PLC 设计与调试
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课程设计报告内容
课程设计报告内容、格式各专业根据专业不同统一规范，经教研室主任审核、主 管院长审批备案。 注： 1. 课程设计任务书和指导书在课程设计前发给学生，设计任务书放置在设计报告封面后和正文目录前。 2. 为了节省纸张，保护环境，便于保管实习报告，统一采用A4 纸，实习报告建议双面打印（正文采
用宋体五号字）或手写。
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12/13学年第二学期
PLC应用技术 课程设计任务书
指导教师：蔡长青 张卓 班级：自动化1141、2班 地点：PLC512教室 课程设计题目： 基于PLC控制的中央空调系统
一、 课程设计目的
本课程设计的目的在于培养学生运用已学的PLC控制技术的基础知识和基本理论，加以综合运用，进行PLC控制系统设计的初等训练，掌握用PLC进行系统控制设计的原则、设计内容和设计步骤，为从事PLC相关的毕业设计或今后的工作需要打下良好的基础。
二、 课程设计内容（包括技术指标）
1、控制面板介绍
空调的控制面板如上图所示，使用时，按动启动按钮，根据使用者的需求从左到右依次选择工作模块。
（1）制冷制热模块的选择是根据人的操作决定，同时可以选择吹风，定时模式，温度比较是PLC中自动进行的。
（2）当室内温度达到设定温度值时，通过PLC自动控制，室内风机停止，当室内温度重新超出设定温度值时，室内风机自动启动。
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（3）启动定时器时，当定时时间到，室内外风机停止工作。
（4）通过变频器控制风机转速，达到变频控制目的，实现最优控制。 2、中央空调系统工作过程
首先启动冷（热）水泵，当通水管道充满水后，延时启动压缩电机，实现初步节能与安全。此时中央空调启动，可以实现单独房间的控制。
打开房间1开关，室内风机先启动，通过定时器延时控制一段时间，启动室外风机，自动进行温度比较，启动定时器，定时时间到，室内外风机关闭。
打开房间2开关，室内风机先启动，通过定时器延时控制一段时间，启动室外风机，自动进行温度比较，启动定时器，定时时间到，室内外风机关闭。
打开房间3开关，室内风机先启动，通过定时器延时控制一段时间，启动室外风机，自动进行温度比较，启动定时器，定时时间到，室内外风机关闭。
注：不同房间单独独立控制不受外部干扰。
3、交流电机正反转控制
交流电机由变频器来控制转速，转速分为四级：1200r/min，800r/min，600r/min，400r/min。 4、传感器
温度传感器：用于室内温度的高低 编码器：用于检测电机的转速
三、课程设计原则
1、尽可能地满足被控对象的控制要求；
2、在满足控制的前提下，力求使控制系统简单、经济； 3、保证控制系统安全可靠；
4、考虑到被控对象的改进，在选择PLC的I/O数量时，应适当留有余量。 四、课程设计步骤
1、对控制系统任务和要求作深入的调查研究，明确控制任务； 2、选择和确定用户I/O设备
根据传统控制线路，确定出PLC改造所需的各种输入/输出设备，即各种按钮、
开关、继电器和接触器等。
3、确定系统整体设计方案，选择PLC型号
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确定系统整体设计方案十分重要，要在全面了解控制要求的基础上确定电气控
制方案。根据所选用的电器或元件的类型和数量，计算所需PLC的输入/输出点数，选择合适的点数。由于本设计中只涉及到开关量，因此在选择PLC型号时，只需考虑I/O点数，并有一定的余量（10%~15%）选择小型PLC。 4、控制系统的硬件设计 （1）主电路的设计；
（2）确定出输入、输出信号，画出PLC的I/O接线图。 5、控制系统的软件设计
（1）首先分别设计出全自动洗衣机各部分的控制软件梯形图； （2）整体控制软件梯形图设计。 6、联机调试； 7、撰写设计说明书。 五、时间安排 时间 第15周 周一 周二 周三 周四 周五 第16周 周一 周二 周三 周四 周五 内容 集中讲解课程设计要求，分配设计题目，明确任务和具体安排 调研、查阅资料、给出设计方案 检查设计方案， 调整设计方案 上机调试 上机调试 上机调试 写课程设计报告 老师对报告进行初步检查 答辩 备注 六、 基本要求
（一）课程设计报告
1．控制流程图一张（A4）（手绘）
2．控制系统硬件设计图一张；（A4）（手绘） 3．控制系统软件梯形图一张；（A4）（手绘） 4．设计说明书一份，包括以下内容 1) 写出设计计划和基本步骤。
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2) 写出控制要求并画出设计流程图。 3) 画出I/O分配表和I/O接线图。 4) 画出具体设计的梯形图，并加以注释。 5) 写出调试过程和结果。 6) 写课程设计小结。 （二）成绩评定标准
对学生进行全面考核，重点考核设计图纸、说明书质量；独立思考、独立工作
能力，综合运用知识的能力；平时的工作态度及表现；答辩情况。
最后按平时表现、报告质量、答辩成绩，其权重分别为0.2、0.4、0.4综合评
定成绩，分优、良、中、及、不及格五个等级。 组长：李志萍 副组长：祁宇晗
组员：高海风 、王勇 、冯元胜 、邢洋 任务分配 任务一 资料准备 任务二 总体设计 任务三 绘图 任务四 绘制梯形图 任务五 调试 王勇 祁宇晗 李志萍 冯元胜 邢洋 王勇 高海风 冯元胜 邢洋 祁宇晗 李志萍 高海风 祁宇晗 李志萍 冯元胜 邢洋 高海风 冯元胜 任务六 报告排版 文档
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摘 要
