发布时间 : 星期二 文章基于PLC的中央空调温度器控制系统毕业设计论文更新完毕开始阅读
图3.3 异步电动机变频调速控制特性
在中央空调温度控制器水系统中，最主要的运行设备是水泵。水泵调速运行节电的理论之一是水泵学比例律。幽水泵学比例律可知，对于同一台水泵，当以不同转速运行时，水泵的流量Q，扬程H，轴功率P与转速n有如下关系[10]
(3.5) (3.6)
(3.4)
由以上公式知，转速与流量成正比，与扬程的平方成正比，与轴功率立方成正比。所以，当转速降低时，功率的减少要远比流量的减少量大的多，通过控制频率的变化，来控制流量的大小，这就是变频控制的核心思想。
这种控制方式相比传统的控制方法有很多的优点： a这种控制的启动为软启动，对电网的稳定性影响比较小。 b调速的范围较广。 3.1.3 变频器的选择
变频器是系统的一个关键的器件，所以选择正确的变频器是非常重要的。要选择变频器，我们首先要熟悉变频器的负载特性。
变频器的选择原则：
⑴根据负载特性选择变频器。
⑵选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据。
⑶容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象，所以应选择比通常容量稍大的变频器。
⑷选择用于高速电动机的变频器时，应比普通电动机的变频器稍大一些。 本设计采用SIEMENS公司的MM400作为变频器。MICROMASTER 440 相比普通的变频器相比应用更加的广泛，有更高的动态响应。这些优点可以是系统有一致的高驱动性能。
MM440有很多的优点：易于调试；易于安装；可由IT电源供电；响应是快速并且可重复；很广的参数的范围；电缆连接简便；模块化设计，配置灵活；有多个继电器输出；2 个模拟输出；开关频率高，降低电动机运行的噪音；具有多个模拟量输；详细的变频器状态信息和完整的信息功能。
MM440保护功能：过压欠压保护；变频器过温保护；使用PTC通过数字输入实现电动机过热保护；接地故障保护；短路保护；闭锁电动机保护；防止电动
机失速；参数联锁。 3.1.4 使用注意的问题 ⑴物理环境
①工作温度。变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为0～55。
②腐蚀性气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大，会腐蚀元器件的引线、印刷电路板，并且会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能，在这种情况下，应把控制箱制成封闭式结构，并进行换气。
③振动和冲击。除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。
④变频器应该安装在控制柜内部。变频器最好安装在控制柜内的中部；变频器要垂直安装，正上方和正下方要避免安装可能阻挡排风、进风的大元件。
⑤如果特殊用户在使用中需要取掉键盘，则变频器面板的键盘孔，一定要用胶带严格密封或者采用假面板替换，防止粉尘大量进入变频器内部。 ⑵电气环境
①防止电磁波干扰。变频器周围产生了很多干扰电磁波，电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。
②防止输入端过电压。如果输入端高电压作用时间长，会使变频器输入端损坏，所以，在实际运用中，要核实变频器的输入电压、单相还是三相和变频器使用额定电压。
3.2 电机的软启动原理及应用
3.2.1 软启动的介绍
电机的电压从零慢慢升高到标准电压，这个过程中的启动电流就有传统控制的不可控制变为可控，而且还可以进行调整，从而使整个过程中不会产生冲击转矩，对系统的影响较小。
软启动器是一种集电机软起动、软停车、多种保护功能于一体的电机控制装置。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。
3.2.2 软启动工作原理
软启器的调压器是三相反并联晶闸管，它是被接在电动机定子和电源之间。这种电路与三相全控桥式整流电路很相似。软启动控制电机时，晶闸管输出电压不断增大，从而是电动机的转速逐渐增加，最后晶闸管完全导通，使电动机工作在额定电压下进行工作，从而实现平滑启动。当电机的转速达到要求的转速时，软启动的过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，给电动机提供正常的额定电压，从而降低晶闸管的热损耗，来延长软启动器的使用寿命，并且可以避免电网受到谐波污染[3]。 3.2.3 软启动的优点
⑴电网电压产生波动，影响电网中其他设备的正常运行
交流电机在额定电压下直接起动时，起动电流会是额定电流的的4～7倍，电机容量较小时对电网那个的影响比较小，但是当电机的很大时，4～7被的额定电流会是电网的电压几句下降，使同一个电网的其他设备的正常运行受到影响。在软起动器启动时，起动电流会是额定电流的2～3倍，在电网允许的波动范围之内，对其他设备的影响很小。 ⑵降低电机寿命，伤害电机绝缘
4～7倍的额定电流产生的很多的焦耳热，作用于导线外绝缘，从而使绝缘老化，进而降低电机的使用寿命；4～7倍的额定电流所产生的机械力会使导线之间产生摩擦，也会使寿命降低；高压开关合闸时，触头会产生抖动，这会在电机定子绕组上造成操作过电压，操作过电压有时会达到额定电压的6倍以上，这样的高压会对设备造成损坏，影响使用寿命。 3.2.4 软启动与变频器的对比
软起动器和变频器是两种不同用途的产品。软起动器按其工作原理就是一个调压器，当电机起动时，降低输出电压，但是频率并不会发生改变。变频器也有软启动功能，但是变频器是通过改变电源频率来实现的，不会降低电压。
本次设计中，将软启动器和变频器一起配合使用，由变频器带动一台水泵变速运行，一个软启动器控制其他电机的操作，由变频器控制的水泵可以定时轮换使各泵运行的时间相均衡，从而时各台水泵的寿命得到延长。
3.3 PLC选型
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设
计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计[4]。
3.3.1 PLC的工作原理
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
一，输入采样阶段。在扫描周期内，PLC定时将现场的全部有关信息采集到控制器中，通常在扫描周期的开始或结束时进行定时采集，这一阶段称为输入采样阶段。在这个阶段，可编程以扫描方式读入所有状态和数据，并将它们存入相应的单元内。
二， 用户程序执行阶段。在用户程序执行阶段，PLC按由上而下，从左到右的顺序扫描由触点构成的控制线路并进行逻辑运算
三，输出刷新阶段
在用户程序执行结束后，可编程控制器就进入输出刷新阶段，会根据运算的结果来刷新对应的逻辑线圈在系统存储区中相对应的状态，或者刷新输入输出映象区中对应位的状态。
图3.4 可编程控制器与其他设备的连接
3.3.2 西门子S7—200介绍
本设计采用S7-200可编程控制器。S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测。S7-200系列的可编程控制器具有很强大