基于PLC模糊控制的厂房空调控制系统设计-论文.pdf

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1、长江大学学报(自科版)2o14年3月号理工上旬刊第11卷第7期JournalofYangtzeUniversity(NatSciEdit)Mar．2O14，Vo1．11No．7基于PLC模糊控制的厂房空调控制系统设计杨志方，彭新显，孙小兵，危必波(武汉工程大学电气信息学院，湖北武汉430205)[摘要]基于PLC模糊控制设计了一套厂房空调控制系统，该系统由西门子$72ooPIC和2台Smart700触摸屏以及MM430变频器组成电气柜上的触摸屏和远程操作触摸屏通过RS485与PLC通信，2组MM430变频器与PIC采用UUS协议通信

2、。实际应用表明，该系统可以根据环境的不同分别在夏季模式或冬季模式下对被控温度参数和运行状态进行实时动态显示和调；能在手动模式下通过工频控制各工作机组，在自动状态下通过触摸屏实现对空调系统的远程控制。[关键词]空调系统；模糊控制；S7200PLC；Smart700触摸屏；MM430变频器；UUS协议[中图分类号]TP273．4；TU83J．4[文献标志码]A[文章编号]1673—1409(2014)07—0061—03随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，人们对工作和生活环境的要求也越来越高。为人们提供舒适的工作环境，确保机

3、组以最佳性能运行是工厂空涮系统的基础目标。现在有许多工厂的空调系统对环境变化时温度的调控不迅速，使人产生不舒适感，导致机器经常在过热或过冷的环境中运行及调控方式不节能等诸多问题Ⅲ。为此，笔者对基于PIC模糊控制的厂房空调控制系统进行了设计。系统组成及工作原理1．1系统组成厂房空调系统框架图如图1所示。冬季采暖热回风风机源引至辅汽联箱，经减温减压至3kgf／cm的饱和蒸汽；夏季制冷源引至集中制冷站的2台约克厂I慧集控室／电子间YCWJ型冷水机组(一运一备)的冷冻水。回风风压器机从集控室／电子间抽出的空气与新风风机从外界送风⋯机机组．l

4、、-=三=／抽进的新空气混合，经过冷水循环冷却或高温蒸汽鬣铙Ic·．口加热，，，由送风风机再抽入到集控室／电子间。此外，利用送风风机的转速变化控制送风量的大小，由此冷水蒸汽敞枞调节集控室／电子间的温度。1．2212作原理图l厂房空调控制系统框架图系统控制结构图如图2所示。该系统由2台Smart700触摸屏、西门子S7200PLC和特殊功能模块以及MM430变频器组成，以S7200PLC为控制核心，其Porto口通过USS协议控制2个MM430变频器，其中变频器1可以在变频模式下控制集控室风机电机1或2，变频器2可以在变频模式下控制电

5、子间风机电机1或2，通过PIC控制各回路的通断来选择工作机组；在工频模式下，同样可以通过PLC实现对任意一个风机电机的控制。Port1口通过RS485总线和机柜上的触摸屏通信，远程控制的触摸屏通过EM277扩展的Porto口采用RS485总线与PIC通信。该系统的所有控制指令都由2台Smart700触摸屏发出，其中一台触摸屏位于电气柜上，用于切换手动工频模式和自动变频模式。在手动工频模式中，可以分别工频启停集控室和电子间的工作机组1#或工作机组2#，并可以实时显示当前集控室和电子间的温度和湿度；在自动变频模式中，可以对集控[收稿日期

6、]2013—10—20[作者简介]杨志方(1970一)，男，硕士，副教授，现主要从事嵌入式系统及工业控制技术等方面的教学与研究工作。第11卷第7期杨志方等：基于PLC模糊控制的厂房空调控制系统设计·63·~20mA电流信号。集控室和电子间采集到的温度数据A分别存放在模拟输入量AIW4和AIW8中，湿度数据B分别存放在模拟输入量A1w6和A1w10中，温度、湿度的测量数据A、B与T(实际温度)、P(实际湿度)之间的换算关系如下：T一(1)注：(￡)为给定温度值；(f)为输出温度值。B-——6400图5模糊PID控制系统结构图lDw一—

7、一(2)由于从温湿度传感器读来的数据为整型，如果单一的直接做整型的减法和除法，每进行一次运算都会把小数丢掉，这样对系统的精度会产生一定影响，甚至会造成系统不稳定。所以，先把整型通过I—DI转换为双整型，再通过DI—R转换为实数型，对数据进行实数型的运算(见图5)。3．2模糊PID算法考虑到工厂温度的多变化、干扰大、非线性等特点，该系统采用模糊PID(Fuzzy-PID)控制算法，其基本原理是首先找出PID的3个参数(K、K。和K。)与温度偏差e()和温度偏差变化率△“之间的模糊关系，然后在运行中连续检测e()并计算△，最后利用模糊控

8、制原理对PID的3个参数进行在线修改以满足在不同e(￡)和△“时对控制器参数的不同要求，从而使被控对象具有良好的动、静态性能L4]。模糊PID控制系统结构如图5所示(执行机构采用MM430变频器，集控室和电子间温度为被控对象)。3．3