按钮，冷却系统上电，准备开始工作。（11） 压缩机出来的蒸发制冷剂，与冷却水热交换。（