中央空调现已广泛的应用在各大商场、办公大厦等场所中，传统控制系统中在控制较适宜的温度的同时，却消耗了大量的能量。如今，人们越来越重视中央空调的舒适性和节能性，本文重点研究了中央空调冷冻泵机组控制系统，为舒适的生活工作环境及有效节能提供了技术条件。
本文首先介绍了中央空调的结构和工作原理，总结了传统中央空调的缺点，即冷冻泵、冷却泵不能自我调节负载，长期处于满负荷运行，造成了极大的能源浪费，随着变频技术日趋成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量达到节能目的。该系统采用西门子的S7—200PLC作为主控制单元，利用传统 PID 控制算法，通过西门子 MM440 变频器控制水泵运转速度，保证系统根据实际负荷的情况调整流量，实现恒温控制，同时又可以节约大量能源。
通过对中央空调的理论分析，验证了以出回水温差为根据对其进行变流量控制的可靠性。对变频控制系统进行了设计，为实现温度信号远距离传送，设计了基于 USS 协议的RS-485总线通讯的网络。通过西门子 TD200 文本显示器实现人机界面的设计，最后使用 MCGS 工控组态软件进行了系统的组态设计研究。
关键词
中央空调； PLC； 变频器； PID；
Abstract
Central air conditioning has been widely used in major shopping malls, office buildings and other places, the traditional control system in the control of suitable temperature at the same time, it consumes a lot of energy.nowadays, people pay more and more attention to central air conditioning comfort and energy efficiency, this paper focuses on the research of central air conditioning refrigeration pump unit control system, for comfortable living and working environment and effective energy-saving provide technical conditions.
This paper introduces the structure and working principle of central air conditioning, summarizes the traditional central air-conditioning system shortcomings, namely refrigeration pump, cooling pump can not self
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regulation in long-term load, full load operation, causing great waste of energy, along with the frequency conversion technology is mature with each passing day, the use of frequency converter, PLC, digital to analog conversion module, temperature sensors and other devices the organic combination of form, thermoelectric closed-loop automatic control system, automatically adjust the pump output flow to achieve the purpose of energy saving. The system adopts Siemens S7-200PLC as the main control unit, by using the traditional PID control algorithm, through the MM440 Siemens inverter control pump speed, ensure the system according to the actual load adjusting flow, to achieve constant temperature control, but also can save a lot of energy.
Through the theoretical analysis on the central air conditioning, proved to a backwater temperature based on the variable flow control reliability. The frequency conversion control system was designed, in order to realize the temperature signal remote transmission based on USS protocol, the design of RS-485 bus communication network. Siemens TD200 text display is realized through the man-machine interface design, finally using the MCGS configuration software for system configuration design and research.
