冷冻水温差控制

1、名目 HYPERLINK l “_TOC_250023“ 绪论1 HYPERLINK l “_TOC_250022“ 设计说明1 HYPERLINK l “_TOC_250021“ 设计思路2 HYPERLINK l “_TOC_250020“ 系统原理图2 HYPERLINK l “_TOC_250019“ PLC 设计思路2 HYPERLINK l “_TOC_250018“ MATLAB 仿真4 HYPERLINK l “_TOC_250017“ MATLAB 简介4 HYPERLINK l “_TOC_250016“ Simulink4 HYPERLINK l “_TOC_250015

2、“ 启动4 HYPERLINK l “_TOC_250014“ Simulink 仿真4 HYPERLINK l “_TOC_250013“ 试凑法确定 PID 参数5 HYPERLINK l “_TOC_250012“ 仿真结果图6 HYPERLINK l “_TOC_250011“ PLC 设计8 HYPERLINK l “_TOC_250010“ 3.1 S7-200 选型8 HYPERLINK l “_TOC_250009“ 3.1.1 CPU 选型8 HYPERLINK l “_TOC_250008“ 3.1.2 EM2358 HYPERLINK l “_TOC_250007“ I/

3、O 安排9 HYPERLINK l “_TOC_250006“ 梯形图10 HYPERLINK l “_TOC_250005“ 主程序10 HYPERLINK l “_TOC_250004“ 调用程序11 HYPERLINK l “_TOC_250003“ 中断程序13 HYPERLINK l “_TOC_250002“ 组态界面设计15 HYPERLINK l “_TOC_250001“ 5 总结16 HYPERLINK l “_TOC_250000“ 参考文献17 PAGE 1第页 共 19 页西安建筑科技大学课程设计论文1 绪论设计说明随着变频技术的进展和变频器在水泵上的广泛应用，变流量

4、空调水系统成为工程师设计空调水系统的首选而且在实践应用中已经取得了很好的节能效果。冷冻水泵变频方式主要分为压差把握和温差把握，本次课程设计主要是冷水机组中冷冻水定温差把握系统设计，在分、集水处分别设置温度传感器，通过检测供回水温差把握，得到结果后调整阀门开度，从而实现冷冻水的温差把握。本次课程设计师空调冷冻水温差把握系统的设计，核心把握阀门的开度，方法为 PID 把握。要实现 PID 把握，首先必需要用MATLAB 中的 Simulink 确定值，并且满足调整时间小于 8S，超调量低于 5%，然后对 PLC 进展 I/O 安排，将值代入编写梯形图，从而实现阀门开度的把握，最终进展的是组态王的设

5、计，本人将主要负责使用 MATLAB 中的 Simulink 进展仿真。由于本人水平有限，设计中难免消灭问题，还望教师能给出贵重的意见。西安建筑科技大学课程设计论文 PAGE 3第页 共 19 页设计思路系统原理图如图 1-1 为冷水机组图，分为冷却水机组和冷冻水机组，冷却水机组不予考虑，冷冻水机组循环为从集水器到制冷机，再到分水器。在设计温差把握系统的状况下，只需要设计两个温度传感器，一个泵和一个阀门即可满足要求。图 1-1 冷水机组监控图PLC 设计思路图 1-2 PLC 设计思路PLC 设计思路如图 1-2 所示，两个温度传感器分别检测供回水温度，并与把握器温差把握值进展比较，用PID

6、进展调整。当设定值大于检测值时， 通过变频器削减频率，从而减小阀门的开度；当设定值小于检测值时，通过 变频器增大频率，从而增大阀门的开度。因此承受定温差把握系统，最大温差为 10 摄氏度，设定温差为 5 摄氏度。 PAGE 5第页 共 19 页西安建筑科技大学课程设计论文2 MATLAB 仿真MATLAB 简介MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主 要包括MATLAB 和 Simulink 两大局部。有四大特点：高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来； 具有完备的

7、图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化；友好的用户界面及接近数学表 达式的自然化语言，使学者易于学习和把握；功能丰富的应用工具箱(如信 号处理工具箱、通信工具箱等) ，为用户供给了大量便利有用的处理工具。SimulinkSimulink 是 MATLAB 最重要的组件之一，它供给一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通 过简洁直观的鼠标操作，就可构造出简单的系统。Simulink 具有适应面广、构造和流程清楚及仿真精细、贴近实际、效率高、机敏等优点，并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于把握理论和数字信号处理的简单仿真和设计。同时有大量的第

