摘 要随着工业自动化、智能化和‎‏信息化‎‏的加速‎‏智能化控制正‎‏在逐步‎‏取代传‎‏统人工‎‏控制由于中央空调控制系统大量不合规范的设置和普遍较低的新风体使用率导致资源浪费很大因此需要研究蒸发式空调系统对于环境保护、资源节约具有现实意义。本设计采用PLC技术完成蒸发式空调的智能化控制由上位机自检模块蜂鸣器风扇水位监测模块温度传感器风量传感器以及核心PLC组成。上位机可以对空调当前温度和设定温度进行显示。下位机部分的传感器实时采用空间环境的温度与设备的水温以及当前设备的水位将温度信号送入PLC进行处理可以完成水位监测温度监测当参数检测异常时蜂鸣器发生报警此外其还具备自动清洁功能可以通过PLC控制电机电磁刷进行自动清洁。该系统具有实用性和可扩展性可以在实际应用中为空调系统带来较大的节能和环保效益。关键词智能化控制PLC温度水位ABSTRACTWith the acceleration of industrial automation, intelligent and information, intelligent control is gradually replace artificial control, due to the central air conditioning control system of irregular setting and generally low fresh air body utilization rate, lead to a great waste of resources, so the need to study evaporative air conditioning system, for environmental protection, resource saving has practical significance.This design adopts PLC technology to complete the intelligent control of evaporative air conditioning, which is composed of upper machine, self-test module, buzzer, fan, water level monitoring module, temperature sensor, air volume sensor and core PLC. The upper machine can display the current temperature and the set temperature of the air conditioner. The sensor of the lower machine part adopts the temperature of the space environment and the temperature of the equipment and the water level of the current equipment, the temperature signal into the PLC for processing, and can complete the temperature monitoring, temperature monitoring, when the parameter detection abnormal, the buzzer alarm, in addition, it also has the function of automatic cleaning, can be controlled by the motor electromagnetic brush automatic cleaning PLC. The system is practical and scalable, and can bring great energy saving and environmental protection benefits to the air conditioning system in practical application.KeyWords:Intelligent control;PLC; Temperature; water level目 录第1章 绪论1.1 课题研究背景及意义1.2 研究现状与发展趋势1.3 课题主要内容第2章 智慧空调控制系统整体设计 