Keywords
Central air conditioning； PLC； frequency converter； PID；
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目录
1 绪论 ............................................................. 1
1.1中央空调的制冷原理 ........................................... 1 1.2 中央空调的制热原理 ........................................... 2 1.3中央空调的不同系统 ........................................... 3 1.4中央空调控制系统的发展 ....................................... 4 2 设计方案 ......................................................... 5
2.1控制系统的比较 ............................................... 5 2.2中央空调的主要指标 ........................................... 6 2.3检测电路 ..................................................... 6 2.4电机调速方式选择 ............................................. 6 3 系统硬件设计 ..................................................... 7
3.1控制系统组成（PLC） .......................................... 7 3.2 传感器 ....................................................... 7 3.3变频器介绍 ................................................... 8 3.4变频器的原理 ................................................. 9 3.5中央空调应用变频节能特点 ..................................... 9 3.6电动机介绍 ................................................... 9 3.8可编程控制器的选择 .......................................... 10 3.9可编程控制器的外围接线图 .................................... 11 3.10硬件实际连接示意图 ......................................... 11 4系统软件设计 ...................................................... 12
4.1PLC主程序流程图 ............................................. 12 4.2工作方式介绍 ................................................ 13 5 调试 ............................................................ 14
5.1现场联机 .................................................... 14 6. 总结 ............................................................ 15 致谢 ............................................................... 16 参考文献 ........................................................... 17 附录[1]中央空调控制系统电路图 ...................................... 18 附录[2]梯形图 ...................................................... 18 附录[3]元件清单 .................................................... 23
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1 绪论
中央空调系统由冷热源系统和空气调节系统组成。采用液体汽化制冷的原理为空气调
节系统提供所需冷量，用以抵消室内环境的冷负荷；制热系统为空气调节系统提供用以抵消 室内环境热负荷的热量。制冷系统是中央空调系统至关重要的部分，其采用种类、运行方式、结构形式等直接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理性。中央空调软化水设备应用范围：全自动软水器：可广泛应用于蒸汽锅炉、热水锅炉、交换器、蒸发冷凝器、空调、直燃机等系统的补给水的软化。还可用于宾馆、饭店、写字楼、公寓等生活用水的处理及食品、饮料、酿酒、洗衣、印染、化工、医药等行业的软化水处理。中央空调系统由冷热源系统和空气调节系统组成，制冷系统为空气调节系统提供所需冷量，用以抵消室内环境的冷负荷；制热系统为空气调节系统提供用以抵消室内环境热负荷的热量。
