【基于三菱PLC的客車空調(diào)控制系統(tǒng)9500字（論文）】

基于三菱PLC的客車空調(diào)控制系統(tǒng)目錄TOC\o"1-3"\h\u25136摘要 摘要隨著人民生活水平的提高和客車工業(yè)的發(fā)展，客車空調(diào)作為提高客車舒適程度的外部因素，大多數(shù)的客人都會(huì)選擇帶空調(diào)的客車乘坐?？蛙噧?nèi)部的空調(diào)可以對(duì)車內(nèi)的溫度、濕度、空氣中的味道有較大的改善，客車內(nèi)部的空調(diào)可以通過調(diào)速的方式讓客人感覺到非常的舒適，不管外部的天氣狀況是嚴(yán)寒還是酷熱，在車內(nèi)的乘客都能調(diào)節(jié)到令自己舒服的狀態(tài)?？蛙嚳照{(diào)系統(tǒng)雖然對(duì)乘客有較大的幫助，但是相應(yīng)的建造中也是較為復(fù)雜一些，在以往的技術(shù)方面難以實(shí)現(xiàn)。本論文使用控制理論的方式對(duì)客車空調(diào)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行分析。最后，在選擇三菱FX2N系列的PLC硬件和軟件完成整個(gè)設(shè)計(jì)。為了達(dá)到輸入輸出的目的，使用FX2N對(duì)操作系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)中主要操作程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：客車空調(diào)；三菱PLC；控制系統(tǒng)第一章緒論1.1客車空調(diào)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展1.1.1客車空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展客車空調(diào)在1970年代采用小型微機(jī)集中控制，直到1984年，哈特福德市第一建筑采用微機(jī)分布式控制系統(tǒng)，標(biāo)志著智能建筑時(shí)代的開始。分散控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱局部控制系統(tǒng)，需要將設(shè)備放到每一個(gè)房間，技術(shù)成熟且其特點(diǎn)是采用DDC控制（直接數(shù)字控制）。主控制器又稱為調(diào)節(jié)器，主要的辨別方式是在于變頻器本身的信號(hào)值和提前設(shè)定的值相對(duì)比，相比后的數(shù)值相差較大時(shí)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，這樣的一種技術(shù)手段投入金額較低，使用起來也非常的方便，數(shù)值的設(shè)定也非常的簡(jiǎn)單。因此，廣泛應(yīng)用于空調(diào)，而且使用的是PLC、PID控制。可是PID控制也存在一定的缺點(diǎn)，比如不能實(shí)時(shí)對(duì)當(dāng)前數(shù)值進(jìn)行檢測(cè)調(diào)試，再一個(gè)它永久不可能調(diào)理到位，永久和檢測(cè)值有一個(gè)差值。但是經(jīng)過研究和技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)現(xiàn)PID控制也的確是一種很好的控制理論，在模似信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)中得到了廣泛的利用。總之，基于PLC的客車空調(diào)控制系統(tǒng)是客車空調(diào)控制的一大發(fā)展方向和擴(kuò)展加深內(nèi)容。1.1.2客車空調(diào)變流量控制的發(fā)展影響客車空調(diào)變流量控制發(fā)展的主要問題是冷水系統(tǒng)，使用冷水實(shí)現(xiàn)降溫的方式雖然能夠初步解決問題，但是還是需要不斷完善。雖然完善的過程中也出現(xiàn)各種難以解決的問題，但是這個(gè)問題隨著時(shí)間也會(huì)慢慢解決，最終確定為不考慮負(fù)載固定冷凍水循環(huán)的方法，這種方法的后果不僅造成能源的浪費(fèi)，也導(dǎo)致了冷凍水系統(tǒng)、回水溫差操作。從1990年開始，隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的快速發(fā)展，變流技術(shù)也在快速發(fā)展。變流技術(shù)的成熟和國外變流技術(shù)的應(yīng)用，已成為空調(diào)行業(yè)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。