52.1 总体方案设计2.2 控制器选择第3章 主机系统的硬件设计3.1 主模块设计3.2 电机控制模块的设计3.3 水位监测模块设计 103.4 自检模块设计 103.5 传感器硬件电路设计 11第4章 系统的软件设计4.1 软件开发环境的介绍4.1.1 安装STEP 7-MWIN32 V4.04.1.2 系统参数设置4.2 组态仿真 174.2.1 组态软件概述4.2.2 组态王的介绍4.2.3 组态画面的建立4.2.4 创建项目4.3 建立主画面4.3.1 建立数据报表第5章 系统整体测试5.1 PLC 系统硬件测试5.2 PLC 系统软件测试第6章 总结与展望参考文献致 谢附 录第1章 绪论1.1课题研究背景及意义中央空调作为建筑物中常见的空调系统对于提供舒适的室内环境起着至关重要的作用。然而传统的中央空调系统存在一些问题其中包括能源浪费和水资源浪费的现象[1]。传统中央空调系统在冷却过程中需要大量的水来进行热交换这导致水资源的消耗量很大。同时传统空调系统的能耗较高使得能源的有效利用面临挑战。随着全球能源和水资源的日益紧张开发一种节约能源和水资源的中央空调系统变得至关重要[2]。由于中央空调控制系统内部十分庞大技术不够完善在技术缺陷上造成能源浪费导致其运行速度慢并且经常出现迟滞现象。本系统主要设计一个能够由上位机控制的系统能够自动比对当前温度和设定温度从而做到节约能源和水源[3]。中央空调控制系统大量不合规范的设置和普遍较低的新风体使用率导致资源浪费很大。本系统的设计在系统运行监控方面加强了上位机监控的实效性减少了操作员的数量和工作强度。由于该控制系统的节能控制策略比较先进使得该系统能够节约一定的能源。对于国家而言节约资源能够在一定程度上推动社会的发展。具有广泛的经济效益和市场前景。另外本系统的出现不仅对于节水有一定的帮助以及水位报警还增加了蒸发式空调的运行稳定性和安全性使得技术在很大程度上有了新的进步[4]。本课题在对蒸发冷却理论充分研究学习的基础上以蒸发冷却空调系统对象进行深入探究将蒸发冷却空调系统分为空气-水蒸发冷却系统、全空气蒸发冷却系统以及单元式蒸发冷却系统分别进行探讨分析不同类型系统不同类型建筑以及不同区域中的应用形式[5]。对实际工程进行研究分析分析各区域的特性探讨各蒸发冷却系统的适用场所与区域。进行一些实际测试发现蒸发冷却空调系统在各种场所的不同效果对研究过程中发现的问题进行一系列的归纳总结同时给出合理的改善方案避免蒸发冷却空调系统在以后的建筑应用中出现相同的问题。针对空气-水蒸发冷却空调系统与全空气蒸发冷却空调系统在实际工程中的应用进行节能方案论证通过计算模拟得出蒸发冷却系统的实际节能效果为设计人员选用蒸发冷却系统提供工程依据[6]。1.2 研究现状与发展趋势对于建筑所配置的空调系统国内外学者经过深入的探讨与研究对空调系统分为三类其中包括以机械制冷空调机组作冷源为代表的全空气空调系统、以机械制冷冷水机组作冷源为代表并配合室内显热末端的空气-水空调系统以及以各类型独立式空调为代表的分散式系统[7] ‎。对于不同的空调系统来达到不同的效果进一步实现节能运行的目的。图1.1 空调系统分类2022年杨倩,王艳娥,梁艳在中央空调的设计中提出了智能控制算法与中央空调的传统负荷估算法易造成能源浪费相比此算法可以实现中央空调的节能优化提高日常的低碳环保[8]。2022年陈怡塘通过案例分析法着重探讨了PLC和变频器在中央空调节能方面的应用以及更加精确的研究和分析了中央空调PLC和变频器节能效果。经研究表明中央空调的能耗和浪费阻碍了空调系统的有效运行[9]。2021年王训豪,李淑江通过网络随机配置模拟空调设备冷却系统解决了传统机械分析和建模的复杂性。针对传统数值和分析方法导致难以精确优化笨重的集中空调系统的问题他们提出利用人工蜂群算法优化空调系统。为了优化冷却水的消耗建立了空调中央冷却水系统的优化模型确定了不同条件下中央空调每一耗能部件的最佳工作点实现了制冷系统的整体优化[10]。2018年安兴起通过中央空调组复杂的结构部件发现每个部件必须相互作用才能发挥作用。然而由于中央空调内部结构复杂各部件之间的配合并不完美与普通空调相比配合也不和谐导致负荷大能源浪费。对此本文对中央空调的风机和水泵进行探讨研究,最终提出合适的解决方案[11]。2018年杜生生,黄翔通过研究中国空调系统的现状结合空调设计中发现的问题并利用西北干旱地区的气象指标分析了空调蒸发冷却的适用性在干旱地区机场航站楼安装空调系统的价值[12]。