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)濟水平的不斷提高，我國對于科學技術(shù)發(fā)展的重視力度逐漸增強，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)階段較為先進的技術(shù)手段，其在中央空調(diào)中得到廣泛的應(yīng)用，進而使中央空調(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，首先是對負荷電流進行計算，負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、安全地運行。

在計算好負荷電流后，就可以進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)復雜，故障率高，功耗高，進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)以其可靠的運行性能、強大豐富的指令集、豐富的內(nèi)置集成功能、強勁的通訊功能和豐富擴展模塊、較強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)是由一臺主機通過風道過風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、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風機盤管系統(tǒng)、風機和冷卻塔等組成。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、生命力最強的基本控制方式，具有算法簡單、使用方便、適用性強、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、出水溫差和出水溫度信號來調(diào)節(jié)，當進、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，備用電機工作，過溫保護。

3中央空調(diào)電能浪費原因分析

空調(diào)在廣泛的運用后，所出現(xiàn)的最大問題就是空調(diào)的電能浪費問題。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)費電這一普遍問題，首先就要找出空調(diào)電能浪費的原因。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

由于當前多數(shù)的中央空調(diào)都是采用簡易的遠程控制模式，有些舊建筑還是采用手動模式。因此中央空調(diào)的開機和停機都需要有工作人員才做。開機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)的負荷卻很小，此時卻打開了制冷量很大的主機。停機時，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。以此來判斷制冷機組能夠滿足末端符負荷的壓力。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，這就導致了水泵不能通過調(diào)節(jié)末端負荷來進行運行，導致效率低小，耗電嚴重。

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，維護起來耗費人力物力，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DDC，內(nèi)部也編入單獨的程序，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，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，并且運行速率高，能在最短的時間內(nèi)作出判斷，進行控制。其編程界面也更加人性化，采用梯形圖語言，通俗易懂，學習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。當前是資源短缺的時期，如何通過科學技術(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

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（作者單位：青島海爾空調(diào)電子有限公司）