中央空調自控系統(tǒng)的設計應用研究

呂貴瑜，暢翱

（蘭州生物制品研究所有限責任公司，甘肅 蘭州 730046）

當下，隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，越來越多的建筑需要安裝中央空調，中央空調技術也在不斷更新?lián)Q代的過程中變得現(xiàn)代化、專業(yè)化、自動化。其中，中央空調的制冷系統(tǒng)是保證其正常運轉的基礎，在元器件的不斷發(fā)展和信息技術進步的前提下，中央空調的自控系統(tǒng)有了新的發(fā)展前景，加大對自控系統(tǒng)的設計與優(yōu)化力度不光可以提高中央空調的運行效率，還可以極大地降低空調的制作與運行成本。因此，當下對中央空調的自控系統(tǒng)優(yōu)化與設計工作就需要從現(xiàn)代化的計算機技術和通信技術入手，以此實現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)，促進中央空調技術的改革。

1 自控系統(tǒng)組成分析

對自控系統(tǒng)的研究與分析的主要目的是為了提高中央空調的自動控制能力，加強對數(shù)據(jù)的掌握和分析能力，以此實現(xiàn)在日常應用中的高效率、高準確性。因為自控系統(tǒng)能夠保證基本使用效率的前提下，盡量地提升空調系統(tǒng)的自動化，并在此前提上降低制造和使用的成本，這是一般的中央空調系統(tǒng)所不能帶來的。所以，此次對這一結構的研究與設計也是站在最基本的系統(tǒng)基礎上的，其中主要對IPC+PLC以及變頻器的控制能力，采取的集中化的管理，以此保證空調相關系統(tǒng)的正常運行。

1.1 從PC機的控制系統(tǒng)分析

因為PC機與其他的機器最大的區(qū)別就在于其可以在彩色的界面上進行操作，這樣所有的數(shù)據(jù)與圖片可以更加真實，更加方便研究與設計人員的使用。比如，在對相關的數(shù)據(jù)進行聯(lián)動、對以往的數(shù)據(jù)和資料進行查看或者在利用機器進行一系列的操作過程中，都可以實現(xiàn)自動控制的最優(yōu)化。其次，PC機在遇到故障問題以后，可以及時對其進行解決，并可以通過手動操作的方式對問題集中進行解決，這樣的解決方式更加高效，且可以將存在的問題明確化，避免不必要問題的出現(xiàn)。

1.2 下位機的手動操作

下位機的組成較為簡單，因為其主要是由上述的PLC和變頻器組成的，以此實現(xiàn)中央空調系統(tǒng)的控制與應用。采取下位機的方式，可以提高其自動應用能力，盡量實現(xiàn)控制箱的應用。

1.3 動力柜

動力柜是主要的手動操作界面，因為其組成系統(tǒng)較為簡單，主要是繼電系統(tǒng)，因此，如果自控系統(tǒng)在運行的過程中出現(xiàn)了問題，那么，可以直接啟動動力柜，而動力柜的操作與運行是直接脫離自控系統(tǒng)的，因此，其不僅可以避免更大危險的出現(xiàn)，還可以繼續(xù)保證中央空調的正常運行，這為中央空調的運行與使用提供了最基本的保障。

2 自控系統(tǒng)的結構

2.1 上位機

自控系統(tǒng)的組成較為復雜，其中最主要的組成部分就是上位機，上位機當下的系統(tǒng)采用的是WIN2000+的系統(tǒng)，其主要的作用就是實現(xiàn)自控。首先，上位機的主要作用就是為整個自控系統(tǒng)提供人機界面，方便使用者的操作，實現(xiàn)對中央空調的管理與控制；其次，在交互界面的基礎上，其可以對外部的數(shù)據(jù)進行采集，并在當下現(xiàn)成數(shù)據(jù)的基礎上，對相應的數(shù)據(jù)進行采集和分析，并進行精準的運算。在數(shù)據(jù)的采集和運算的過程中，一般會涉及機器自身的數(shù)據(jù)和在應用的過程中所產(chǎn)生數(shù)據(jù)，這兩部分的數(shù)據(jù)都是需要進行解決的，而上位機的出現(xiàn)就很好地解決了數(shù)據(jù)處理和分析以及輸出的問題。

另外，上位機還可以定期對機器自身的運行情況進行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)在運行過程中存在的問題，并根據(jù)其存在的問題及時對其加以處理。比如，當在運行的過程中發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)自身存在的數(shù)據(jù)運算的問題，那么，上位機首先會自動對數(shù)據(jù)進行校對、糾正，如果發(fā)現(xiàn)較為嚴重的錯誤，或者當錯誤已經(jīng)嚴重影響數(shù)據(jù)的正常運行了，那么，其會及時進行報警處理，防止因為數(shù)據(jù)錯誤的問題影響整個中央空調的正常運行。

