電氣自動化在中央空調(diào)中的應(yīng)用

何崢

摘要：近些年隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我國對于科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重視力度逐漸增強(qiáng)，這對于國家現(xiàn)代化建設(shè)具有積極的影響意義。電氣自動化技術(shù)是現(xiàn)階段較為先進(jìn)的技術(shù)手段，其在中央空調(diào)中得到廣泛的應(yīng)用，進(jìn)而使中央空調(diào)的工作效率與質(zhì)量得到顯著提升。目前在中央空調(diào)應(yīng)用過程中還存在一些問題，本研究將對電氣自動化技術(shù)的優(yōu)點以及其在中央空調(diào)中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，從而得到完善中央空調(diào)應(yīng)用的基本措施，使中央空調(diào)能夠更穩(wěn)定的發(fā)揮作用。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；中央空調(diào)；應(yīng)用

l中央空調(diào)的低壓配電

中央空調(diào)的低壓配電，首先是對負(fù)荷電流進(jìn)行計算，負(fù)荷電流計算的目的是為了合理地選擇低壓電器和電線電纜，確保電氣線路和設(shè)備經(jīng)濟(jì)、安全地運(yùn)行。

在計算好負(fù)荷電流后，就可以進(jìn)行低壓電器和電線電纜的選擇。選擇低壓電器，需要滿足“電器的額定電壓應(yīng)與所在回路標(biāo)稱電壓相適應(yīng)；電器的額定電流不應(yīng)小于所在回路的計算電流和電器的額定頻率應(yīng)與所在回路的頻率相適應(yīng)”這三條規(guī)定。例如，選擇低壓斷路器，計算電流為308A，我們應(yīng)該選擇額定電流框架400A的斷路器。選擇電線電纜，需要滿足“按敷設(shè)方式及環(huán)境條件確定的電線電纜的載流量，不應(yīng)小于計算電流”。根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊（第三版）》中的相關(guān)規(guī)定，電線電纜的載流量是根據(jù)不同的敷設(shè)方式和環(huán)境溫度來確定的。

低壓電器、電線在選型時，一定要保證其具有足夠的載流量，杜絕電氣火災(zāi)的發(fā)生。

2中央空調(diào)的PLC控制

中央空調(diào)控制系統(tǒng)主要經(jīng)歷了3個階段：一、繼電器控制系統(tǒng)；二、直接數(shù)字控制器（DDC）控制系統(tǒng)；三、PLC控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于系統(tǒng)復(fù)雜，故障率高，功耗高，進(jìn)而成本較高等明顯的缺點已逐漸被淘汰，直接數(shù)字式控制器DDC雖然在智能化方面有了很大的發(fā)展，但由于DDC本身的抗干擾能力問題和分級分步式結(jié)構(gòu)的局限性而限制了其應(yīng)用范圍。相對照，PLC可控制系統(tǒng)以其可靠的運(yùn)行性能、強(qiáng)大豐富的指令集、豐富的內(nèi)置集成功能、強(qiáng)勁的通訊功能和豐富擴(kuò)展模塊、較強(qiáng)的抗干擾能力等顯著的優(yōu)點使其得到了在大型中央空調(diào)領(lǐng)域的廣泛的應(yīng)用。

中央空調(diào)是由一臺主機(jī)通過風(fēng)道過風(fēng)或冷熱水管或管線連接多個末端的方式來控制不同的房間以達(dá)到室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)的空調(diào)。中央空調(diào)系統(tǒng)主要由冷凍主機(jī)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)和冷卻塔等組成。在中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中，實施對冷凍水和冷卻水的循環(huán)系統(tǒng)以及冷卻塔的能量自動控制是中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造及自動控制的重要組成部分。中央空調(diào)的變頻調(diào)速是實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能的最有效的方法。

2.1 PLC控制中央空調(diào)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計

變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由變頻器、PLC、主接觸器、水泵機(jī)組及溫度檢測裝置組成閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。中央空調(diào)變頻調(diào)速系統(tǒng)是利用電壓信號控制變頻器，進(jìn)而控制水泵轉(zhuǎn)速和溫度。控制程序采用PID算法控制輸出電壓，其中定時中斷0為每1O毫秒中斷一次，進(jìn)入INT 0。

中央空調(diào)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中，選配的S7200PLC主要是由CPU226模塊（24DI/16DO）、模擬量輸人EM231模塊（4AI）和模擬量輸出EM232模塊（2AO）三部分組成。PLC的主要任務(wù)是接受外部開關(guān)信號（按鈕、繼電器）的輸入，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)以及輸出信號去控制接觸器、繼電器等器件，以完成相應(yīng)的控制任務(wù)。

2.2 PID調(diào)節(jié)

在生產(chǎn)過程自動控制的發(fā)展歷程中，PID控制是歷史最久、生命力最強(qiáng)的基本控制方式，具有算法簡單、使用方便、適用性強(qiáng)、容易通過簡單的硬件和軟件方式來實現(xiàn)等優(yōu)點，廣泛地應(yīng)用于各種行業(yè)。下面以中央空調(diào)冷卻水系統(tǒng)循環(huán)控制為例簡述PID調(diào)節(jié)。

