基于现场总线的厂房空调设备自动化系统设计

摘要

大型工厂空调系统特点为:设备种类多、安装位置分布广、各分系统即自独立运行又相互关联。为实现集中监测、控制的目的，充分利用西门子强大的通信功能，基于西门子S7-200、S7-300系列PLC，利用西门子PPI协议、MPI协议，现场总线Profibus DP协议，将各分站子系统如:空调控制系统、冷却塔控制系统、冷冻泵、冷却泵控制系统连成一个网络。同时利用工业通信协议(Modbus RTU)把冷冻主机控制系统联接到整体系统中。实现工厂空调系统、冷冻水系统、冷却塔系统、空调通风系统的整体在上位机上集中显示各项信息:如工厂各空调的温度、湿度，阀门、风机、水泵、冷冻主机的状态信息，并集中对这些设备进行控制，实现系统设备远程启动、停止的控制功能，同时当某设备发生故障时，相关设备进行应急保护控制。同时显示对应报警及设备故障位置，并提供解决故障的方法和物品。使这些设备得以安全、可靠、高效地运行，最大限度地满足业主对现代化厂房管理的需求。在满足生产条件的基础上创造安全、健康、舒适宜人的优良环境，达到既满足生产环境、又节省人力资源、提高管理效率的目的。
　　 基于PID运算，利用变频器、比例积分阀控制加热热量、冷冻水水量的柔性调节，实现节能，同时通过监测冷冻水水量、水温的变化，得出适时冷源需求量，利用通信控制冷冻主机的运行数量，要求冷冻主机系统适时“生产”相应的冷源。从根本上杜绝冷冻主机冷源超现场实际需求的浪费，达到节能目的。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 论文研究背景

1．2 选题依据

1．3 主要研究内容

第二章 新系统总体概况

2．1 项目简介

2．2 冷冻水系统图

2．3 项目主要设备及其参数

2．3．1 空调及新风机参数

2．3．2 冷冻主机参数

2．3．3 冷冻泵、冷却泵参数

2．3．4 冷却塔规格参数

2．4 项目控制及节能的要求

第三章 系统通信网络实现

3．1 网络通信的建立

3．1．1 西门子PPI通信协议

3．1．2 MPI协议

3．1．3 工业总线Profibus DP通信协议

3．1．4 工业总线Modbus RTU通信协议

3．2 通信系统结构

第四章 系统PLC自控功能实现

4．1 可编程控制器现状及发展趋势

4．2 空调PLC自控原理

4．3 系统自控I/O点表

4．4 PLC数模转换

4．4．1 PLC A/D转换原理

4．4．2 PLC D/A转换原理

4．4．3 模拟量数值同工程量数值之间的转换

4．5 空调自控实现

4．6 比例积分阀温湿度PID控制实现

4．6．1 PID控制原理与程序流程

4．6．2 PID调节器

4．6．3 PLC可编程控制器数字PID控制器

4．6．4 PLC可编程控制器采样周期的选择

4．6．5 数字PID控制的参数选择

4．6．6 PLC可编程控制器温湿度控制工程实现

4．6．7 给定值和被控量处理

4．6．8 自动/手动切换

4．7 空调风机同冷冻系统联动控制逻辑

4．8 冷冻主机自控逻辑

第五章 某工厂空调节能监控系统触摸屏组态设计

5．1 现场集中控制实现

5．1．1 触摸屏基本工工作原理

5．1．2 本项目触摸屏选择

5．2 上位机远程监控功能实现

5．3 某工厂上位机远程监控组态实现

第六章 利用变频器、能量需求实现节能要求

6．1 中央空调系统的工作原理与一般组成结构

6．2 风机、水泵节能调节原理

6．2．1 能否冷冻系统变频节能判断

6．2．2 冷冻泵PID设定界面

6．3 冷冻主机节能控制

6．3．1 群控系统减机策略

6．3．2 群控系统减机策略

6．4 冷却塔节能控制

6．4．1 冷却塔群控系统加机策略

6．4．2 冷却塔群控系统加机策略

6．4．3 冷却塔风机频率PID控制

第七章 结论

参考文献

致谢