目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1緒論 1\o"CurrentDocument"1.1設計說明 1\o"CurrentDocument"1.2設計思路 2\o"CurrentDocument"1.2.1系統原理圖 2\o"CurrentDocument"PLC設計思路 2\o"CurrentDocument"MATLAB仿真 4MATLAB簡介 4\o"CurrentDocument"Simulink 4\o"CurrentDocument"啟動 4Simulink仿真 4\o"CurrentDocument"2.3試湊法確定PID參數 5\o"CurrentDocument"2.4仿真結果圖 6\o"CurrentDocument"PLC設計 8S7-200選型 8\o"CurrentDocument"CPU選型 8\o"CurrentDocument"EM235 8I/O分配 93.3梯形圖 10\o"CurrentDocument"3.3.1主程序 103.3.2調用程序 113.3.3中斷程序 13\o"CurrentDocument"4組態界面設計 155總結 16\o"CurrentDocument"參考文獻 171緒論1.1設計說明隨著變頻技術的發展和變頻器在水泵上的廣泛應用，變流量空調水系統成為工程師設計空調水系統的首選而且在實踐應用中已經取得了很好的節能效果。冷凍水泵變頻方式主要分為壓差控制和溫差控制，本次課程設計主要是冷水機組中冷凍水定溫差控制系統設計，在分、集水處分別設置溫度傳感器，通過檢測供回水溫差控制，得到結果后調節閥門開度，從而實現冷凍水的溫差控制。本次課程設計師空調冷凍水溫差控制系統的設計，核心控制閥門的開度，方法為PID控制。要實現PID控制，首先必須要用MATLAB中的Simulink確定值，并且滿足調節時間小于8S，超調量低于5%，然后對PLC進行I/O分配，將值代入編寫梯形圖，從而實現閥門開度的控制，最后進行的是組態王的設計，本人將主要負責使用MATLAB中的Simulink進行仿真。由于本人水平有限，設計中難免出現問題，還望老師能給出寶貴的意見。1.2設計思路1.2.1系統原理圖如圖1-1為冷水機組圖，分為冷卻水機組和冷凍水機組，冷卻水機組不予考慮，冷凍水機組循環為從集水器到制冷機，再到分水器。在設計溫差控制系統的情況下，只需要設計兩個溫度傳感器，一個泵和一個閥門即可滿足要求。圖1-1冷水機組監控圖1.2.2PLC設計思路

圖1-2PLC設計思路PLC設計思路如圖1-2所示，兩個溫度傳感器分別檢測供回水溫度，并與控制器溫差控制值進行比較，用PID進行調節。當設定值大于檢測值時，通過變頻器減少頻率，從而減小閥門的開度；當設定值小于檢測值時，通過變頻器增大頻率，從而增大閥門的開度。因此采用定溫差控制系統，最大溫差為10攝氏度，設定溫差為5攝氏度。2MATLAB仿真MATLAB簡介MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業數學軟件，用于算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。有四大特點：高效的數值計算及符號計算功能，能使用戶從繁雜的數學運算分析中解脫出來；具有完備的圖形處理功能，實現計算結果和編程的可視化；友好的用戶界面及接近數學表達式的自然化語言，使學者易于學習和掌握；功能豐富的應用工具箱（如信號處理工具箱、通信工具箱等），為用戶提供了大量方便實用的處理工具。SimulinkSimulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態系統建模、仿真和綜合分析的集成環境。在該環境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統。Simulink具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優點，并基于以上優點Simulink已被廣泛應用于控制理論和數字信號處理的復雜仿真和設計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于Simulink。2.2.1啟動1） 在MATLAB命令窗口中輸入simulink結果是在桌面上出現一個稱為SimulinkLibraryBrowser的窗口，在這個窗口中列出了按功能分類的各種模塊的名稱。當然用戶也可以通過MATLAB主窗口的快捷按鈕來打開SimulinkLibraryBrowser窗口。2） 在MATLAB命令窗口中輸入simulink3結果是在桌面上出現一個用圖標形式顯示的 Library:simulink3的Simulink模塊庫窗口。兩種模塊庫窗口界面只是不同的顯示形式，用戶可以根據各人喜好進行選用，一般說來第二種窗口直觀、形象，易于初學者，但使用時會打開太多的子窗口。Simulink仿真創建模型的步驟：首先根據需要從模塊庫添加所需的模塊，然后將模塊進行連接，最后雙擊示波器模塊，打開Scpoe窗口。雙擊窗口菜單中的Simulation>Start，執行仿真。一個典型的SImulink模型包括以下三種類型的元素：信號源模塊、被模擬的系統模塊和輸出顯示模塊。信號源為系統的輸入，它包括常數信號源、函數發生器和用戶自己在MATLAB中創建的自定義信號。系統模塊作為中心模塊是Simulink仿真建模所要解決的主要部分。系統的輸出由顯示模塊接受。輸出顯示的形式包括圖形顯示、示波器顯示和輸出到到文件或MATLAB工作空間中三種。輸出模塊主要在Sinks庫中。如圖2-1為仿真連線圖，傳遞函數為G(s)=-^-eos1+2s圖2-1仿真連線圖2.3試湊法確定PID參數增大比例系數，一般將加快系統的響應，在有靜差的情況下有利于減小靜差。但過大的比例系數會使系統有較大的超調，并產生振蕩，使穩定性變壞。增大積分時間。有利于減小超調，減小振蕩，使系統更加穩定，但系統靜差的消除將隨之減慢。增大微分時間亦有利于加快系統響應，使超調量減小，穩定性增加，但系統對擾動的抑制能力減弱，對擾動有較敏感的響應。在湊試時，可參考以上參數對控制過程的影響趨勢，對參數實行先比例，后積分，再微分的整定步驟。首先只整定比例部分。即將比例系數由小變大，并觀察相應的系統響應，直到得到反應快，超調小的響應曲線。如果系統沒有靜差或靜差已小到允許范圍內，并且響應曲線已屬滿意，那么只須用比例調節器即可，最優比例系數可由此確定。如果在比例調節的基礎上系統的靜差不能滿足設計要求，則須加入積分環節。整定時首先置積分時間。為一較大值，并將經第一步整定得到的比例系數略為縮小（如縮小為原值的0.8倍），然后減小積分時間，使在保持系統良好動態性能的情況下，靜差得到消除。在此過程中，可根據響應曲線的好壞反復改變比例系數與積分時間，以期得到滿意的控制過程與整定參數。若使用比例積分調節器消除了靜差，但動態過程經反復調整仍不能滿意，則可加人微分環節，構成比例積分微分調節器。在整定時，可先置微分時間為0。在第二步整定的基礎上，增大，同時相應地改變比例系數和積分時間，逐步試湊，以獲得滿意的調節效果和控制參數。調節后PID參數如圖2-2所示。P=1.3、1=0.57、D=-0.1。圖2-2PID參數確定圖2.4仿真結果圖仿真結果如圖2-3所示，通過計算，調整時間為3.6S，超調量為4.1%，