首先確定一個冷卻泵變頻器工作的最小工作頻率，然后將其設(shè)定下限頻率并鎖定，變頻冷卻水泵的頻率是取冷卻管進(jìn)、出水溫差和出水溫度信號來調(diào)節(jié)，當(dāng)進(jìn)、出水溫差大于設(shè)定值時，頻率無級上調(diào)，反之，頻率無級下調(diào)；同時當(dāng)冷卻水出水溫度高于設(shè)定值時，頻率優(yōu)先無級上調(diào)，反之，按溫差變化來調(diào)節(jié)頻率。調(diào)用PID控制參數(shù)，過程變量小于設(shè)定值時，PID控制值輸出，反之，備用電機(jī)工作，過溫保護(hù)。

3中央空調(diào)電能浪費(fèi)原因分析

空調(diào)在廣泛的運(yùn)用后，所出現(xiàn)的最大問題就是空調(diào)的電能浪費(fèi)問題。在上述中，我們已經(jīng)提到過，在一棟大樓里，空調(diào)的使用量居然是整個大樓用電量的一半。所以，在今后的發(fā)展中，對于空調(diào)的研究和開發(fā)要首先針對于這一問題。然而，要想很好的解決空調(diào)費(fèi)電這一普遍問題，首先就要找出空調(diào)電能浪費(fèi)的原因。然后再針對出現(xiàn)問題的原因，加以研究和解決。本文在此提出了一些空調(diào)浪費(fèi)電能的原因，希望能夠?qū)χ醒肟照{(diào)相關(guān)問題的解決提供一定的借鑒。

3.1 控制模式靈活度低

由于當(dāng)前多數(shù)的中央空調(diào)都是采用簡易的遠(yuǎn)程控制模式，有些舊建筑還是采用手動模式。因此中央空調(diào)的開機(jī)和停機(jī)都需要有工作人員才做。開機(jī)往往是在用戶使用前的一個小時，但是在用戶剛使用時，中央空調(diào)的負(fù)荷卻很小，此時卻打開了制冷量很大的主機(jī)。停機(jī)時，只有等到所有的用戶停止使用空調(diào)之后，工作人員才能停止中央空調(diào)，這就導(dǎo)致了在用戶停止使用制冷后30～45分鐘后才停止中央空調(diào)。

3.2中央空調(diào)檢測效率低小

目前遵守規(guī)定的工作人員是每過幾小時巡檢一次機(jī)房，有些是一天一次。檢測的主要內(nèi)容是記錄主供同水管路的水溫和室外的天氣。以此來判斷制冷機(jī)組能夠滿足末端符負(fù)荷的壓力。除此之外，中央空調(diào)的水泵常常出現(xiàn)“大馬拉小馬”的情況，這就導(dǎo)致了水泵不能通過調(diào)節(jié)末端負(fù)荷來進(jìn)行運(yùn)行，導(dǎo)致效率低小，耗電嚴(yán)重。

4中央空調(diào)的控制

4.1中央空調(diào)控制方式的發(fā)展

中央空調(diào)使用初期，多采用繼電器控制，繼電器也是當(dāng)時比較主流的電氣控制元件，但繼電器控制所占空間大，往往在空調(diào)主機(jī)房外還要占用一間，作為控制間，并且繼電器容易發(fā)生粘連等故障，維護(hù)起來耗費(fèi)人力物力，現(xiàn)在已經(jīng)淘汰，很少使用。直接數(shù)字控制器又稱 DDC，根據(jù)每座大樓的實際情況，設(shè)計單獨(dú)DDC，內(nèi)部也編入單獨(dú)的程序，控制方便，所占空間小，往往只需一個控制柜即可，內(nèi)部有各種指示燈，操作與維護(hù)方便，現(xiàn)在的許多樓宇中的中央空調(diào)使用的就是這種控制技術(shù)，但其抗干擾能力較差，針對性較強(qiáng)，不易移植，每一個新的建筑都需重新設(shè)計，對其應(yīng)用和發(fā)展造成了限制。PLC 以其優(yōu)良的性能，在工業(yè)與其他行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

4.2 中央空調(diào)的 PLC 控制

PLC的I/O口主要用來輸出開關(guān)量，判斷輸入。這一切由內(nèi)部的CPU控制。PLC 中集成了豐富的指令集，如繼電器、延時器等，并且運(yùn)行速率高，能在最短的時間內(nèi)作出判斷，進(jìn)行控制。其編程界面也更加人性化，采用梯形圖語言，通俗易懂，學(xué)習(xí)者可在極短的時間內(nèi)掌握。對于一些高層建筑的中央空調(diào)控制，需要的控制端口過多，PLC 可提供豐富的 I/O 擴(kuò)展模塊，為編程者提供最大方便。中央空調(diào)主要是對溫度及性控制。

5結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前的科技發(fā)展速度較快，這也令能源的需求量逐漸提升。當(dāng)前是資源短缺的時期，如何通過科學(xué)技術(shù)來有效節(jié)能減排成為了非常關(guān)注的話題。制冷系統(tǒng)控制不到位，管理不完善會讓中央空調(diào)嚴(yán)重耗電。自動化在中央空調(diào)里的使用能夠取得較好的效果，只有通過不斷的探索和研究，就會讓中央空調(diào)的變成實現(xiàn)節(jié)約化和智能化。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：青島海爾空調(diào)電子有限公司）