制冷系统是中央空调系统至关重要的部分，其采用种类、运行方式、结构形式等直接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理性。 1.1中央空调的制冷原理
气态制冷工质（如氟利昂）经压缩机压缩成高温高压气体后进入冷凝器，与水（空气
风冷式制冷系统（图）
进行等压热交换，变成低温高压液态。液态工质经干燥过滤器去除水份、杂质，进入膨胀阀节流减压，成为低温低压液态工质，在蒸发器内汽化。液体汽化过程要吸收汽化潜热，而且液体压力不同，其饱和温度（沸点）也不同，压力越低，饱和温度越低。例如，1kg的水，在绝对压力为0.00087MPa，饱和温度为5℃，汽化时需要吸收2488.7KJ热量；1kg的氨，在
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1个标准大气压力（0.10133MPa）下，汽化时需要吸收1369.59KJ热量，温度可抵达-33.33℃。因此，只要创造一定的低压条件，就可以利用液体的汽化获取所要求的低温。依此原理，汽化过程吸取冷冻水的热量，使冷冻水温度降低（一般降为7℃）。制冷工质在蒸发器内吸取热量，温度升高变成过热蒸气，进入压缩机重复循环过程。蒸气压缩式制冷系统主要分为水冷式和风冷式，如图2-1和图-2所示。 压缩机
水冷式制冷系统（图）
制冷压缩机是蒸气压缩式制冷装置的一个重要设备。制冷压缩机的形式很多，根据工作原理的不同，可分为两大类：容积式制冷压缩机和离心式制冷压缩机。常用的压缩机主要有活塞式压缩机、涡旋式、螺杆式以及离心式压缩机，如图2-3所示。
容积式制冷压缩机是靠改变工作腔的容积，将周期性吸入的定量气体压缩。常用的容积式制冷压缩机有往复活塞式制冷压缩机和回转式制冷压缩机。
离心式制冷压缩机是靠离心力的作用，连续地将所吸入的气体压缩。这种压缩机的转数高，制冷能力大。国外空调用氟利昂离心式制冷压缩机的单机制冷量高达30000kw。 1.2 中央空调的制热原理
压缩机吸入低压气体经过压缩机压缩变成高温高压气体，高温气体通过换热器把水温提高，同时高温气体会冷凝变成液体。液体再进入蒸发器进行蒸发，（蒸发器蒸发的同时也要有换热媒体，根据换热的媒体不同机器的型号结构也不同。常用的有风冷和地源。）液体经过蒸发器后变成低压低温气体，低温气体再次被压缩机吸入进行压缩。就这样循环下去，空调侧循环水就变成45-55度左右的热水了。热水经过管道送到需要采暖的房间，房间安装有风机盘管
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把热水和空气进行热交换实现制热目的。 1.3中央空调的不同系统 1）水系统工作原理
水冷中央空调包含四大部件，压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器，制冷剂依
次在上述四大部件循环，压缩机出来的冷媒（制冷剂）高温高压的气体，流经冷凝器，降温降压，冷凝器通过冷却水系统将热量带到冷却塔排出，冷媒继续流动经过节流装置，成低温低压液体，流经蒸发器，吸热，再经压缩。在蒸发器的两端接有冷冻水循环系统，制冷剂在此次吸的热量将冷冻水温度降低，使低温的水流到用户端，再经过风机盘管进行热交换，将冷风吹出。
2）风系统工作原理
新风的传输方式采用置换式，而非空调气体的内循环原理和新旧气体混合的不健康做法，户外的新颖空气经过负压方式会自动吸入室内，经过安装在卧室、室厅或起居室窗户上的新风口进入室内时，会自动除尘和过滤。同时，再由对应的室内管路与数个功用房间内的排风口相连，构成的循环系统将带走室内废气，集中在排风口“呼出”，而排出的废气不再做循环运用，新旧风形良好的循环。
3）盘管系统工作原理
风机盘管空调系统的工作原理，就是借助风机盘管机组不断地循环室内空气，使之通过盘管而被冷却或加热，以保持房间要求的温度和一定的相对湿度。盘管使用的冷水或热水，由集中冷源和热源供应。与此同时，由新风空调机房集中处理后的新风，通过专门的新风管道分别送入各空调房间，以满足空调房间的卫生要求。风机盘管空调系统与集中式系统相比，没有大风道，只有水管和较小的新风管，具有布置和安装方便、占用建筑空间小、单独调节好等优点，广泛用于温、湿度精度要求不高、房间数多、房间较小、需要单独控制的舒适性空调中。
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1.4中央空调控制系统的发展 （1）在单室内机的房间空调器方面
变频技术、微电脑和电子膨胀阀在空调器上的应用为空调器的智能控制创造了最基本的条件。我国自90年代初开始研究空调器的智能控制，现已研制出多种形式的变频空调器或智能空调器，对推进我国空调业的进步作出了贡献。西安交大朱瑞琪于1991年开始研究制冷空调设备的变频能量调节技术。李家朋针对我国房间空调器普遍采用单相压缩机的现状，探索开发出两相变频器，并应用电子膨胀阀进行变流量控制，利用16位微机并引进模糊概念提高空调器的控制功能，为变频空调器国产化作出了大胆的探索。李家朋在空调器舒适性和节能运行的控制中，提出了用表征房间热负荷大小的“热容C”和表征房间漏热程度的“热阻R”进行模糊辩识的方法。研究表明，用此方法研制的模糊控制空调器会按季节、气温、漏热情况等条件，自动地选择合适的工作模式，保证了空调环境的舒适度和制冷系统的节能要求。 （2）在多室内机的房间空调器(一机多挂系统)方面
