基于LonWorks的中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)設(shè)計

黃金鴻

摘 要：隨著國內(nèi)社會經(jīng)濟水平的不斷提升，中央空調(diào)被廣泛運用在商業(yè)以及民用建設(shè)中，中央空調(diào)可以說是現(xiàn)代化建筑建設(shè)中最關(guān)鍵的能耗運行系統(tǒng)。中央空調(diào)系統(tǒng)可以充分提升人們生活及工作環(huán)境的舒適度，但是也耗費了大量能源。文章分析了中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)，并探討了基于LonWorks的中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)設(shè)計，并提出了實用性設(shè)計策略。

關(guān)鍵詞：LonWorks；中央空調(diào)；智能控制；系統(tǒng)設(shè)計

前言

近年來，中央空調(diào)設(shè)備功率及數(shù)量持續(xù)加大，以至于其能耗也在持續(xù)提高。據(jù)相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計顯示，國內(nèi)建筑物能耗已經(jīng)占據(jù)總能耗的30%以上，在具備中央空調(diào)的建筑物中其能耗也已經(jīng)占到了70%左右，并且保持持續(xù)增長的態(tài)勢。所以，分析中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)有著極大的現(xiàn)實意義，要不斷地強化其功能的完善，注重節(jié)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(diào)系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

系統(tǒng)構(gòu)成，以夏季空調(diào)制冷為例：通常中央空調(diào)的循環(huán)水系統(tǒng)關(guān)鍵是包括著兩個水循環(huán)系統(tǒng)，也就是使用敞開式系統(tǒng)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)以及使用封閉式系統(tǒng)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，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(nèi)會裝設(shè)風機，這里的風機關(guān)鍵是進行冷空氣吹入至房間，進而能夠促使房間內(nèi)熱交換程度加快便于實現(xiàn)降溫。

工作原理，為了能夠促使室內(nèi)溫度保持在一個非常舒適的范圍之內(nèi)，冬季的室內(nèi)溫度過低時中央空調(diào)體系會把循環(huán)熱水送進風機盤管中，再將室外的低溫空氣進行循環(huán)經(jīng)過風機盤管時，對應(yīng)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(nèi)，促使其室內(nèi)溫度得以有效升高；在夏季的室溫過高時，中央空調(diào)系統(tǒng)就會運用水泵把經(jīng)過制冷器主機所提供的冷凍水循環(huán)式送進風機盤管內(nèi)，以便于在溫度降低時風機盤管之內(nèi)鋁片及循環(huán)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(nèi)進行降溫。

2 基于LonWorks的中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)

該空調(diào)機組所控制的相關(guān)現(xiàn)場總線系統(tǒng)工作原理是溫濕度控制器測出溫度以及濕度之后，再經(jīng)過運算得到對應(yīng)閥門調(diào)節(jié)輸出，此時的輸出是經(jīng)過Lon網(wǎng)絡(luò)送至對應(yīng)智能閥處以產(chǎn)生閥門開度。智能閥數(shù)量以及空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有著極大的關(guān)聯(lián)。開關(guān)量控制器是用在啟停機組上的，以便于有效監(jiān)測空調(diào)實時狀態(tài)以及進行警報。

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

關(guān)于智能閥門設(shè)計，相關(guān)智能閥門應(yīng)該是直接連接于Lon網(wǎng)絡(luò)之上的，并經(jīng)過Lon總線接收其閥門的開度指令，此指令是以網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)變量形式出現(xiàn)的。智能閥門關(guān)鍵硬件設(shè)計，從某種程度上來講智能閥門是要求對應(yīng)運算量和儲存容量較少的，所以運用了神經(jīng)元NeuronMC143120芯片和FTT-10A式的雙絞線變壓器耦合收發(fā)器，還有其電源是運用了LM2575式的降階電壓調(diào)節(jié)器芯片，其在進行濾波之后可以獲得非常穩(wěn)定的+5V電壓，串行A/D轉(zhuǎn)換器是使用TCL1549芯片，這樣可以充分的滿足于對應(yīng)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(tài)繼電器，該型號的繼電器驅(qū)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(xiàn)

溫濕度控制器是最關(guān)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(guān)于溫濕度控制程序軟件的實現(xiàn)應(yīng)該分為兩大部分，節(jié)點內(nèi)部功能，這包括著相關(guān)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(shù)修改以及運算和網(wǎng)絡(luò)變量形式輸出結(jié)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(wù)必要具有及上位機可以通信的功能。依據(jù)其工藝技術(shù)的要求，溫濕度控制器之內(nèi)具有專門開辟的儲存區(qū)域，這是存放上位機組態(tài)之后所形成的相關(guān)程序鏈，并且控制器經(jīng)過詳細分析程序能夠?qū)Υ鎱^(qū)域之內(nèi)各類數(shù)據(jù)展開分析，再合理的調(diào)用子程序來充分實現(xiàn)各類功能及完成控制。

3 中央空調(diào)節(jié)能理論分析

中央空調(diào)系統(tǒng)是經(jīng)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(yīng)該說其制冷主機是經(jīng)過壓縮機來促使制冷劑快速冷凍循環(huán)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(diào)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(diào)系統(tǒng)的對應(yīng)末端系統(tǒng)，冷卻水是經(jīng)過冷卻水泵將對應(yīng)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(jīng)過空氣帶走冷卻水熱量，同時能夠有效促使蒸發(fā)以致水溫迅速降低。溫度降低之后相關(guān)冷卻水會進行再次循環(huán)，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(diào)系統(tǒng)可以說是多變量復(fù)雜且時變的系統(tǒng)，相關(guān)過程要素主要是非線性以及大滯后、強耦合的關(guān)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(yīng)于中央空調(diào)各個方面控制要求及需求。

模糊控制下的變頻調(diào)速技術(shù)能夠充分達到中央空調(diào)水系統(tǒng)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(tǒng)具備極高跟隨性以及應(yīng)變能力，還能夠依據(jù)相對被控制的動態(tài)過程特性識別來自主調(diào)節(jié)其運行參數(shù)，以便于得到最優(yōu)化控制效果。模糊控制能夠充分地適應(yīng)于多變性特征，不過也正是因為該類復(fù)雜非線性才促使模糊控制極好地控制并克服了對應(yīng)被控中央空調(diào)各個方面的要求及需求，進而實現(xiàn)極高的控制能力以及最佳運行狀態(tài)。停機控制也就是確?？照{(diào)區(qū)域完成運作后還能夠具備較為舒適的環(huán)境，并有效計算出能夠提前停止空調(diào)的最長時間。并且，在停止運用空調(diào)區(qū)域之前就有效控制區(qū)域空調(diào)關(guān)閉。

4 結(jié)束語

現(xiàn)今基于LonWorks的中央空調(diào)智能控制技術(shù)在該行業(yè)中的反響極大，LonWorks技術(shù)具備較高的可靠性且便于容錯，全數(shù)字化及通訊距離較長和多節(jié)點等諸多優(yōu)勢。空調(diào)產(chǎn)品以及系統(tǒng)也都使用了信息技術(shù)與自動化控制技術(shù)，可以說所有的空調(diào)系統(tǒng)都有安裝計算機控制設(shè)備，這樣能夠有效的依據(jù)其負荷變化來調(diào)節(jié)冷量以及水量，進而有效的保障節(jié)能以及最佳運作狀態(tài)。隨著自動化控制技術(shù)水平的持續(xù)提高，不斷涌現(xiàn)出各類效果極好的控制方式及技術(shù)，這些控制方式及技術(shù)能夠提供新的活力為空調(diào)系統(tǒng)控制管理。

參考文獻

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