客車空調(diào)控制系統(tǒng)的控制方法是利用多回路PID控制。各種類型的PID控制器參數(shù)物理意義明確，易于調(diào)整，因而獲得廣泛應(yīng)用，PID控制器被大多數(shù)的企業(yè)都融入是因?yàn)镻ID控制器可以僅僅依靠系統(tǒng)輸出反饋控制輸入。目前，客車空調(diào)控制方法為雙開/關(guān)控制、PID控制、實(shí)施控制法和模糊控制等辦法。PID算法是各種DDC控制系統(tǒng)的核心，是客車空調(diào)工程和設(shè)備通常使用的方法，該控制方法在穩(wěn)定的條件下，可以獲得更好的控制效果。1.2客車空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介大部分的空調(diào)系統(tǒng)都有調(diào)節(jié)的對(duì)象、空氣處理、冷氣分配、冷（熱）源設(shè)備及自動(dòng)控制部分組成?？蛙嚳照{(diào)系統(tǒng)在公共建筑或獨(dú)立住宅建筑中很常見?？諝庹{(diào)節(jié)的對(duì)象：不同房間的使用功能不同，對(duì)不同人群的使用效果需要設(shè)定?？諝馓幚碓O(shè)備：對(duì)當(dāng)前所處環(huán)境的溫度進(jìn)行升溫、降溫和恒溫處理，對(duì)濕度進(jìn)行簡(jiǎn)單處理?？諝廨斔秃头峙湓O(shè)備：由引入室外新風(fēng)、輸送處理過的空氣通風(fēng)管、各類送風(fēng)口和通風(fēng)機(jī)等組成。冷（熱）源設(shè)備：為空調(diào)系統(tǒng)提供必要的冷量和熱量。自動(dòng)控制部分：保證各個(gè)運(yùn)行參數(shù)的偏差在空調(diào)精度范圍內(nèi)的各種儀器設(shè)備、控制調(diào)節(jié)器、秩序控制器。1.3客車空調(diào)各結(jié)構(gòu)的作用1.3.1冷凍機(jī)組冷凍機(jī)組就是空調(diào)系統(tǒng)的冷源，就是向空氣處理裝置提供冷量的裝置。要提供冷量就必須制冷，要實(shí)現(xiàn)制冷就必須有冷源。冷源有兩類：一類是天然冷源，如冷或深井水；另一類是人工冷源，即利用機(jī)械設(shè)備，以消耗能量為代價(jià)，實(shí)現(xiàn)熱量按人的需要進(jìn)行轉(zhuǎn)移的目標(biāo)。冷卻水可以循環(huán)使用，大量節(jié)省了水資源，且采用冷卻塔處理、循環(huán)。1.3.2冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)一般的空調(diào)客車中的系統(tǒng)有兩種選擇方式：冷卻系統(tǒng)循環(huán)和水系統(tǒng)循環(huán)，，均來自冷源設(shè)備。通過水泵增壓后，向各空氣處理設(shè)備和空調(diào)末端裝置輸送冷凍水，再通過水冷式散熱設(shè)備，組成水系統(tǒng)的循環(huán)回路。1.3.3風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)盤管組，簡(jiǎn)稱風(fēng)機(jī)盤管，是指將風(fēng)機(jī)盤管、過濾器等部件組裝成一體的空調(diào)設(shè)備，屬于客車空調(diào)系統(tǒng)的末端裝置。風(fēng)機(jī)盤管的特點(diǎn)為：(1)運(yùn)行靈活，可自行調(diào)節(jié)各房間負(fù)荷，節(jié)能效果好。(2)僅需新風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)管截面積較小，容易布置。(3)難于滿足溫度、濕度、潔凈度的嚴(yán)格要求。(4)線路布置比較復(fù)雜，水系統(tǒng)非常容易出現(xiàn)問題，對(duì)于維修也是比較的麻煩。1)盤管，盤管一般采用紫銅管肋片式，有二排、三排等類型。2)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的使用包含離心式和貫流式兩種。3)空氣過濾器，在儀器的下方一般放置空氣過濾器，使用的材料一般選擇塑料、金屬編織物、纖維織物等制作。4)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)主要使用單相電進(jìn)行電壓支持，可實(shí)現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)。第二章空調(diào)變流量控制的原理2.1制冷原理空調(diào)制冷原理主要依靠壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)，壓縮機(jī)就是整個(gè)制冷系統(tǒng)中的主要部件。