2.2 下位機

下位機使用的三菱和臺達的變頻器，并由RS485的總線組成。通過其組成及傳輸?shù)哪Ｊ娇梢园l(fā)現(xiàn)，下位機整體的組成還是較為簡單的，但是，從其整體的運行及相互之間的對接來看，整個過程比較復雜。首先，輸入輸出接口充當?shù)氖且龑У淖饔茫渲饕饔檬谴龠M流量的控制與管理，保證中央空調的各個部位正常運行，這也是在當下的中央空調組成系統(tǒng)中應用最廣泛的組成結構。其次，模數(shù)和數(shù)模模塊采用的都是三菱的結構，其主要的作用就是利用冷媒水對相關的部分進行降溫，通過降溫保證其正常的運作，在保證降溫的過程中，需要考慮的是不同介質的冷媒水的作用是不同的，因此，需要根據(jù)中央空調內部的實際組成部分和自控系統(tǒng)的組成部分進行合理的安排。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的整體配置結構如圖1。

圖1 系統(tǒng)配置示意圖

如圖1所示，其配置的組成部分比較復雜，主要是由硬件、軟件以及網(wǎng)絡系統(tǒng)組成的，從表面來看，其余日常中接觸到的電腦有很大的相似之處，但是，在實際應用的過程中，這三個部分各司其職，利用網(wǎng)絡系統(tǒng)實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件和軟件的支配。除此之外，采集器也是系統(tǒng)的重要組成部分，其主要作用是采集溫度的信號，也就是及時了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并根據(jù)采集器和PC機之間的關系，對數(shù)據(jù)進行合理的調配，從而實現(xiàn)系統(tǒng)內部整體的數(shù)據(jù)交流與交換。

3 自控系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構

圖2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡結構示意圖

通過圖2可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)網(wǎng)絡的組成部分較為簡單，但是，其各司其職，主要作用于中央空調的自控系統(tǒng)內部，保證硬件與軟件之間的連接，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合應用。

4 系統(tǒng)的作用分析

自控系統(tǒng)的整體作用還是比較多的，且不同的部位負責的方面也有所區(qū)別，以下是本人針對系統(tǒng)不同部分的結構的作用進行的分析。

系統(tǒng)可以對中央空調的實時溫度和運行情況進行監(jiān)控，及時了解其頻率和流量，并對各個部分結構的運行情況進行明確，可以發(fā)現(xiàn)在運行的過程中其存在的問題，提高中央空調的運行安全性。系統(tǒng)可以實現(xiàn)實時趨勢和歷史趨勢的監(jiān)控，并根據(jù)其真實的數(shù)據(jù)打印相關的報表，保證工作人員和使用人員的數(shù)據(jù)分析。因為在系統(tǒng)運行的過程中，難免會因為其操作的實際操作難度和使用的不正確導致系統(tǒng)出現(xiàn)問題，那么，通過自控系統(tǒng)就可以及時了解在運行的過程中存在的問題，并以此為前提自動進入緊急狀態(tài)，及時關閉正在運行的系統(tǒng)，避免因為存在的系統(tǒng)問題導致出現(xiàn)更大的問題。自控系統(tǒng)的存在不僅是為了提升整個應用過程的方便程度，還可以避免不必要問題的出現(xiàn)，因為當其檢測到系統(tǒng)存在的問題以后可以及時關閉自控系統(tǒng)，并自動實現(xiàn)報警，這時可以通過其自動開啟的手動操作界面恢復中央空調的使用，那么，在這樣的使用過程中就可以避免不必要損失的產(chǎn)生。

除了保護中央空調系統(tǒng)的積極作用，自控系統(tǒng)還可以通過對冷媒水、熱水和冷卻水情況的檢測，對系統(tǒng)的運行情況進行了解，降低中央空調運行的成本。與對水溫度監(jiān)控的原理相似，自控系統(tǒng)還可以對室內外的溫度自行進行檢測，從而實現(xiàn)自動調節(jié)溫度的目的，避免因為室內外溫度差距較大導致的資源浪費。自控系統(tǒng)的中央空調之所以可以降低運行的能耗，主要因為其可以自主檢測使用的電量情況，如果遇到使用電量過高的情況，還可以自動進行提示，使用者可以根據(jù)自身的使用習慣設定定期生成用電報表，這樣可以更方便地了解中央空調的用電情況。

5 結語

綜上所述，中央空調的自控系統(tǒng)是實現(xiàn)中央空調自動化和智能化的第一步，也是最重要的一步。因為其涉及信息網(wǎng)絡和通信系統(tǒng)，且這些技術都是在飛速發(fā)展的時候，因此，當下的技術雖然先進，但仍不是重點，這更需要在以后的研究工作中不斷融合現(xiàn)代化的信息技術，為中央空調自控系統(tǒng)的進步和發(fā)展提供更大的動力。