2023年基于PLC的空调控制系统课程设计报告.doc

PLC 设计与调试 课程名称 电气控制与PLC应用技术 设计题目 基于PLC控制的中央空调系统 专业班级 自动化 1141 姓 名 冯元胜 学 号 1104421109 指导教师 蔡长青 张卓 起止时间 2023.6.9-2023.6.20 1 课程设计考核和成绩评定方法 1． 课程设计的考核由指导教师根据设计表现、设计报告、设计成果、辩论等几个方面， 给出各项权重，综合评定。该设计考核教研室主任审核，主管院长审批备案。 2． 成绩评定采用五级分制，即优、良、中、及格、不及格。 3． 参加本次设计时间缺乏三分之二或旷课四天以上者，不得参加本次考核，按不及格处 理。 4． 课程设计结束一周内，指导教师提交成绩和设计总结。 5． 设计过程考核和成绩在教师手册中有记载。 课程设计报告内容 课程设计报告内容、格式各专业根据专业不同统一标准，经教研室主任审核、主 管院长审批备案。 注： 1. 课程设计任务书和指导书在课程设计前发给学生，设计任务书放置在设计报告封面后和正文目录前。 2. 为了节省纸张，保护环境，便于保管实习报告，统一采用A4 纸，实习报告建议双面打印〔正文采用宋体五号字〕或手写。 1 12/13学年第二学期 PLC应用技术 课程设计任务书 指导教师：蔡长青 张卓 班级：自动化1141、2班 地点：PLC512教室 课程设计题目： 基于PLC控制的中央空调系统 一、 课程设计目的 本课程设计的目的在于培养学生运用已学的PLC控制技术的根底知识和根本理论，加以综合运用，进行PLC控制系统设计的初等训练，掌握用PLC进行系统控制设计的原那么、设计内容和设计步骤，为从事PLC相关的毕业设计或今后的工作需要打下良好的根底。 二、 课程设计内容〔包括技术指标〕 1、 控制面板介绍 空调的控制面板如上图所示，使用时，按动启动按钮，根据使用者的需求从左到右依次选择工作模块。 〔1〕制冷制热模块的选择是根据人的操作决定，同时可以选择吹风，定时模式，温度比拟是PLC中自动进行的。 〔2〕当室内温度到达设定温度值时，通过PLC自动控制，室内风机停止，当室内温度重新超出设定温度值时，室内风机自动启动。 4 〔3〕启动定时器时，当定时时间到，室内外风机停止工作。 〔4〕通过变频器控制风机转速，到达变频控制目的，实现最优控制。 2、中央空调系统工作过程 首先启动冷〔热〕水泵，当通水管道充满水后，延时启动压缩电机，实现初步节能与安全。此时中央空调启动，可以实现单独房间的控制。 翻开房间1开关，室内风机先启动，通过定时器延时控制一段时间，启动室外风机，自动进行温度比拟，启动定时器，定时时间到，室内外风机关闭。 翻开房间2开关，室内风机先启动，通过定时器延时控制一段时间，启动室外风机，自动进行温度比拟，启动定时器，定时时间到，室内外风机关闭。 翻开房间3开关，室内风机先启动，通过定时器延时控制一段时间，启动室外风机，自动进行温度比拟，启动定时器，定时时间到，室内外风机关闭。 注：不同房间单独独立控制不受外部干扰。 3、 交流电机正反转控制 交流电机由变频器来控制转速，转速分为四级：1200r/min，800r/min，600r/min，400r/min。 4、传感器 温度传感器：用于室内温度的上下 编码器：用于检测电机的转速 三、课程设计原那么 1、尽可能地满足被控对象的控制要求； 2、在满足控制的前提下，力求使控制系统简单、经济； 3、保证控制系统安全可靠； 4、考虑到被控对象的改良，在选择PLC的I/O数量时，应适当留有余量。 四、课程设计步骤 1、对控制系统任务和要求作深入的调查研究，明确控制任务； 2、选择和确定用户I/O设备 根据传统控制线路，确定出PLC改造所需的各种输入/输出设备，即各种按钮、开关、继电器和接触器等。 3、确定系统整体设计方案，选择PLC型号 确定系统整体设计方案十分重要，要在全面了解控制要求的根底上确定电气控制方案。根据所选用的电器或元件的类型和数量，计算所需PLC的输入/输出点数，选择适宜的点数。由于本设计中只涉及到开关量，因此在选择PLC型号时，只需考虑I/O点数，并有一定的余量〔10%~15%〕选择小型PLC。 4、控制系统的硬件设计 〔1〕主电路的设计； 〔2〕确定出输入、输出信号，画出PLC的I/O接线图。 5、控制系统的软件设计 〔1〕首先分别设计出全自动洗衣机各局部的控制软件梯形图； 〔2〕整体控制软件梯形图设计。 6、联机调试； 7、撰写设计说明书。 五、时间安排 时间 内容 备注 第15周 周一 集中讲解课程设计要求，分配设计题目，明确任务和具体安排 周二 调研、查阅资料、给出设计方案 周三 检查设计方案， 周四 调整设计方案 周五 上机调试 第16周 周一 上机调试 周二 上机调试 周三 写课程设计报告 周四 老师对报告进行初步检查 周五 辩论 六、 根本要求 〔一〕课程设计报告 1．控制流程图一张〔A4〕〔手绘〕 2．控制系统硬件设计图一张；〔A4〕〔手绘〕 3．控制系统软件梯形图一张；〔A4〕〔手绘〕 4．设计说明书一份，包括以下内容 1) 写出设计方案和根本步骤。 2) 写出控制要求并画出设计流程图。 3) 画出I/O分配表和I/O接线图。 4) 画出具体设计的梯形图，并加以注释。 5) 写出调试过程和结果。 6) 写课程设计小结。 