其作用是：在制冷系統(tǒng)中建立壓力差，迫使制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)，起著壓縮和輸送制冷劑達(dá)到連續(xù)制冷的目的[6]。壓縮機(jī)具有能適應(yīng)較廣的制冷量要求、單位能耗較少、熱效率高、技術(shù)成熟、零件加工容易、對(duì)材料要求較低等優(yōu)點(diǎn)。例如，1公斤的水，在絕對(duì)壓力為0.00087兆帕，飽和溫度是5度，氣化需要吸收熱量2488.7千焦；1公斤的氨氣，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力0.10133兆帕，氣化需要吸收的熱量1369.59千焦，溫度可以到達(dá)零下33.33度。因此，只要建立一個(gè)低壓條件，通過使用液體氣化是可以訪問到所需的溫度。根據(jù)這一原則，氣化過程吸收含有熱量的冷凍水、冷卻水溫度降低(通常減少到7攝氏度，從而逐步完成制冷。2.2客車空調(diào)變流量控制的原理及特點(diǎn)2.2.1客車空調(diào)系統(tǒng)變流量系統(tǒng)的特點(diǎn)客車空調(diào)目前應(yīng)用較多，相比傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)非常的方便，但是客車空調(diào)系統(tǒng)長時(shí)間都處于運(yùn)行狀態(tài)，這一點(diǎn)對(duì)于資源也是一種浪費(fèi)，而傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)卻無法滿足現(xiàn)狀。隨著社會(huì)的發(fā)展，通過流量的技術(shù)融入到客車空調(diào)系統(tǒng)中。通過對(duì)客車空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)造和運(yùn)行方式分析，然后再分析出變流量的原則，從而把兩者融入到一個(gè)系統(tǒng)中，融入的過程中會(huì)發(fā)生一些問題，但是也還是有非常好的應(yīng)用前景。1.客車空調(diào)變流量節(jié)能原理客車空調(diào)的節(jié)能主要依靠行為節(jié)能，手動(dòng)開啟或者關(guān)閉空調(diào)，或者對(duì)空調(diào)的溫度調(diào)控，盡可能的跳到節(jié)能省電的狀態(tài)，從而提高空調(diào)設(shè)備效率有效節(jié)能；在創(chuàng)建的過程中保存本身的能量，簡(jiǎn)答理解為減少能量的使用，例如，在建筑的過程中使用到隔離信號(hào)和隔音的方法也能夠產(chǎn)生一定的作用，同時(shí)還能夠減少能源的損失，減少能量的浪費(fèi)也是較好的節(jié)能措施。2.變流量在客車空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用根據(jù)客車空調(diào)的運(yùn)行方式和工作原理可以看出，系統(tǒng)使用時(shí)提溫或者降溫的過程都是通過流量物質(zhì)的，流量物質(zhì)是對(duì)于能量的傳輸，其中主要傳輸提溫或者降溫時(shí)的能量，從較為長遠(yuǎn)的角度來講，客車空調(diào)的控制就是對(duì)流量物質(zhì)的能量使用。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，保證安全和穩(wěn)定的情況下才能正常實(shí)現(xiàn)變流量，能夠?qū)崟r(shí)對(duì)當(dāng)前的溫度調(diào)控，實(shí)現(xiàn)最高最低的溫度，同時(shí)通過管控流量物質(zhì)的大小才能實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的控制，不會(huì)產(chǎn)生過程的資源浪費(fèi)；也能夠在不同氣溫下對(duì)當(dāng)前的溫度調(diào)節(jié)，時(shí)刻監(jiān)控當(dāng)前主機(jī)給出的溫度。從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能提高了效率。2.2.2客車空調(diào)變流量控制的實(shí)現(xiàn)方式溫度式液位調(diào)節(jié)閥在制冷系統(tǒng)中用于控制滿液式蒸發(fā)器、氣液分離器等容器中的液位。工作原理是：感溫包設(shè)置在需要控制的液面高度處，電熱器安裝在感溫包內(nèi)，通電后對(duì)感溫包加熱。當(dāng)容器的液位上升至接觸到感溫包時(shí)，感溫包中的熱量會(huì)散發(fā)，壓力隨之下降，帶動(dòng)閥針開度變小或完全關(guān)閉。反之，如感溫包處于制冷劑蒸汽中時(shí)，感溫包的熱量較難散發(fā)，壓力會(huì)升高，使閥開度變大，系統(tǒng)供液量增加。