1 绪论

1.1 中央空调的发展

1.1.1 中央空调现在状况 

中央空调行业现在存在着巨大的竞争，这种竞争是产品革新所产生的，产品革新主要围绕低碳环保进行，低碳环保在这个时代有着很重大的意义。

传统的中央空调在这个时代已经没有竞争力，这个行业要想在这个时代生存下去或者有进一步的发展，必须要开发新市场。最近几年，中央空调企业在变频多联机市场和单元机市场以及离心机市场等领域进行创新，引发了在中央空调领域的进一步的发展。在中央空调领域，如何进一步的节能，如何更好的满足人们的需求，就会在这个领域有很大的发展，成为这个行业的领跑者。

1.1.2 中央空调发展趋势

中央空调变频节能是未来的发展目标，它是提高人们生活质量的首要的发展方向。“以人为本”是社会发展的基础，对于这个行业也是一样的。变频技术就是根据人们的需要而产生的，技术的发展是人类需求和技术发展的内在动力，所以，中央空调的变频节能就是要根据人们的需求，满足社会的发展而开展技术研究、开发和应用。

中央空调变频技术的发展基础是低碳节能和保护环境。人们生活水平的提高经常是以牺牲环境为代价的，我们对此都有深刻的体会，低碳节能成为经济发展的要求，中央空调变频节能的未来发展要服从这个大局。提高中央空调系统的自动化水平，降低能源浪费，必须要提高中央空调压缩机系统和末端系统的运行的安全性和经济性。

持续发展是中央空调变频节能技术发展的目标，变频技术同人居环境的和谐发展是建立在节约型社会的基础上，中央空调的发展要对环境的影响尽量减少，使人们与环境和平共处，真正的实现中央空调行业的可持续发展。

1.2 本设计的意义

1.2.1 设计的主要内容

本文首先对中央空调的发展进行了概述，论述了变频节能的重要性。本设计采用传统PID控制，构成温差闭环自动控制系统，通过变频器，实现自动调节水泵的输出流量达到节能目的。本设计采用S7-200可编程控制器作为主控制单元，对基于USS通信协议的RS-485总线控制系统进行了研究，并且进行了组态设计，最终设计并验证了中央空调变频节能控制系统。

研究工作的具体内容如下：

（1）中央空调结构和工作原理的分析。

（2）中央空调系统变频控制分析。

（3）PLC的介绍及应用。

（4）PID控制理论分析。

（5）设计了基于RS-485网络的控制系统。

（6）组态设计。

（7）文中对冷冻水机组的控制系统进行了硬件和软件的设计，采用西门子TD200文本显示屏作为人机界面，西门子S7-200 PLC作为主控制器，用一台变频器结合工频供电的方式灵活驱动冷冻水机组的三台水泵。

1.2.2 设计的意义

本次控制系统的设计能有效地控制中央空调的主机和系统工作效率，达到降低能耗的目的。

中央空调进行节能技术改造后，一年的平均节电率大约会在30%以上，设计采用一台变频器控制三台水泵，每台水泵都可以软启动，大大的降低了对中央空调和电网的冲击。设计中引入了软启动，不会影响启动时的制冷效果，因为软启动的时间只有几秒。此外，空调冷水系统采用温差闭环控制和自动调节，这可大大的改善空调的舒适性。节能系统还具有过流保护功能，提高系统的安全可靠性。

2  中央空调系统介绍

2.1  中央空调结构

2.1.1 中央空调概述

常见的中央空调主要分为单冷型管路系统和热泵型管路系统。单冷型管路系统是只在夏天工作，即制冷；热泵型管路系统既能产热又能制冷。二者的主要区别只是热泵型管路系统多了电动四通阀的装置，来调节中央空调制冷剂的循环方向。本文设计是单冷型管路系统。