基于PLC的中央空調的自動化監測
1 概述
在國民經濟取得快速發展的背景下，人們的物質文化水平也在逐步提升，對中央空調的需求量也在逐漸上升，它已經被廣泛運用到社會中的各行各業，無論是賓館還是酒店，亦或是寫字樓和大型商場，這些工業或者民用建筑都離不開對中央空調系統的使用，通過對該系統的使用，建筑內的溫度便可以保持在人體感覺較為適宜的溫度范圍內。隨著人們生活水平的提升，中央空調系統已經成為了人們極為重要的降暑工具。從硬件以及軟件方面來對冷凍機組進行設計。將主控制器選為西門子S7-200，并通過對變頻以及工頻供電形式相結合的策略來實現對由三臺水泵組成的冷凍機組的靈活驅動。
2 中央空調的硬件
2.1 變頻器
2.1.1 變頻器的原理。對于異步電動機來說，其調壓調頻電源有主電路來提供，它能夠實現電力的變換過程，對于變頻器主電路來說。電壓型以及電流型是其兩大組成部分，對于前者來說，其主要作用是實現電壓源的交直流變換，電容作為主流回路濾波部分；而對于后者來說，其作用是實現電流源的交直流變換，電感作為直流回路的濾波部分。另外，它還具備“整流”功能，即能夠對變流器或者逆變器生成的“平波回路”進行清除，同時還具有“逆變器”功能，即能夠使原有的直流功率轉變為交流功率。
圖1 變頻器原理圖
2.1.2 變頻器的選擇。系統的核心器件之一便是變頻器，因此，變頻器的合理選取對于整個系統來說尤為重要。為了對變頻器進行合理選擇，首先需要我們對其負載特性進行研究。
在選取變頻器時需要堅持以下原則：a.以其負載特性為依據來對變頻器進行選取。b.應以實際電機電流值為重要指標來對變頻器進行選取。c.由于電路跳閘現象時常會因紋波電流的作用而發生，因此選取大容量變頻器是十分必要的。d.在度高速電動機變頻器進行選取時，需要選取具有更大體積的變頻器。
MM440 為本文所選取的變頻器類型，此種變頻器的安裝過程十分簡單，同時操作起來十分方便，能夠實現對系統的各種保護。
2.2 PID 控制簡介。閉環控制以及開環控制是PID 控制的兩種形式。對于開環控制來說，控制器的輸出值并不會受到被控對象的輸出值的影響。在該系統的運行過程中，并不要求被控量必須進行信息反饋，以此來形成閉環系統。
本論文采用的控制形式為閉環控制。反饋閉環控制的核心環節。通過反饋控制便可實現對控制對象的自動化控制，本文所運用的PID 控制也屬于反饋控制，反饋有多個部分構成，其中主要有測量、比較以及執行等部分。第一，通過傳感器來完成對相應數值的測量，在于期望值做對比，將其差值反饋到輸入之中。比例-微分-積分控制是PID 控制的正真含義。
圖2 PID 系統控制原理圖
2.3 溫度傳感器。溫度傳感器是一種對溫度起到轉化作用的器件，它能夠將溫度以一定的信號傳遞出去。對溫度的測量過程離不開溫度傳感器的作用，其種類異常豐富。
在本文的研究過程中，PT100 為本文所選取的溫度傳感器類型。該傳感器的阻值與溫度存在正相關關系。工業領域對此類傳感器進行了大規模使用，其基本原理為：當環境溫度為0 時，P T100 的阻值為100Ω，當溫度不斷上升時，PT100 的電阻值也會均勻上升。
表1 PT100 溫度與相應阻值對應表
2.4 PLC 的選擇。可編程控制器是電子系統中的一類，通過它便可實現數字運算操作，在工業領域內，也可由它來完成相應的數字化運算。可編程存儲器是其核心結構，內部所執行的一系列運算過程都可通過相關指令的執行來完成，其輸入和輸出既可以是模擬信號，也可以是數字信號，各類機械、生產都可由其進行控制。PLC及其周邊設備是構成工業控制體系的重要環節，再對其進行設計之時，也應注重對其拓展能力的開發[4]。
2.5 中央空調的總體硬件設計。在對本系統進行設計時，共選用的冷凍機主機數目為兩臺，冷凍水水泵數目為六臺，其中備用水泵有三臺。以冷凍水出口溫度為依據，冷凍機便可實現對水溫的自動調控，如果水溫在7 度以上，則制冷機便能順利工作，如果小于7度，則制冷機停止轉動。西門子S-200 為本系統所運用的控制器，226 為所選用CPU 的型號。通信接口引用到了可編程控制器之中，線纜的通訊過程可由該接口來完成。變頻器不僅能夠對冷凍泵的工作頻率進行控制，同時還能對其工作臺數進行控制。
3 中央空調軟件設計
3.1 西門子S7-200。在本次設計的編程過程中所運用的編程軟件STEP7-micro/win32 v4.0，它由西門子公司開發生存。該軟件能夠以梯形圖的形式來對程序進行編寫。現實中的電氣控制原理圖便與梯形圖十分相像，所以讀者可輕易對程序進行解讀，該軟件一經問世便取得了社會各界的廣泛好評，并將其運用到了各個領域之中。STEP7 軟件有很多的優點，首先是調試功能非常強大，STEP7可以在線讀取數據，并且還可以在讀取數據的過程中修改數據，使得很多龐大而又復雜的程序的調試變得簡單很多。
在對編程軟件STEP7 進行運用之后，便可實現離線編程，即通過對梯形圖的編輯來對相關呈現進行描述，當編譯完成后便可將電纜轉接到PLC 內存之中，然后對下載程序進行執行，同時在對程序進行調試時，還可實現對各個程序變量的在線監視，這使得調試環節變得更加簡潔。
表2 PLC的I/O分配表
3.2 PLC 的編程。本次PLC I/O 分配表（表2）。
4 結論
本文主要介紹空調自動化檢測系統，對空調系統進行簡要的分析，然后將系統設計的步驟進行詳細的分析，希望對PLC 有更深入的認識。