最初設(shè)定的溫度經(jīng)過溫度反饋調(diào)節(jié)，并在變頻器的作用和電機(jī)影響下作用于冷卻泵，最終通過量管和用戶反饋給溫度系統(tǒng)，依次循環(huán)調(diào)節(jié)，如圖1所示。圖1冷凍水變流量控制系統(tǒng)變頻調(diào)速技術(shù)的產(chǎn)生主要在于電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電源的大小，保持電源的大小一直，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速越高時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作率才會(huì)更高。變頻器主要使用的是直流電，通過對(duì)經(jīng)過的直流電進(jìn)行電子轉(zhuǎn)換，對(duì)微電腦端技術(shù)達(dá)成適配，然后作用于新產(chǎn)品中。1.基頻以下調(diào)速電動(dòng)機(jī)的鐵芯需要充分利用起來，此時(shí)需要使用到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，使用恒磁通的方式控制轉(zhuǎn)矩，在φm的數(shù)值一定情況下，頻率f1降低到達(dá)fm，降低的過程中電壓也需要降低Eg，這種方式表現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)頻率和恒值。然而，這種方式下對(duì)于電動(dòng)勢(shì)的控制非常的艱難，電動(dòng)勢(shì)較高的情況下，定子電阻和漏磁感將會(huì)下降，而認(rèn)為定子相電壓Us=Eg，則得Eg/f1=常值，這是恒壓頻比的控制方式，按照電力拖動(dòng)原理，在基頻以下，磁通恒定，轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”。與定子電壓降補(bǔ)償?shù)暮銐侯l是通過b線控制，a線代表無補(bǔ)償，因此控制圖如圖2所示。圖2恒壓頻比控制特征2.基頻以上調(diào)速超過基頻數(shù)值調(diào)整時(shí)，頻率從fm向上升高，但定子電壓Us卻不可能超過額定電壓Um，只能保持Us=Um不變，這將使磁通與頻率成反比地下降，使得異步電動(dòng)機(jī)工作在弱磁狀態(tài)。把異步電動(dòng)機(jī)基頻以下和基頻以上兩種情況的控制特性畫在一起，即是其變頻調(diào)速的控制特性，如圖3所示。如果電動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速時(shí)所帶的負(fù)載都能使電流達(dá)到額定值，即都能在允許溫升下長期運(yùn)行，則轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化而變化。根據(jù)動(dòng)力研究學(xué)，在超過基頻后，轉(zhuǎn)速越來越高，所附帶的磁性也會(huì)隨之減少，然后轉(zhuǎn)矩將會(huì)變低，這種現(xiàn)象從理論上可以理解為“恒功率調(diào)速”。圖3電動(dòng)機(jī)恒功率調(diào)速特性交流變頻調(diào)速技術(shù)是多門技術(shù)集成的高新技術(shù)企業(yè)。調(diào)速性能好并且節(jié)能效果明顯，不僅可以減少損耗、避免浪費(fèi)資源也降低了成本，從而幫助企業(yè)和公司獲取更大的利潤，從而吸引更多的客戶，同時(shí)也刺激國內(nèi)外研究人員開發(fā)新的技術(shù)。2.3電機(jī)的軟啟動(dòng)原理及應(yīng)用2.3.1軟啟動(dòng)設(shè)備介紹電壓由零慢慢增加到額定電壓，所以沒有沖擊載荷，不受其他零件的沖擊感。這樣的方式稱之為軟啟動(dòng)。軟啟動(dòng)大多數(shù)應(yīng)用于電機(jī)中，通過開啟和關(guān)閉變頻器來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和其他的功能。軟啟動(dòng)的實(shí)現(xiàn)主要靠電源、電動(dòng)機(jī)和晶閘管在一定的運(yùn)行狀態(tài)下精準(zhǔn)控制電路來實(shí)現(xiàn)。在運(yùn)行的過程中晶閘管收到觸發(fā)脈沖使得電動(dòng)機(jī)在不同電壓的變化二改變，從而實(shí)現(xiàn)各種功能。軟啟動(dòng)和變頻器是兩種概念的零件，變頻器的主要作用在于調(diào)節(jié)速度的不同，在電壓一定的情況下通過改變頻率的方式使變頻器達(dá)到目的；軟啟動(dòng)的目的是在于輔助功能，也是一種對(duì)壓力的調(diào)控器，在電動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)的過程中，頻率也不會(huì)發(fā)生變化只改變電壓。