由于多室内机空调器的节能和舒适性控制，涉及到必须对系统中的工质循环量和进入各室内机的工质流量加以严格精确地控制问题，它不仅与系统的控制有关，同时也与系统的设计有着密切的关系。在这方面，目前国内主要是在研制一拖二和一拖三空调器，根据其结构形式和运转特点可分为如下四种方式。
1)一台定速压缩机对应一台室内机的多制冷系统。这种机型在控制上难度最小，但结构复杂、体积大、成本高，不能体现一机多挂系统的价格优势和节能优势。
2)单台定速压缩机多台室内机间歇供冷(热)系统。由于制冷工质按时间交替分配给各室内机，所以根本不能满足室内环境的舒适性要求。
3)单台定速压缩机多台室内机同时供冷(热)系统。这种系统采用定速压缩机，降低了空调器成本，并能减少压缩机的启停次数，较好地实现房间的舒适性控制。但并不能从本质上解决压缩机的起停损失和对电网的冲击，不能提高空调器的能效比和季节性能比。
4)单台变频压缩机多台室内机同时供冷(热)系统。通过采用电子膨胀阀调节进入各室内机的工质流量，使之满足各室内的冷(热)负荷要求，改变压缩机的运转频率调节制冷系统所需要的工质循环量，并采用软硬件相结合的方式调节室内外风扇转速、四通阀、室内机的风向调节板等可控部件，实现室内环境的高舒适性和系统的节能控制。
随着智能建筑在中国的飞速发展，楼宇自动控制技术和装置也得到快速的发展。对于楼宇
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自动控制而言，在确保建筑内舒适和安全的办公环境的同时，还要实现高效节能目的。因此诞生了综合现代计算机技术、现代控制技术、现代通信技术和现代图形显示技术的集散型控制系统。集散型中央空调监控系统在我国的智能建筑中得到广泛应用，其自动监视、测量、控制和管理功能是相当优越的，自动化程度高，节约了大量的劳动力和运行费用。20世纪90年代未至21世纪初，我国在中央空调系统的控制领域，同时推出两项节能技术和产品：中央空调变频调速控制节能系统和中央空调变流量控制节能系统。将这两项技术相结合，在集散型中央空调监控系统的基础上，增加PLC和变频技术，并且与智能控制方法相结合，将原有的定流量系统改为变流量控制系统，从而使中央空调的各泵组和冷却塔风机的运行跟随负荷的变化而同步变化，就能够在保证负荷需求的前提下，实现中央空调系统的最大节能。 国内还有一些科研机构和企业的科研团体，也都开展了智能空调器的研制工作，其核心内容都集中在对单相压缩机变屏调速控制器和智能型室温控制器的研究，其研究成果还未见公开发表。智能型空调器是一个综合技术的聚合体，开发难度较大，现在的样机或产品在控制模式上、控制系统的稳定性和鲁棒性方面相比国际先进技术还存在很大的差距，有待于进一步的研究和提高。
目前，中央空调控制方法有双位ON／OFF控制、PID控制、最优控制、模糊控制等方法。以PID算法为核心的各种DDC控制系统是目前中央空调工程和设备较普遍的使用方法，这种控制方法在工况较稳定的情况下，可以得到较好的控制效果。
[3]
2 设计方案 2.1控制系统的比较
（1）PLC系统的特点
1）可靠性高，PLC作为一种通用的工业控制器，它必须能够在各种不同的工作环境中正常工作。对工作的环境要求较低，抗外部干扰能力强，平均无故障时间长。
2）使用方便灵活，PLC采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式，因此，输入/输出信号的数量，形式，驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选择与确定，而且在需要时可以随时更换，近年来，PLC的特殊模块增多这些可以满足不同的控制要求，使PLC的使用更加灵活与多变。
3）编程简单，PLC的优越性主要体现在它采用了独特的，多种面向广大工程设计人员的编程语言，如指令表，梯形图，逻辑功能图，顺序功能图等，程序简洁，明了适合各类技术人员的传统习惯，即使是没有计算机知识的人员也很统一
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掌握，特别是梯形图与逻辑功能图，形象直观，动态监测效果逼真，且与计算机控制容易。
（2） 单片机系统的特点：
1）要求环境，单片机对环境的适应能力较低，可靠性差。
2）编程和PLC相比难以学习，主要是单片机采用汇编语言或者是C语言，这些高级语言和PLC语言相比，难以学习。
3）功能单一知识具有使用中所需要的功能。但是，它结构简单，处理速度快。
2.2中央空调的主要指标
（1）定时设计：根据实际情况，采用定时器方便控制。
（2）模式设计：根据实际情况，分为制冷、吹风和供暖，可以相互配合控制。 （3）调速设计：采用变频调速。 （4）手动环节：手动停机，手动定时。 2.3检测电路
（1）温度检测：用于检测当前模式下室内温度高低。 （2）转速检测：用于检测电机转速是否达标。 2.4电机调速方式选择
三相交流电机的调速方式大致分为以下几种：调压调速、调电枢电阻调速、调磁通调速，变频调速。在洗衣机发展过程中，对于速度的调整又有以下几种常见的调速方法：皮带调速、离合器调速、变频调速。在现场，调压调速、调磁通调速都是有一定缺陷的。
而皮带调速和离合器调速都是有级调速，能满足的速度需求相对较低，而这两种调速方式对于机械硬件的依赖较高，在有较强干扰时，不能满足电机额定转速的要求，所以自动化程度是欠缺的。但是变频调速通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的，并且
