基于LonWorks的中央空調智能控制系統設計

黃金鴻

摘 要：隨著國內社會經濟水平的不斷提升，中央空調被廣泛運用在商業以及民用建設中，中央空調可以說是現代化建筑建設中最關鍵的能耗運行系統。中央空調系統可以充分提升人們生活及工作環境的舒適度，但是也耗費了大量能源。文章分析了中央空調智能控制系統，并探討了基于LonWorks的中央空調智能控制系統設計，并提出了實用性設計策略。

關鍵詞：LonWorks；中央空調；智能控制；系統設計

前言

近年來，中央空調設備功率及數量持續加大，以至于其能耗也在持續提高。據相關調查統計顯示，國內建筑物能耗已經占據總能耗的30%以上，在具備中央空調的建筑物中其能耗也已經占到了70%左右，并且保持持續增長的態勢。所以，分析中央空調智能控制系統設計技術有著極大的現實意義，要不斷地強化其功能的完善，注重節能因素，科學合理地降低投資成本及運行維護費用。

1 中央空調系統構成及工作原理

系統構成，以夏季空調制冷為例：通常中央空調的循環水系統關鍵是包括著兩個水循環系統，也就是使用敞開式系統冷卻水循環系統以及使用封閉式系統冷凍水循環系統，以及制冷機組和風機盤管與冷卻塔。需要進行降溫的房間之內會裝設風機，這里的風機關鍵是進行冷空氣吹入至房間，進而能夠促使房間內熱交換程度加快便于實現降溫。

工作原理，為了能夠促使室內溫度保持在一個非常舒適的范圍之內，冬季的室內溫度過低時中央空調體系會把循環熱水送進風機盤管中，再將室外的低溫空氣進行循環經過風機盤管時，對應低溫空氣同樣是和風機盤管鋁片實行熱交換來把風機盤管鋁片熱量傳送于低溫空氣中，促使低溫空氣在進行加熱之后送進房間之內，促使其室內溫度得以有效升高；在夏季的室溫過高時，中央空調系統就會運用水泵把經過制冷器主機所提供的冷凍水循環式送進風機盤管內，以便于在溫度降低時風機盤管之內鋁片及循環進的室外高溫空氣進行接觸時能夠展開熱交換，最終將所得到的冷空氣送進室內進行降溫。

2 基于LonWorks的中央空調智能控制系統

該空調機組所控制的相關現場總線系統工作原理是溫濕度控制器測出溫度以及濕度之后，再經過運算得到對應閥門調節輸出，此時的輸出是經過Lon網絡送至對應智能閥處以產生閥門開度。智能閥數量以及空調系統結構有著極大的關聯。開關量控制器是用在啟停機組上的，以便于有效監測空調實時狀態以及進行警報。

2.1 系統硬件設計

關于智能閥門設計，相關智能閥門應該是直接連接于Lon網絡之上的，并經過Lon總線接收其閥門的開度指令，此指令是以網絡對應變量形式出現的。智能閥門關鍵硬件設計，從某種程度上來講智能閥門是要求對應運算量和儲存容量較少的，所以運用了神經元NeuronMC143120芯片和FTT-10A式的雙絞線變壓器耦合收發器，還有其電源是運用了LM2575式的降階電壓調節器芯片，其在進行濾波之后可以獲得非常穩定的+5V電壓，串行A/D轉換器是使用TCL1549芯片，這樣可以充分的滿足于對應閥門開度有效控制精確度，繼電器是使用了JGX-1F型式的固態繼電器，該型號的繼電器驅動能力較大且生命周期較長。

2.2 溫濕度控制程序軟件有效實現

溫濕度控制器是最關鍵的主控制器，其是要求具備較大儲存空間以及處理能力，所以是使用了3150CPU模塊。關于溫濕度控制程序軟件的實現應該分為兩大部分，節點內部功能，這包括著相關模擬量采集以及處理和顯示，并且具有四個PID回路，可以充分的達到參數修改以及運算和網絡變量形式輸出結果至其余控制器或者是智能閥處；還有就是主控制器，也就是溫濕度控制器務必要具有及上位機可以通信的功能。依據其工藝技術的要求，溫濕度控制器之內具有專門開辟的儲存區域，這是存放上位機組態之后所形成的相關程序鏈，并且控制器經過詳細分析程序能夠對儲存區域之內各類數據展開分析，再合理的調用子程序來充分實現各類功能及完成控制。

3 中央空調節能理論分析

中央空調系統是經由制冷主機以及冷卻泵和冷凍泵，還有冷卻塔風機和風機盤管所組成的。應該說其制冷主機是經過壓縮機來促使制冷劑快速冷凍循環水溫度降低，通常通過制冷主機進行制冷之后的水溫度大約是7攝氏度，這也是中央空調的冷源提供場所。冷凍水泵主要是將冷凍水進行加壓至空調系統的對應末端系統，冷卻水是經過冷卻水泵將對應制冷主機中熱量充分帶走，通過冷卻塔將這些熱量有效的釋放至空氣中，之后就會回到冷水機組中。冷卻風機能夠合理的帶動空氣進行快速運動，經過空氣帶走冷卻水熱量，同時能夠有效促使蒸發以致水溫迅速降低。溫度降低之后相關冷卻水會進行再次循環，并進入制冷主機中，再次帶走制冷機所存在的多余熱量。

中央空調系統可以說是多變量復雜且時變的系統，相關過程要素主要是非線性以及大滯后、強耦合的關系。模糊控制是基于模糊集合論以及模糊語言變量、模糊邏輯推理的計算機智能化控制理論，能夠充分的適應于中央空調各個方面控制要求及需求。

模糊控制下的變頻調速技術能夠充分達到中央空調水系統極好的溫差變以及壓差變和流量變的運行模式，可以促使控制系統具備極高跟隨性以及應變能力，還能夠依據相對被控制的動態過程特性識別來自主調節其運行參數，以便于得到最優化控制效果。模糊控制能夠充分地適應于多變性特征，不過也正是因為該類復雜非線性才促使模糊控制極好地控制并克服了對應被控中央空調各個方面的要求及需求，進而實現極高的控制能力以及最佳運行狀態。停機控制也就是確保空調區域完成運作后還能夠具備較為舒適的環境，并有效計算出能夠提前停止空調的最長時間。并且，在停止運用空調區域之前就有效控制區域空調關閉。

4 結束語

現今基于LonWorks的中央空調智能控制技術在該行業中的反響極大，LonWorks技術具備較高的可靠性且便于容錯，全數字化及通訊距離較長和多節點等諸多優勢。空調產品以及系統也都使用了信息技術與自動化控制技術，可以說所有的空調系統都有安裝計算機控制設備，這樣能夠有效的依據其負荷變化來調節冷量以及水量，進而有效的保障節能以及最佳運作狀態。隨著自動化控制技術水平的持續提高，不斷涌現出各類效果極好的控制方式及技術，這些控制方式及技術能夠提供新的活力為空調系統控制管理。

參考文獻

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