〔二〕成绩评定标准 对学生进行全面考核，重点考核设计图纸、说明书质量；独立思考、独立工作能力，综合运用知识的能力；平时的工作态度及表现；辩论情况。 最后按平时表现、报告质量、辩论成绩，其权重分别为0.2、0.4、0.4综合评定成绩，分优、良、中、及、不及格五个等级。 组长：李志萍 副组长：祁宇晗 组员：高海风 、王勇 、冯元胜 、邢洋 任务分配 任务一 资料准备 任务二 总体设计 任务三 绘图 任务四 绘制梯形图 任务五 调试 任务六 报告排版 祁宇晗 李志萍 冯元胜 邢洋 王勇 高海风 冯元胜 邢洋 祁宇晗 李志萍 王勇 高海风 祁宇晗 李志萍 冯元胜 邢洋 高海风 冯元胜 摘 要 中央空调现已广泛的应用在各大商场、办公大厦等场所中，传统控制系统中在控制较适宜的温度的同时，却消耗了大量的能量。如今，人们越来越重视中央空调的舒适性和节能性，本文重点研究了中央空调冷冻泵机组控制系统，为舒适的生活工作环境及有效节能提供了技术条件。 本文首先介绍了中央空调的结构和工作原理，总结了传统中央空调的缺点，即冷冻泵、冷却泵不能自我调节负载，长期处于满负荷运行，造成了极大的能源浪费，随着变频技术日趋成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量到达节能目的。该系统采用西门子的S7—200PLC作为主控制单元，利用传统 PID 控制算法，通过西门子 MM440 变频器控制水泵运转速度，保证系统根据实际负荷的情况调整流量，实现恒温控制，同时又可以节约大量能源。 通过对中央空调的理论分析，验证了以出回水温差为根据对其进行变流量控制的可靠性。对变频控制系统进行了设计，为实现温度信号远距离传送，设计了基于 USS 协议的RS-485总线通讯的网络。通过西门子 TD200 文本显示器实现人机界面的设计，最后使用 MCGS 工控组态软件进行了系统的组态设计研究。 关键词 中央空调； PLC； 变频器； PID； Abstract Central air conditioning has been widely used in major shopping malls, office buildings and other places, the traditional control system in the control of suitable temperature at the same time, it consumes a lot of energy.nowadays, people pay more and more attention to central air conditioning comfort and energy efficiency, this paper focuses on the research of central air conditioning refrigeration pump unit control system, for comfortable living and working environment and effective energy-saving provide technical conditions. This paper introduces the structure and working principle of central air conditioning, summarizes the traditional central air-conditioning system shortcomings, namely refrigeration pump, cooling pump can not self regulation in long-term load, full load operation, causing great waste of energy, along with the frequency conversion technology is mature with each passing day, the use of frequency converter, PLC, digital to analog conversion module, temperature sensors and other devices the organic combination of form, thermoelectric closed-loop automatic control system, automatically adjust the pump output flow to achieve the purpose of energy saving. The system adopts Siemens S7-200PLC as the main control unit, by using the traditional PID control algorithm, through the MM440 Siemens inverter control pump speed, ensure the system according to the actual load adjusting flow, to achieve cons