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变频调速是高效调速，调速是转差率不变，因此无转差损耗，而其他调速方式转差损耗随调速范围扩大而增加。故，我们选择变频调速。
3 系统硬件设计
3.1控制系统组成（PLC）
PLC是一种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。 可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。基本构成有：电源、中央处理单元(CPU)、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块。
3.2 传感器
温度是自然界中和人类打交道最多的物理参数之一，无论是在生产实验场所，还是在居住休闲场所，温度的采集或控制都十分频繁和重要，而且，网络化远程采集温度并报警是现代科技发展的一个必然趋势。 由于温度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温度传感器就会相应产生。
其设计原理：PT100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。应用在医疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备，应用范围非常之广泛。
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A+A-a+a-3.3变频器介绍
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。我们使用的变频器是欧姆龙公司生产的。在操作过程中应当注意以下几点事项：
（1）防止电磁波干扰。变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频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。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。
（2）防止输入端过电压。变频器电源输入端往往有过电压保护，但是，如果输入端高电压作用时间长，会使变频器输入端损坏。因此，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。特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备，否则会造成严重后果。
（3）接地。变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声能力的重要手段，变频器接地端子E(G)接地电阻越小越好，接地导线截面积应不小于2mm2，长度应控制在20m以内。变频器的接地必须与动力设备接地点分开，不能共地。信号输入线的屏蔽层，应接至E(G)上，其另一端绝不能接于地端，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。变频器与控制柜之间应电气连通，如果实际安装有困难，可利用铜芯导线跨接。在连接过程中，一定要将变频器的接地端与电机的接地端相连。
RTD
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3.4变频器的原理
主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
整流器：最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。
平波回路：在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。 逆变器：同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出
3.5中央空调应用变频节能特点
1、变频器界面为LED显示，监控参数丰富；键盘布局简洁、操作方便；
2、变频器有过流、过载、过压、过热等多种电子保护装置，并具有丰富的故报警输出功能，可有效保护供水系统的正常运作；
3、加装变频器后，电机具有软启动及无极调速功能，可使水泵和电机的机械磨损大为降低，延长管组寿命；
4、变频器内部装有大容量滤波电容，可有效提高用电设备的功率因数； 5、该系统实现了对温度的PID闭环调节，室内温度变化平稳，人体感觉舒适。
3.6电动机介绍
电动机采用三相异步交流电动机。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子文档
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的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。 .7主电路设计
3.8可编程控制器的选择
根据输入信号及输出信号的数量，经过初略计算， 输入点数为12点，输出点数为5点，输入、输出信号都是数字量。增加20%备用量，以便随时增加控制功能： 输入点数为： 12×(1+20%)=14.4 输出点数为： 5×(1+20%)=6.0
根据I/O点数，可选欧姆龙CPM2*型可编程控制器.
