基于PLC的中央空调的自动化监测

1 概述
在国民经济取得快速发展的背景下，人们的物质文化水平也在逐步提升，对中央空调的需求量也在逐渐上升，它已经被广泛运用到社会中的各行各业，无论是宾馆还是酒店，亦或是写字楼和大型商场，这些工业或者民用建筑都离不开对中央空调系统的使用，通过对该系统的使用，建筑内的温度便可以保持在人体感觉较为适宜的温度范围内。随着人们生活水平的提升，中央空调系统已经成为了人们极为重要的降暑工具。从硬件以及软件方面来对冷冻机组进行设计。将主控制器选为西门子S7-200，并通过对变频以及工频供电形式相结合的策略来实现对由三台水泵组成的冷冻机组的灵活驱动。
2 中央空调的硬件
2.1 变频器
2.1.1 变频器的原理。对于异步电动机来说，其调压调频电源有主电路来提供，它能够实现电力的变换过程，对于变频器主电路来说。电压型以及电流型是其两大组成部分，对于前者来说，其主要作用是实现电压源的交直流变换，电容作为主流回路滤波部分；而对于后者来说，其作用是实现电流源的交直流变换，电感作为直流回路的滤波部分。另外，它还具备“整流”功能，即能够对变流器或者逆变器生成的“平波回路”进行清除，同时还具有“逆变器”功能，即能够使原有的直流功率转变为交流功率。

图1 变频器原理图
2.1.2 变频器的选择。系统的核心器件之一便是变频器，因此，变频器的合理选取对于整个系统来说尤为重要。为了对变频器进行合理选择，首先需要我们对其负载特性进行研究。
在选取变频器时需要坚持以下原则：a.以其负载特性为依据来对变频器进行选取。b.应以实际电机电流值为重要指标来对变频器进行选取。c.由于电路跳闸现象时常会因纹波电流的作用而发生，因此选取大容量变频器是十分必要的。d.在度高速电动机变频器进行选取时，需要选取具有更大体积的变频器。
MM440 为本文所选取的变频器类型，此种变频器的安装过程十分简单，同时操作起来十分方便，能够实现对系统的各种保护。
2.2 PID 控制简介。闭环控制以及开环控制是PID 控制的两种形式。对于开环控制来说，控制器的输出值并不会受到被控对象的输出值的影响。在该系统的运行过程中，并不要求被控量必须进行信息反馈，以此来形成闭环系统。
本论文采用的控制形式为闭环控制。反馈闭环控制的核心环节。通过反馈控制便可实现对控制对象的自动化控制，本文所运用的PID 控制也属于反馈控制，反馈有多个部分构成，其中主要有测量、比较以及执行等部分。第一，通过传感器来完成对相应数值的测量，在于期望值做对比，将其差值反馈到输入之中。比例-微分-积分控制是PID 控制的正真含义。

图2 PID 系统控制原理图
2.3 温度传感器。温度传感器是一种对温度起到转化作用的器件，它能够将温度以一定的信号传递出去。对温度的测量过程离不开温度传感器的作用，其种类异常丰富。
在本文的研究过程中，PT100 为本文所选取的温度传感器类型。该传感器的阻值与温度存在正相关关系。工业领域对此类传感器进行了大规模使用，其基本原理为：当环境温度为0 时，P T100 的阻值为100Ω，当温度不断上升时，PT100 的电阻值也会均匀上升。

表1 PT100 温度与相应阻值对应表
2.4 PLC 的选择。可编程控制器是电子系统中的一类，通过它便可实现数字运算操作，在工业领域内，也可由它来完成相应的数字化运算。可编程存储器是其核心结构，内部所执行的一系列运算过程都可通过相关指令的执行来完成，其输入和输出既可以是模拟信号，也可以是数字信号，各类机械、生产都可由其进行控制。PLC及其周边设备是构成工业控制体系的重要环节，再对其进行设计之时，也应注重对其拓展能力的开发[4]。
2.5 中央空调的总体硬件设计。在对本系统进行设计时，共选用的冷冻机主机数目为两台，冷冻水水泵数目为六台，其中备用水泵有三台。以冷冻水出口温度为依据，冷冻机便可实现对水温的自动调控，如果水温在7 度以上，则制冷机便能顺利工作，如果小于7度，则制冷机停止转动。西门子S-200 为本系统所运用的控制器，226 为所选用CPU 的型号。通信接口引用到了可编程控制器之中，线缆的通讯过程可由该接口来完成。变频器不仅能够对冷冻泵的工作频率进行控制，同时还能对其工作台数进行控制。
3 中央空调软件设计
3.1 西门子S7-200。在本次设计的编程过程中所运用的编程软件STEP7-micro/win32 v4.0，它由西门子公司开发生存。该软件能够以梯形图的形式来对程序进行编写。现实中的电气控制原理图便与梯形图十分相像，所以读者可轻易对程序进行解读，该软件一经问世便取得了社会各界的广泛好评，并将其运用到了各个领域之中。STEP7 软件有很多的优点，首先是调试功能非常强大，STEP7可以在线读取数据，并且还可以在读取数据的过程中修改数据，使得很多庞大而又复杂的程序的调试变得简单很多。
在对编程软件STEP7 进行运用之后，便可实现离线编程，即通过对梯形图的编辑来对相关呈现进行描述，当编译完成后便可将电缆转接到PLC 内存之中，然后对下载程序进行执行，同时在对程序进行调试时，还可实现对各个程序变量的在线监视，这使得调试环节变得更加简洁。

表2 PLC的I/O分配表
3.2 PLC 的编程。本次PLC I/O 分配表（表2）。
4 结论
本文主要介绍空调自动化检测系统，对空调系统进行简要的分析，然后将系统设计的步骤进行详细的分析，希望对PLC 有更深入的认识。