2022年罗刚,马超,王燕通过研究一种新型高大空间的空调送风装置,采用其自身配置的空调机组,当空调冷热水供给进行一定连接后,空调供冷或供热可以实现,以水作为能量传送的媒介,发现其不受作用距离的限制,安装更加方便[13]。2021年吕贵瑜,丁垚提出了自动化在中央空调系统中的应用随着我国住房建设水平的进一步提高和居民需求的不断增长许多住宅建筑采用了中央空调系统。根据节能特性选择中央空调系统。但是目前中央空调系统技术尚不完善因此需要通过自动系统的持续稳定[14]。2022年卓晓冬通过预编程方式设置变频器节能方式增强变频器控制系统的节能能力。列举中央空调变频器控制系统的例子从硬件配置和程序设计两个方面考虑分析了PLC技术如何实现中央空调变频器控制系统节能改造[15]。2023年Rajesh B.Mekala C通过研究分析了混合相变材料对保持舒适温度的空调机组能耗的影响。将石蜡、Halloysite和乙二醇微胶囊结合形成PHEg填料。将这些PHEg相变材料进一步混合到普通硅酸盐水泥砂浆中以制备5种不同的相变材料砂浆。在不同外部温度下对试样进行测试后探讨了空调机组所消耗的能量[16]。2022年Chintala RohitWinkler JonJin Xin分析了住宅空调设备能耗较大。同时空调系统会发生一些故障。本文提出了一种新的住宅空调系统自动故障检测算法但是提出的算法只能应用于家庭的恒温器和外部空气温度在空调使用期间可以自动进行故障检测[17]。2022年Peter Niemann,Gerhard Schmitz研究提出了一种用于空间供暖和加湿的焓回收空调系统。本工作目的是对冬季中不同系统配置系统进行加热或加湿。并基于系统部件和系统仿真模型,分析了冬季不同情况下的系统性能,来实现室内舒适的空气环境[18]。2019年Amr Owes Elsayed研究变速冷凝器风扇的分体式空调机组的性能和PID控制器由室外空气温度进行控制。提出该控制算法可以使风机转速随室外空气温度而变化并探讨不同的蒸发器负荷。发现增加冷凝器风量,压缩机功率会降低[19]。随着对蒸发冷却空调系统的研究深入目前‎将蒸发冷却空调系统主要分为三类分别是以蒸发冷却空调机组为冷源的全‎空气蒸发冷却空调系统以蒸发冷却冷水机组作为主要冷源蒸发冷却新风机组作为补充冷源并配合室内显热末端的空气-水蒸发冷却空调系统以及以独立的单元式蒸发冷却空调器为代表的单元式蒸发冷却系统[20]。1.3 课题主要内容本系统主要设计一个蒸发式中央空调节水PLC控制系统设计。本系统主要包括上位机自检模块蜂鸣器风扇水位监测模块温度传感器风量传感器以及核心PLC。当设备进行自动检测时若发现设备出现故障会对设备进行自动关停通过上位机接收报警信号。上位机可以对设备的安全工作状况进行监测并对设备开关进行一定的控制。下位机可以对设备的水位参数和温度参数进行实时监测当设备的温度参数水位参数出现异常时蜂鸣器发生报警设备自动关停。上位机能够对当前温度和设定温度进行一定的实时显示当前温度和设定温度相近时下位机功率可以通过PLC控制进行自动调小以此来节约能源。除此之外其还具备自动清洁功能当按下开关时PLC可以控制电机电磁刷进行自动清洁。本次在设计内容中需要明确1目前智能空调控制的发展现状以及基于PLC的空调系统研究的目标和意义。2完成控制电路的整体设计该控制系统具有多种模式可以选择不同的可编程逻辑控制器PLC。有些PLC专门用于工业应用不过处理器的选择是通用的这意味着它可以实现存储和计算等各种功能。3系统的硬件设计需要正确选择合适硬件最后完成相关硬件电路的设计。4通过开发系统软件完成本次设计的主要功能。最后通过组态仿真来对系统设计进行相关方面的测试。5对本次设计进行总结。第2章 智慧空调控制系统整体设计2.1 总体方案设计本系统的结构框图如图2.1所示。系统由主机部分和分机部分构成。主机部分是智能空调控制系统的核心部分负责用户输入和系统设置。用户可以通过键盘对主机部分的模块进行输入完成系统的设置和相应的程序工作。主机部分包括以下模块键盘模块可以用于接收用户输入的指令和参数通过键盘输入完成系统的设置和调整。通讯模块可以实现主机与分机之间的数据传输和互通通过通讯模块实现信息的传送和接收确保主机和分机之间的协调和通信。采用LED显示模块对数据进行采集实时显示环境温度等信息帮助用户清楚控制形式。借助温度模块可以对环境温度进行检测控制在采集一定的环境温度后可以依据设置的温度范围来完成操作控制。分机部分包括以下模块空调控制模块可以负责控制空调的启停、温度调节等功能根据主机发送的指令执行相应的控制操作。电机控制模块可以用于控制空调门的打开和关闭通过