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3.9可编程控制器的外围接线图
3.10硬件实际连接示意图
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4系统软件设计
4.1PLC主程序流程图
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4.2工作方式介绍
输入地址分配
输入地址 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09
输出地址分配
对应控制电器 总启动 总停止 冷水电机启动开关 热水电机启动开关 房间1开关 房间2开关 房间3开关 房间1定时启动开关 房间2定时启动开关 房间3定时启动开关 电器元件代号 SA0 SA1 SB0 SB1 SC0 SC1 SC2 SQ0 SQ1 SQ2 输出地址 10.00 10.01 10.02 11.00 11.01 11.02 11.03 11.04 11.05 对应外围电器 冷水电机 压缩电机 热水电机 房间1室内风机 房间1室外风机 房间2室内风机 房间2室外风机 房间3室内风机 房间3室外风机 电器元件代号 YV1 YV2 YV3 NV1 NV2 NV3 NV4 NV5 NV6 文档
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5 调试
5.1现场联机
在所有程序编写完成之后，在试验台进行联机调试，由PLC控制变频器，变频器控制电机电源，再由PLC控制开关从而控制电机运行状况。按照硬件图连接。 硬件连接完毕之后，按照段子表连接开关、连接控制端口。
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6. 总结
PLC（可编程控制器）技术是一门实践性很强的专业课，PLC在当今社会发展异常迅速，各生产厂家也推出了许多强大的新型PLC、各种特殊模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具。经过将近一周的全自动洗衣机PLC课程设计，让我们收获颇丰，不仅熟悉了中央空调的工作过程，同时了解到了其内部硬件电路的构成、每部分电路的设计等，还熟悉了PLC软件开发环境的使用、各种编程指令的应用等。此次软件编程使用的主要为步进指令。基于以前的课程和这次的自己操作，对PLC有了更加深刻的认识。在为期两周的课程设计中，我们去了实地考察中央空调的当下市场和现在最主流的技术需求，明白了一件很重要的事情，生活中的很多事情的背后都有很多和我们专业息息相关的知识。在实际设计过程中，发现一个工业成平中，包含的技术，不仅仅是我们平时看到的那些，很多都隐藏在我们没有注意的地方。而在设计的过程中，我们全组合理分配任务，大家积极讨论，充分锻炼了团队合作能力。在此要感谢我的指导老师段老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。
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致谢
论文的最后，我想对我的恩师表示深深的敬意和真挚的感谢！蔡老师在平时对学生很严格，但正是这种对学生的严格要求才能够使我们养成良好的学习和研究习惯能够在平时不断自我提高，离不开蔡老师的谆谆教导。另外蔡老师在学术上的成绩一直也使我敬慕不已，做了毕业设计之后，我更敬佩导师那严谨、科学、正直的作风以及孜孜不倦的学习态度，在我做论文的每一个阶段，蔡老师都严格把关，容不得半点马虎。因此，对我的论文，蔡老师倾注了大量的心血。我想对给予我极大帮助的李老师再次表示深深的谢意！
感谢自动化学院的各位老师，在我的这两周实习期间给予我无私的帮助和关怀，忠心地感谢他们！
感谢我的同学和朋友，陪伴我度过开心的大学生活，在学习和生活中给予我大量的帮助和支持，在此向他们表示深深的谢意!
特别感谢我的父母，他们对我的关心、鼓励和支持是我不断前进的动力! 最后，忠心地感谢在百忙之中为本论文评阅和参加答辩的各位老师！谢谢！
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参考文献
[1]韩顺杰，吕树清，蔡长青.电气控制技术.北京大学出版社，2006 [2]蔡杏山.PLC、变频器入门知识与实践教程.电子工业出版社，2011 [3]杨尚威.家用电器.高等教育出版社，2001 [4]唐 介.电机与拖动.高等教育出版社，2003
[5]郑凤翼.图解欧姆龙PLC入门.机械工业出版社，2011 [6]陈 根.家用产品设计.化学工业出版社，2013
[7]梁春生，智勇．中央空调变流量控制节能技术．电子工业出版社，2005：70~72 [8]史乃，汤蕴缪．电机学．机械工业出版社，2003：186~190
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附录[1]中央空调控制系统电路图
NL3L2L1SAVVVFKM1SB1SB3KM3SB5KM5L1UL2VL3WKM1KM3KM5KM2SB2SB4SB6KM4KM6FR1Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.1Q1.2FR2FR3KM2KM1KM4KM3KM6KM5MMMPLCKM1KM2KM3KM4KM5KM6
附录[2]梯形图
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附录[3]元件清单 名称 电动机 变频器 PLC 温度传感器 编码器 开关 指示灯 导线 数量 9 3 1 1 1 若干 若干 若干 文档
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