負荷調整時間8S以內，超調量5%以內的要求。圖2-3仿真結果圖3PLC設計S7-200選型CPU選型S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴展單元。其系統構成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。S7-200系列的基本單元如表3-1所示。表3-1S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元型號輸入點輸出點可帶擴展模塊數S7-200CPU221640S7-200CPU222862個擴展模塊S7-200CPU22414107個擴展模塊S7-200CPU224XP24167個擴展模塊S7-200CPU22624167個擴展模塊根據原理圖的輸入輸出點數可知，此次CPU選擇的是CPU224。EM235本次課程設計所用的模擬塊是EM235,EM235的電路圖如圖3-1所示，它具有四個模擬輸入量和一個模擬輸出量。座位通用的模擬量轉換單元，EM235能適用許多規格的輸入、輸出量需求。 從輸入來看，無論傳感器輸出是電壓量，還是電流量都可以接入，如圖3-2，電壓量有單極性、雙極性兩類規格及毫伏到伏多個電壓變化等。模擬輸出既可以使電流量，也可以使電壓量，為通用電量變化范圍，能滿足各類執行器件的需要。4路輸入模擬量地址分別是AIW0、AIW2、AIW4、AIW6；1路輸出模擬量是AQW0。

圖3-1EM235電路圖電諫變送作IRAA卜廠曲小HCOU-圖3-1EM235電路圖電諫變送作IRAA卜廠曲小HCOU-麗門口nnnn圖3-2EM235接線圖I/O分配I/O地址分配如表3-2所示

表3-2I/O點分配表輸入點對應信號輸出點對應信號I0.0水泵的起動按鈕Q0.0水泵I0.1水泵的停止按鈕EM235分配點如表3-3表3-3EM235分配點輸入點對應信號輸出點對應信號AIW0供水溫度AOW0閥門開度AIW2回水溫度3.3梯形圖3.3.1主程序圖3-3主程序梯形圖主程序梯形圖如圖3-3,由泵的啟停和子程序的調用2部分組成，語句表由PLC編程軟件導出，如下：LD SM0.1CALLSBR0LD I0.0

OANOANI0.1Q0.03.3.2調用程序NetworkCommentSMLI.1SMLI.1MOV.RENENO-0.1-INOUT—-VD124INT_O:INTO-10-INT_O:INTO-10-INTEMNTMOV_BENENO200-INOUT—-SMB34ATCHENENO—ENI)SymbolAddressCommentINT_OINTOINTERRUPTFIULITINECOMMENTS圖3-4調用程序圖3-4為調用程序，由于設定溫差為5攝氏度，最大溫差為10攝氏度，設定值占最大值的50%，因此將0.5給VD104，值給VD112、值給VD120、值給VD124，調節時間值給VD116，周期200ms給SMB34，語句表如下:LDSM0.1MOVR0.5,VD104MOVR1.37,VD112MOVR3.6,VD116MOVR0.57,VD120MOVR-0.1,VD124MOVB200,SMB34ATCHINT0,10ENI

3.3.3中斷程序

圖3-5中斷程序圖圖3-5為中斷程序圖，是將檢測的模擬量AIW0、AIW2進行PID輸入參數的標準化處理、PID輸出值向實際值的轉換過程，之后輸出AQW0,語句表如下：LDSM0.0MOVD0,AC0ITD AIW0,AC0ITD AIW2,AC1-R AC1,AC0DTRAC0,AC0/R 32000.0,AC0MOVRAC0,VD100LDI0.0PIDVB100,0MOVRVD108,AC0*R32000.0,AC0TRUNCAC0,AC0MOVWAC1,AQW04組態界面設計組態王開發監控系統軟件是眾多組態軟件里面的一種，組態王是一個具有豐富功能的HMI/SCADA軟件。可用于工業自動化的過程控制和管理監控。它提供了集成、靈活、易用的開發環境和廣泛的功能，能夠快速建立、測試和部署自動化應用，來連接、傳遞和記錄實時信息。使用戶可以實時查看和控制工業生產過程。該系統是中文界面，具有人機界面友好、結果可視化的優點。對用戶而言，操作簡單易學且編程簡單，參數輸入與修改靈活，具有多次或重復仿真運行的控制能力,可以實時地顯示參數變化前后系統的特性曲線，能很直觀地顯示控制系統的實時趨勢曲線