在功能上來說，變頻器能夠完美具備軟啟動(dòng)的所有功能，因此在價(jià)格上變頻器的價(jià)格會(huì)較高，同時(shí)變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會(huì)更復(fù)雜。軟啟動(dòng)主要是在于電源和電機(jī)的作用上，控制兩者內(nèi)部的晶閘管的導(dǎo)通角，然后使電機(jī)的電壓逐漸上升到預(yù)定值，到達(dá)對(duì)應(yīng)的數(shù)值后，電機(jī)處于全電壓狀態(tài)下，軟啟動(dòng)開始工作電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩也會(huì)增加，轉(zhuǎn)速將會(huì)提高。變頻器通過改變頻率來完成電動(dòng)機(jī)的工作。軟起動(dòng)器完成其余的泵開啟、停止操作，變頻器可以使泵運(yùn)行時(shí)平衡旋轉(zhuǎn)和平滑切換。2.4PID控制的設(shè)計(jì)隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，PID控制越來越影響著人們的生活。PID控制的優(yōu)點(diǎn)如下：1.在大多數(shù)的企業(yè)或者起亞行業(yè)中也能夠使用；2.構(gòu)建方式簡(jiǎn)單易了，能夠使用較為簡(jiǎn)單的軟件實(shí)現(xiàn)控制。根據(jù)這些優(yōu)勢(shì)，PID控制越來越受人們的歡迎。人們需要測(cè)量和控制溫度，很長一段時(shí)間，相關(guān)的研究人員針對(duì)溫度研究器進(jìn)行開發(fā)，從而出現(xiàn)了PID溫度調(diào)節(jié)器。2.4.1PID控制原理PID通過對(duì)三個(gè)參數(shù)的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，合理設(shè)置這三個(gè)參數(shù)才可以達(dá)到更好的控制效果。圖4PID控制系統(tǒng)原理圖如圖4所示，PID控制器各部分在控制中的調(diào)節(jié)規(guī)律及作用的簡(jiǎn)單介紹如下：1.比例增益P比例增益P用于改變誤差來設(shè)置信號(hào)放大系數(shù)的不同；2.積分時(shí)間I通過比例增益P放大不同信號(hào)的積分時(shí)間增加(或減少)，以減緩變化的步伐，防止振動(dòng)；3.微分時(shí)間D微分時(shí)間D是提前調(diào)整動(dòng)作，縮短時(shí)間，調(diào)整動(dòng)態(tài)誤差。2.4.2PID的反饋邏輯及參數(shù)調(diào)整原則反饋邏輯指反饋信號(hào)被感應(yīng)到就可以實(shí)現(xiàn)輸出。寒冷的冬天，如果返回水溫很低，反饋信號(hào)減少，表明室溫較低，要求提高逆變器的輸出頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速[12]。由此可見，相同的偏置溫度低，反饋信號(hào)減少，但逆變器的頻率是向相反的方向變化，這是邏輯的引入反饋的原因。PID參數(shù)調(diào)整是結(jié)合實(shí)際工作情況，改變一個(gè)或同時(shí)改變多個(gè)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)最佳的調(diào)節(jié)，從而會(huì)降低損壞時(shí)間，帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。第三章客車空調(diào)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1變頻器的原理基于PLC的客車空調(diào)控制系統(tǒng)硬件包含變頻器、PLC、溫度變送器和人機(jī)界面。各個(gè)硬件都可以實(shí)現(xiàn)各自的功能。各部分功能如下：1.變頻器：調(diào)整速度，從而減小電流；2.PLC：PLC作為控制中心，整個(gè)系統(tǒng)由PLC控制，PLC控制器根據(jù)溫度傳感器和內(nèi)存控制器，根據(jù)室內(nèi)溫度，換熱控制速度，來控制變頻器的效率，電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整，調(diào)節(jié)水分含量，節(jié)約能源的目的；3.溫度變送器：使用的零件由熱電偶和熱電阻作為測(cè)試溫度的零件，根據(jù)測(cè)溫零件取得的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶兯推髂K，然后再經(jīng)過線性校正、電壓電流轉(zhuǎn)換、運(yùn)算放大、恒流及反向保護(hù)和安全處理后，才能使溫度以4～20mA電流方式顯示出來。