8、三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。启动在MATLAB 命令窗口中输入simulink结果是在桌面上消灭一个称为Simulink Library Browser 的窗口，在这个窗口中列出了按功能分类的各种模块的名称。固然用户也可以通过 MATLAB 主窗口的快捷按钮来翻开 Simulink Library Browser 窗口。在MATLAB 命令窗口中输入simulink3结果是在桌面上消灭一个用图标形式显示的Library :simulink3 的Simulink 模块库窗口。两种模块库窗口界面只是不同的显示形式，用户可以依据各人喜好进展选用，一般说来其次种窗口直观、形象

9、，易于初学者，但使用时会翻开太多的子窗口。Simulink 仿真创立模型的步骤：首先依据需要从模块库添加所需的模块，然后将模块西安建筑科技大学课程设计论文 PAGE 10第页 共 19 页进展连接，最终双击示波器模块，翻开 Scpoe 窗口。双击窗口菜单中的SimulationStart，执行仿真。一个典型的 SImulink 模型包括以下三种类型的元素：信号源模块、被模拟的系统模块和输出显示模块。信号源为系统的输入，它包括常数信号源、函数发生器和用户自己在MATLAB中创立的自定义信号。系统模块作为中心模块是Simulink 仿真建模所要解决的主要局部。系统的输出由显示模块承受。输出显示的形

10、式包括图形显示、示波器显示和输出到到文件或MATLAB 工作空间中三种。输出模块主要在SInks 库中。如图 2-1 为仿真连线图，传递函数为G(s) 11 2se0.8s图 2-1 仿真连线图试凑法确定 PID 参数增大比例系数，一般将加快系统的响应，在有静差的状况下有利于减小 静差。但过大的比例系数会使系统有较大的超调，并产生振荡，使稳定性变 坏。增大积分时间。有利于减小超调，减小振荡，使系统更加稳定，但系统静差的消退将随之减慢。增大微分时间亦有利于加快系统响应，使超调量减小，稳定性增加，但系统对扰动的抑制力量减弱，对扰动有较敏感的响应。在凑试时，可参考以上参数对把握过程的影响趋势，对参数

11、实行先比例，后积分，再微分的整定步骤。首先只整定比例局部。马上比例系数由小变大，并观看相应的系统响应， 直到得到反响快，超调小的响应曲线。假设系统没有静差或静差已小到允许 范围内，并且响应曲线已属满足，那么只须用比例调整器即可，最优比例系 数可由此确定。假设在比例调整的根底上系统的静差不能满足设计要求，则须参加积分环节。整定时首先置积分时间。为一较大值，并将经第一步整定得到的比例系数略为缩小(如缩小为原值的 0.8 倍)，然后减小积分时间，使在保持系统良好动态性能的状况下，静差得到消退。在此过程中，可依据响应曲线的好坏反复转变比例系数与积分时间，以期得到满足的把握过程与整定参数。假设使用比例积

12、分调整器消退了静差，但动态过程经反复调整仍不能满 意，则可加人微分环节，构成比例积分微分调整器。在整定时，可先置微分时间为 0。在其次步整定的根底上，增大，同时相应地转变比例系数和积分时间，逐步试凑，以获得满足的调整效果和把握参数。调整后 PID 参数如图 2-2 所示。P=1.3、I=0.57、D=-0.1。仿真结果图图 2-2 PID 参数确定图仿真结果如图 2-3 所示，通过计算，调整时间为3.6S，超调量为4.1%，负荷调整时间 8S 以内，超调量 5%以内的要求。图 2-3 仿真结果图 PAGE 11第页 共 19 页西安建筑科技大学课程设计论文3 PLC 设计3.1 S7-200

13、选型3.1.1 CPU 选型S7-200 系列PLC 可供给 4 种不同的根本单元和 6 种型号的扩展单元。其系统构成包括根本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。S7-200 系列的根本单元如表 3-1 所示。表 3-1 S7-200 系列PLC 中 CPU22X 的根本单元型 号输入点输出点可带扩展模块数S7-200CPU221640S7-200CPU222862 个扩展模块S7-200CPU22414107 个扩展模块S7-200CPU224XP24167 个扩展模块S7-200CPU22624167 个扩展模块依据原理图的输入输出点数可知，此次CPU 选择的是CPU22

