基于PLC的中央空调水泵变频调速系统设计

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由Zieger与Nichols提出的经验公式整定PID调节器参数可得：

KP?0.6Km KD?

K?KP? KI?Pm （4-3）

?4?m式中Km为系统开始振荡时的K值；?m为振荡频率。通过MATLAB语言编程可分别求出被控对象的PID整定参数：KP；KD；Ki [7]。

西门子公司从S7-200系列PLC中的CPU215，CPU216开始增加了用于闭环控制的PID指令。西门子公司的S7-200系列的PLC都有配套的STEP7-Micro/WIN32编程软件，该软件可以在PC机上运行，为用户开发、编辑和监控自己的应用程序提供了良好的编程环境。STEP7-Micro/WIN提供了PID指令向导，指导使用者定义一个闭环控制过程的P功算法，该算法程序由编程软件自动插入到主程序中。PID的组态设计包括以下内容：

(l)确定所要控制的PI时旨令编号(回路编号)； (2)选择参数控制表存放的位置以及闭环控制的参数； (3)确定PID回路的输入和输出控制参数； (4)指定用于计算的数据存储区域； (5)指定初始化子过程和中断的名称； (6)确认设计的PID算法名称。

4.2.3 冷却水系统循环控制及PID调节程序

冷水机组进行热交换，水温冷却的同时，必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，是冷却水温度升高。冷却泵将升了温冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再降了温的冷却水，送回到冷水机组。如此不断循环，带走冷水机组释放的热量。

由于冷却塔的水温是随环境温度而变化的，其单侧水温不能准确地反映冷冻机组产生热量的多少。所以，对于冷却水泵，以进水和回水的温差作为控制依据，实现进水和回水间的恒温差控制是比较合理的。温差大，说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，增大冷却水的循环速度；反之则应该降低转速。

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目前，在冷却水系统进行改造的方案最为常见，节电效果也较为显著。该方案同样在保证冷却塔有一定的冷却水流出的情况下，通过控制变频器的输出频率来调节冷却水流量，当中央空调冷却水出水温度低时，减少冷却水流量；当中央空调冷却水出水温度高时，加大冷却水流量，从而达到在保证中央空调机组正常工作的前提下达到节能增效的目的。

具体见图4-4，图4-5，图4-6。

温度反馈蒸发器冷却塔设定温度调节器变频器电机冷却水泵

图4-4 冷却水的闭环控制系统框图

现有的控制方式大都先确定一个冷却泵变频器工作的最小工作频率，将其设定下限频率并锁定，变频冷却水泵的频率是取冷却管进、出水温度差和出水温度信号来调节，当进、出水温差大于设定值时，频率无极上调，当进、出水温差小于设定值时，频率无极下调，同时当冷却水出水温度高于设定值时，频率优先无极上调，当冷却水出水温度低于设定值时，按温差变化来调节频率，进、出水温差越大，变频器的输出频率越高；进、出水温差越小，变频器的输出频率越低。

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PID控制程序调用PID控制参数过程变量小于设定值？否是电机正常？否是过温保护PID控制值输出备用电机工作

图4-5 冷却水PID调节程序流程图

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图4-6 冷却水系统PID调节程序梯形图

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