4.人機(jī)界面：人機(jī)界面又稱用戶界面或使用者界面，人和計(jì)算機(jī)之間的信息交換接口，也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵核心的一部分。變頻器的使用中主要是變頻技術(shù)和微電子功能起作用，根據(jù)電機(jī)的頻率和工作方式變化產(chǎn)生的交流電動(dòng)機(jī)的電力實(shí)現(xiàn)控制。然后通過變頻器性能實(shí)現(xiàn)所有的功能，故采用西門子MM440變頻器。3.2FX2N系列PLC的指令系統(tǒng)簡(jiǎn)介3.2.1FX2N系列PLC的指令可分為兩大類PLC中使用最多的編碼是邏輯指令，也是通用的編程語言，用于開關(guān)量I/O的控制系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計(jì)，共二十條。掌握了它們就相當(dāng)于了解了PLC的使用規(guī)則，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)的研發(fā)。特殊功能指令：共87條，可用于編制特殊程序，如高速I/O處理、數(shù)據(jù)傳輸、計(jì)數(shù)器的特殊用法、算術(shù)運(yùn)算和模擬量控制等。3.2.2FX2N系列PLC的基本邏輯指令又分為四大類作用于觸點(diǎn)的指令：LD/LDI、AND/ANI、OR/ORI等。作用于線圈的指令：OUT。數(shù)據(jù)處理指令：如S/R、RST、SFT、MC/MCR、PLS、SFT、CJP/EJP等。獨(dú)立使用的指令：如ANB、ORB、END等。3.2.3FX2N的編程元件FX的產(chǎn)品是主要針對(duì)內(nèi)部元件的編程，在選擇這款機(jī)型下能夠較為方便的編程，能夠連接繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等工具，但是主要的功能還是和真實(shí)元件有區(qū)別，統(tǒng)稱為“繼電器”。在對(duì)繼電器進(jìn)行編寫時(shí)，需要注意線圈的電壓、功耗、電磁等是否出現(xiàn)問題；在數(shù)量上沒有太多的限制，但是機(jī)器還是有一定的損耗問題。在下發(fā)不同的命令后，得到相應(yīng)的指令，同時(shí)可以對(duì)當(dāng)前的工作狀態(tài)進(jìn)行保存。一般的狀態(tài)下，X表達(dá)的是繼電器，Y表達(dá)的是輸出繼電器，M表達(dá)的是輔助繼電器，SPM表達(dá)的是專用輔助繼電器，T表達(dá)的是定時(shí)器，C表達(dá)的是計(jì)數(shù)器，S表達(dá)的是狀態(tài)繼電器，D表達(dá)的是數(shù)據(jù)寄存器，MOV表達(dá)的是傳輸?shù)?。輸入繼電器（X）PLC主動(dòng)發(fā)起請(qǐng)求，接收端口有的所有信息，然后針對(duì)接收回來的信息傳入繼電器X中，通過使用廣電隔離的方法使所有的信息進(jìn)行分類給予不同的編號(hào)，PLC的外部信息接收主要依靠線圈的接收和轉(zhuǎn)發(fā)。在PLC的內(nèi)部有對(duì)應(yīng)開關(guān)兩種方式，開關(guān)的總次數(shù)不計(jì)入數(shù)據(jù)總結(jié)中。輸入電路的總體時(shí)間不超過10ms。所有的單元都采用進(jìn)制的方式，表現(xiàn)為：X000～X007，X010～X017，X020～X027。一般都表現(xiàn)與機(jī)器的顯示上。輸出繼電器（Y）PLC還需要向外輸出，輸出的信息主要由繼電器的線圈控制，繼電器的外表相應(yīng)的端口和PLC對(duì)應(yīng)的端口相互連接，通過關(guān)閉開啟的方式達(dá)到數(shù)據(jù)的傳輸和傳入。在使用的過程中，輸出繼電器的開啟和關(guān)閉的次數(shù)不計(jì)入數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中。輸出電路的時(shí)間是一致的，不會(huì)發(fā)生改變:Y000～Y007，Y010～Y017，Y020～Y027。一般都表現(xiàn)與機(jī)器的下端。輔助繼電器（M）PLC中不單單只有一個(gè)繼電器，還有其他的繼電器也是工作狀態(tài)，連接的方式和住繼電器的方式也相同，使用的范圍只包含內(nèi)部編程。在使用的過程中，輸出繼電器的開啟和關(guān)閉的次數(shù)不計(jì)入數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中。