14、4。3.1.2 EM235本次课程设计所用的模拟块是EM235，EM235 的电路图如图 3-1 所示， 它具有四个模拟输入量和一个模拟输出量。座位通用的模拟量转换单元， EM235 能适用很多规格的输入、输出量需求。从输入来看，无论传感器输出是电压量，还是电流量都可以接入，如图3-2，电压量有单极性、双极 性两类规格及毫伏到伏多个电压变化等。模拟输出既可以使电流量，也可以 使电压量，为通用电量变化范围，能满足各类执行器件的需要。4 路输入模拟量地址分别是AIW0、AIW2、AIW4、AIW6；1 路输出模拟量是AQW0。西安建筑科技大学课程设计论文 PAGE 13页 共 19 页第图 3-1

15、 EM235 电路图I/O 安排图 3-2 EM235 接线图I/O 地址安排如表 3-2 所示输入点表 3-2对应信号I/O 点安排表输出点对应信号I0.0水泵的起动按钮Q0.0水泵I0.1水泵的停顿按钮EM235 安排点如表 3-3表 3-3EM235 安排点输入点对应信号输出点对应信号AIW0供水温度AOW0阀门开度AIW2回水温度梯形图主程序图 3-3 主程序梯形图主程序梯形图如图 3-3，由泵的启停和子程序的调用2 局部组成，语句表由PLC 编程软件导出，如下：LDSM0.1CALLSBR0LDI0.0西安建筑科技大学课程设计论文 PAGE 16页 共 19 页第OM0.0ANI0.

16、1=Q0.0调用程序图 3-4 调用程序图 3-4 为调用程序，由于设定温差为 5 摄氏度，最大温差为 10 摄氏度， 设定值占最大值的 50%，因此将 0.5 给VD104，值给VD112、值给VD120、值给VD124，调整时间值给VD116，周期 200ms 给 SMB34，语句表如下：LDSM0.1MOVR0.5, VD104MOVR1.37, VD112MOVR3.6, VD116MOVR0.57, VD120MOVR-0.1, VD124MOVB200, SMB34ATCHINT0, 10ENI中断程序西安建筑科技大学课程设计论文 PAGE 18页 共 19 页第图 3-5 中断程

17、序图图 3-5 为中断程序图，是将检测的模拟量AIW0、AIW2 进展 PID 输入参数的标准化处理、PID 输出值向实际值的转换过程，之后输出 AQW0，语句表如下：LDSM0.0 MOVD0, AC0 ITDAIW0, AC0ITDAIW2, AC1-RAC1, AC0DTRAC0, AC0/R32022.0, AC0 MOVRAC0, VD100 LDI0.0PIDVB100, 0 MOVRVD108, AC0*R32022.0, AC0 TRUNCAC0, AC0 MOVWAC1, AQW04 组态界面设计组态王开发监控系统软件是众多组态软件里面的一种，组态王是一个具 有丰富功能的 H

18、MI/SCADA 软件。可用于工业自动化的过程把握和治理监控。它供给了集成、机敏、易用的开发环境和广泛的功能，能够快速建立、测试和部署自动化应用，来连接、传递和记录实时信息。使用户可以实时查 看和把握工业生产过程。该系统是中文界面,具有人机界面友好、结果可视 化的优点。对用户而言,操作简洁易学且编程简洁,参数输入与修改机敏,具有 屡次或重复仿真运行的把握力量,可以实时地显示参数变化前后系统的特性 曲线,能很直观地显示把握系统的实时趋势曲线,这些很强的交互力量使其在 自动把握系统的试验中可以发挥抱负的效果。图 4-1 即为组态王的组态设计图图 4-1 组态设计图西安建筑科技大学课程设计论文 PAGE 20页 共 19 页第5 总结本次计算机把握技术课程设计是在课程学完完毕后的一次实践环节。通过本次课程设计，我们加深了对课程根本学问的理解，提高了综合运用学问的力量，把握了本课程的主要内容、工程设计或撰写论文的步骤和方法。围绕课本内容培育了我们独立进展设计。把握了空调冷冻水机组的起停把握挨次及其工作原理，还依据冷冻水实际运行的要求，制定了合理的温差把握方案。并且在此次设计中绘制了冷水机组的监控原理图的图纸，把握了 PLC 工作原理、编程、调试方法及 PLC 把握系统的设计方法以及在生产设备中的应用技术。并且使用了 Si