基于S7-300 PLC的商场恒温控制系统设计

摘要 介绍了基于S7-300PLC的商场恒温控制系统。为给顾客提供舒适的购物环境，需要将商场温度控制在合适的范围，该系统运用了计算机监控、智能传感器、可编程控制器、工业现场总线、光纤通信等技术，实现了系统的自动控制，提高了系统经济效益。
关键词 S7-300PLC；模糊控制；系统管理；恒温控制

一般而言空调自动控制系统只对温度、湿度进行有效的控制，但自动控制的范围并非只限于此。文中设计的商场恒温控制系统包含转换控制、补偿控制、连锁控制、状态监测、容量调节等全自动化的控制系统，能及时监测负荷的变化，使整个系统达到最优的经济效果。

1 总体控制系统设计
设计一个自动化水平较高的系统，在设计可靠运行的同时，还必须考虑管理和维护。采用德国Siemens公司的可编程控制器S7-300实现控制功能，采用监控主机通过Profibus与可编程控制器连接，实现整个系统运行状况的检测与控制，并记录系统运行的各参数和故障信息。控制系统可实现如下功能：本机操作；监控室遥控操作；压缩机保护功能；冷凝风机与压缩机连锁保护功能；送风风机与电加热元件连锁保护功能；过载和短路保护功能；防雷保障功能；通讯功能，总体结构如图1所示。

监控主机系统是整个恒温控制的主界面，人机交互友好。由一台主机与打印机组成。主机对整个系统进行管理，通过主机可以了解恒温控制系统的实时数据，以及运行历史的所有相关参数；管理人员在主计算机上可以控制整个空调系统的运行。可调看历史温度、操作和故障记录等关键信息。

2 模糊PID算法
2．1 模糊PID控制结构
模糊PID控制系统原理如图2所示，是由可控式参数PID系统和模糊控制系统两部分构成。可控式参数PID控制器可以直接对系统控制，模糊控制器对PID的控制参数的实时调整。

2．2 PID参数调整规则
模糊PID控制器用式(1)表示

式中，E(k)是系统误差；EC(k)是系统误差变化量；KP是比例系数，决定了系统响应速度与精度；K1为积分系数，决定了系统稳态精度；KD为微分系数，决定系统动态特性。模糊PID控制器是通过模糊推理，根据E和EC的变化，实时调整PID的系数，确定模糊控制规律。