外部的編程無法進(jìn)入到內(nèi)部，外部的數(shù)據(jù)接收只能通過繼電器工作的方式。如圖4-1所展示，他的作用只在于自動(dòng)檢測(cè)。在FX2N中大多數(shù)都是使用M0～M499，能實(shí)現(xiàn)很多的輔助繼電器使用。輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器，如掉電繼電器、保持繼電器等，在這里就不一一介紹了。第四章客車空調(diào)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1設(shè)備間通訊4.1.1USS協(xié)議USS通信由主站發(fā)出，USS對(duì)于下方的端口進(jìn)行訪問，下方的端口需要給出回應(yīng)，但是需要滿足回應(yīng)的條件：能夠接受到正確的信息；從USS通信中拿到地址；USS協(xié)議的特殊點(diǎn)：能夠支持多方面上網(wǎng)（支持RS-485）；主站能當(dāng)方面進(jìn)行訪問；一個(gè)主站可以支持32個(gè)連接；日志格式較為統(tǒng)一，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力強(qiáng)；功能強(qiáng)大，成本較低；因此，可以使用USS協(xié)議進(jìn)行RS-485串行通訊并完成USS通訊，還需要對(duì)MM440進(jìn)行初始參數(shù)設(shè)置。P0003=3，應(yīng)答變頻器獲取所有的數(shù)據(jù)；P0971=1，MM440得到的數(shù)據(jù)傳入EEPROM；P2010[2]=6，變頻器的USS波特率確定為9600；P2011[0]=11，變頻器的通訊地址選擇范圍是0~31。USS通信是由S7-200和驅(qū)動(dòng)裝置配合的關(guān)鍵，因此相關(guān)參數(shù)一定要正確設(shè)置。4.2PLC主程序流程圖PLC主程序流程圖如圖5所示。圖5PLC主程序設(shè)計(jì)流程圖4.3PLC編程軟件PLC控制程序采用三菱公司提供的STEP7-micro/win32V4.0編程。系統(tǒng)使用梯形圖來完成系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。因?yàn)樘菪螆D語言是PLC廣泛應(yīng)用能夠自己對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)?？删幊绦蚩刂破鱌LC的發(fā)展趨勢(shì)有高集成度、高速度、易使用、小體積、大容量、高性能方向，因此，很容易被通用電氣工程設(shè)計(jì)、操作和維護(hù)人員接受。PLC是一種以繼電器為中心，同時(shí)融入現(xiàn)代化技術(shù)和現(xiàn)代自動(dòng)化功能、網(wǎng)絡(luò)功能和數(shù)據(jù)處理的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化，是現(xiàn)代工業(yè)控制的重要支柱。可編程序控制器PLC不單單被中國接受，根據(jù)了解在國外也有很多的企業(yè)在使用，例如礦業(yè)、石油、鋼鐵、制造業(yè)、不僅包擴(kuò)了企業(yè)，在人們的生活中能能夠時(shí)常見到。第七步編程軟件，不僅可以很方便的梯子和語句形式離線編程，編制的適配器電纜直接下載到PLC內(nèi)存實(shí)現(xiàn)和調(diào)試，也可以在線監(jiān)控每個(gè)輸入和輸出的狀態(tài)故障情況，非常方便。4.4程序設(shè)計(jì)4.4.1客車空調(diào)控制系統(tǒng)的I/O分配表客車空調(diào)控制系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)的過程中包含15個(gè)輸入端和10個(gè)輸出端，系統(tǒng)的主要分配如表1所示。表1I/O分配表名稱地址編號(hào)說明輸入信號(hào)I0.0驅(qū)動(dòng)裝置的啟動(dòng)/停止控制I0.1停車信號(hào)2,封鎖主回路輸出，自由停車I0.2停車信號(hào)3，快速停車I0.3故障確認(rèn)I0.4電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向控制I1.0USS通訊和PPI通訊轉(zhuǎn)換I1.1讀/寫操作開始按鈕SAI0.5手動(dòng)/自動(dòng)切換按鈕SB1I0.6手動(dòng)模式1#冷凍泵開啟按鈕SB2I0.7手動(dòng)模式1#冷凍泵終止按鈕SB2I0.7手動(dòng)模式1#冷凍泵終止按鈕SB3I1.2手動(dòng)模式2#冷凍泵開啟按鈕SB4I1.3手動(dòng)模式2#冷凍泵終止按鈕SB5I1.4手動(dòng)模式3#冷凍泵開啟按鈕SB6I1.5手動(dòng)