基于S7-300 PLC的商場恒溫控制系統設計

摘要 介紹了基于S7-300PLC的商場恒溫控制系統。為給顧客提供舒適的購物環境，需要將商場溫度控制在合適的范圍，該系統運用了計算機監控、智能傳感器、可編程控制器、工業現場總線、光纖通信等技術，實現了系統的自動控制，提高了系統經濟效益。
關鍵詞 S7-300PLC；模糊控制；系統管理；恒溫控制

一般而言空調自動控制系統只對溫度、濕度進行有效的控制，但自動控制的范圍并非只限于此。文中設計的商場恒溫控制系統包含轉換控制、補償控制、連鎖控制、狀態監測、容量調節等全自動化的控制系統，能及時監測負荷的變化，使整個系統達到最優的經濟效果。

1 總體控制系統設計
設計一個自動化水平較高的系統，在設計可靠運行的同時，還必須考慮管理和維護。采用德國Siemens公司的可編程控制器S7-300實現控制功能，采用監控主機通過Profibus與可編程控制器連接，實現整個系統運行狀況的檢測與控制，并記錄系統運行的各參數和故障信息。控制系統可實現如下功能：本機操作；監控室遙控操作；壓縮機保護功能；冷凝風機與壓縮機連鎖保護功能；送風風機與電加熱元件連鎖保護功能；過載和短路保護功能；防雷保障功能；通訊功能，總體結構如圖1所示。

監控主機系統是整個恒溫控制的主界面，人機交互友好。由一臺主機與打印機組成。主機對整個系統進行管理，通過主機可以了解恒溫控制系統的實時數據，以及運行歷史的所有相關參數；管理人員在主計算機上可以控制整個空調系統的運行。可調看歷史溫度、操作和故障記錄等關鍵信息。

2 模糊PID算法
2．1 模糊PID控制結構
模糊PID控制系統原理如圖2所示，是由可控式參數PID系統和模糊控制系統兩部分構成。可控式參數PID控制器可以直接對系統控制，模糊控制器對PID的控制參數的實時調整。

2．2 PID參數調整規則
模糊PID控制器用式(1)表示

式中，E(k)是系統誤差；EC(k)是系統誤差變化量；KP是比例系數，決定了系統響應速度與精度；K1為積分系數，決定了系統穩態精度；KD為微分系數，決定系統動態特性。模糊PID控制器是通過模糊推理，根據E和EC的變化，實時調整PID的系數，確定模糊控制規律。