基于S7-300 PLC的商場恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要 介紹了基于S7-300PLC的商場恒溫控制系統(tǒng)。為給顧客提供舒適的購物環(huán)境，需要將商場溫度控制在合適的范圍，該系統(tǒng)運(yùn)用了計(jì)算機(jī)監(jiān)控、智能傳感器、可編程控制器、工業(yè)現(xiàn)場總線、光纖通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)控制，提高了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞 S7-300PLC；模糊控制；系統(tǒng)管理；恒溫控制

一般而言空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)只對(duì)溫度、濕度進(jìn)行有效的控制，但自動(dòng)控制的范圍并非只限于此。文中設(shè)計(jì)的商場恒溫控制系統(tǒng)包含轉(zhuǎn)換控制、補(bǔ)償控制、連鎖控制、狀態(tài)監(jiān)測、容量調(diào)節(jié)等全自動(dòng)化的控制系統(tǒng)，能及時(shí)監(jiān)測負(fù)荷的變化，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效果。

1 總體控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)化水平較高的系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)可靠運(yùn)行的同時(shí)，還必須考慮管理和維護(hù)。采用德國Siemens公司的可編程控制器S7-300實(shí)現(xiàn)控制功能，采用監(jiān)控主機(jī)通過Profibus與可編程控制器連接，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的檢測與控制，并記錄系統(tǒng)運(yùn)行的各參數(shù)和故障信息?？刂葡到y(tǒng)可實(shí)現(xiàn)如下功能：本機(jī)操作；監(jiān)控室遙控操作；壓縮機(jī)保護(hù)功能；冷凝風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)連鎖保護(hù)功能；送風(fēng)風(fēng)機(jī)與電加熱元件連鎖保護(hù)功能；過載和短路保護(hù)功能；防雷保障功能；通訊功能，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)恒溫控制的主界面，人機(jī)交互友好。由一臺(tái)主機(jī)與打印機(jī)組成。主機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理，通過主機(jī)可以了解恒溫控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及運(yùn)行歷史的所有相關(guān)參數(shù)；管理人員在主計(jì)算機(jī)上可以控制整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行?？烧{(diào)看歷史溫度、操作和故障記錄等關(guān)鍵信息。

2 模糊PID算法
2．1 模糊PID控制結(jié)構(gòu)
模糊PID控制系統(tǒng)原理如圖2所示，是由可控式參數(shù)PID系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。可控式參數(shù)PID控制器可以直接對(duì)系統(tǒng)控制，模糊控制器對(duì)PID的控制參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整。

2．2 PID參數(shù)調(diào)整規(guī)則
模糊PID控制器用式(1)表示

式中，E(k)是系統(tǒng)誤差；EC(k)是系統(tǒng)誤差變化量；KP是比例系數(shù)，決定了系統(tǒng)響應(yīng)速度與精度；K1為積分系數(shù)，決定了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度；KD為微分系數(shù)，決定系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性。模糊PID控制器是通過模糊推理，根據(jù)E和EC的變化，實(shí)時(shí)調(diào)整PID的系數(shù)，確定模糊控制規(guī)律。