模式3#冷凍泵終止按鈕AIW0客戶室內(nèi)溫度調(diào)控輸出信號(hào)Q0.0運(yùn)行方式回復(fù)Q0.1指示運(yùn)轉(zhuǎn)方向Q0.2驅(qū)動(dòng)裝置禁止?fàn)顟B(tài)指示Q0.3故障指示位KM2Q0.41#冷凍泵變頻開關(guān)接觸器及指示燈KM1Q0.51#冷凍泵工頻開關(guān)接觸器及指示燈KM4Q0.62#冷凍泵變頻開關(guān)接觸器及指示燈KM3Q0.72#冷凍泵工頻開關(guān)接觸器及指示燈KM6Q1.13#冷凍泵變頻開關(guān)接觸器及指示燈KM5Q1.23#冷凍泵工頻開關(guān)接觸器及指示燈AIW0客戶車內(nèi)溫度調(diào)控4.4.2程序中使用的存儲(chǔ)器及功能系統(tǒng)中用到的存儲(chǔ)器地址及功能見表2。表2存儲(chǔ)器及功能地址功能VD108傳感器返回的電壓數(shù)據(jù)VD104室內(nèi)壓力對(duì)應(yīng)值VD300工作狀態(tài)的泵號(hào)VD301工作狀態(tài)中的數(shù)量T33關(guān)閉變頻脈沖信號(hào)時(shí)間T34開啟變頻脈沖信號(hào)時(shí)間T37增加工頻泵的時(shí)間控制T38減少工頻泵的時(shí)間控制T39產(chǎn)生下一臺(tái)泵變頻啟動(dòng)信號(hào)的時(shí)間控制M0.0/M0.1最開始狀態(tài)T39下一臺(tái)啟動(dòng)的時(shí)間M0.0/M0.1最開始狀態(tài)M0.3/M0.4讀寫機(jī)制，功能切換M1.0/M1.1讀寫機(jī)制控制M2.0/M2.5工頻開啟脈沖/當(dāng)前泵工頻啟動(dòng)脈沖M2.1/M2.6變頻開啟脈沖/下一臺(tái)泵變頻運(yùn)行脈沖M2.4/M3.0關(guān)閉泵脈沖/泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換控制M3.1/M3.2泵工頻/變頻控制方向4.4.3PLC初始程序網(wǎng)絡(luò)1：運(yùn)行開始或I1.0由關(guān)到開是清楚標(biāo)志位，以及參數(shù)讀寫控制位。網(wǎng)絡(luò)2：運(yùn)行開始或I1.0由關(guān)到開時(shí)，初始化PORT0為USS通訊，如圖6所示。圖6初始程序段a網(wǎng)絡(luò)3：當(dāng)I1.0由關(guān)到開時(shí)，PORT0恢復(fù)為PPI通訊，如圖7所示。圖7初始程序段b網(wǎng)絡(luò)4：控制功能塊，通過PLC的輸入和輸出可以控制和診斷工作，如圖8所示。圖8初始程序段c網(wǎng)絡(luò)5：當(dāng)I1.1由關(guān)到開時(shí)啟動(dòng)讀參數(shù)指令。網(wǎng)絡(luò)6：讀取驅(qū)動(dòng)器中的參數(shù)R0068(輸出電流)，如圖9所示。圖9初始程序段d網(wǎng)絡(luò)7：讀寫操作輪替功能，由于在同一時(shí)間USS網(wǎng)絡(luò)上讀參數(shù)或?qū)憛?shù)只能有一種操作，因此有必要設(shè)置讀寫操作的輪替功能，當(dāng)讀參數(shù)完成時(shí)M0.3被置位1一個(gè)掃描周期，從而M1.0復(fù)位為0，讀參數(shù)操作被屏蔽，同時(shí)M1.1被置位，開始寫參數(shù)操作，如圖10所示。圖10初始程序段e網(wǎng)絡(luò)8：向驅(qū)動(dòng)器中寫參數(shù)：P1082=50.0，如圖11所示。圖11初始程序段f網(wǎng)絡(luò)9：讀寫操作輪替，功能同網(wǎng)絡(luò)7，如圖12所示。圖12初始程序段g第五章結(jié)論本文主要是研究了基于PLC和變頻器的客車空調(diào)控制系統(tǒng)，一般描述包括:1.發(fā)展研究現(xiàn)狀和工作原理；2.擬結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的溫度控制系統(tǒng)；3.實(shí)現(xiàn)客車空調(diào)控制的基本控制；4.經(jīng)過最后的軟件及組態(tài)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)完整。在設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多關(guān)于PLC，變頻器，溫度變送器的知識(shí)，這使我更深刻地意識(shí)到應(yīng)用程序的能力，PLC和變頻器在客車空調(diào)控制系統(tǒng)中的重要作用。實(shí)現(xiàn)了較多功能，不僅方便使用還能節(jié)約能源，但仍有不足之處，我會(huì)繼續(xù)深入的學(xué)習(xí)和研究。參考文獻(xiàn)[1]趙浩.基于三菱PLC的