基于DDC与变频技术的净化空调控制系统的应用

张 展 旗

(山西四建集团有限公司，山西 太原 030024)



基于DDC与变频技术的净化空调控制系统的应用

张 展 旗

(山西四建集团有限公司，山西 太原 030024)

为了实现净化空调系统改善工厂环境空气质量达到国家认定的标准，提出了对净化空调进行系统性的控制，从DDC空调自控系统的介绍、净化空调系统的要求以及DDC与变频技术在净化空调控制系统中的应用三个方面进行简要论述，实现了良好的节能、环保、经济效益。

DDC，变频技术，空调控制系统

为了保证房间或者工厂所需空气温度、空气湿度、风力大小、空气压强以及净化指数等要求，经常进行的措施就是向房间或者工厂内部输送定量通过净化的空气，以此来减少房间或者工厂内部各种污染物以及空气状况，为了实现对空气处理的目的，就需要相应的空气处理设备，这样的设备就是净化空调系统。净化空调系统是生产加工环境中必不可少的设备构成，能够改善空气质量，由于净化空调系统的能源消耗是通常制造业生产总能源消耗的30%以上，因此，使用净化空调系统能够有效节约能源。

1 DDC空调自控系统介绍

DDC自控系统一般是由五个部分组成的，分别是中央管理站、DDC控制器、传感器、执行机构以及变频控制柜。这五个部分协调工作能够实现多种控制以及管理功能的网络系统。

1.1 中央管理站

中央管理站一般是由三部分组成，分别是PC机或计算机、显示器以及打印机，中央管理站通过与以太网连接，从而达到与外界进行信息交换的目的。中央管理站对整个厂房的净化空调设备进行集中管理与显示，程序员以用户的要求为依据进行组态，提供简单易学的操作界面，操作人员在了解简单的操作技能以后便可对设备的启动、信息显示等方面进行控制。

1.2 DDC控制器

DDC控制器既可以进行独立的工作，同时又可以加入到网络中，从而执行比较复杂的控制、监测以及能源管理工作。DDC的输入信号有：DI，代表数字量输入，即开关量；AI，代表模拟量输入。DDC的输出信号有：DO，代表数字量输出，即开关量；AO代表模拟量输出。它们的工作过程是：首先，通过读取外部的测量与反馈信号，接下来，利用DDC内部用户程序进行判别、计算之后，最后，将信号通过DO或AO传送给控制系统外部的执行器、驱动器，从而完成相应的功能。

1.3 传感器

净化空调系统中的传感器主要包含了温度传感器、湿度传感器、流量传感器以及压差传感器等，这些传感器将监测到的信号转变成模拟量信号，并将其反馈给DDC控制器，DDC控制器再将这些反馈信号传输给中央控制器，最后运用用户程序进行计算、处理后用于控制、驱动等。

1.4 变频器

一般来说，变频器主要是通过电力半导体器件的通断作用，从而将工频电源有效转化为另一频率的电能控制装置。变频器通过CPU与外接电路实现对整个主电路的控制，并通过整流电路将交流电转变成直流电。

1.5 执行器件

一般来说，执行器件包括了调节阀、风阀执行器以及风机等设备。通常情况下，它是运用上位机设定后，DDC驱动调节阀调节风门的开度、冷水阀门的开度、设备的启停等功能。

2 净化空调系统的要求

一般来说，我国对于净化空调系统的要求具体有以下几个方面：第一，从温、湿度要求上来说，首先，从温度上来说，生产工艺对温度没有严苛的要求时，那么洁净室的温度必须保持在20 ℃～26 ℃，而人员净化用室与生活用室的温度应该保持在16 ℃～28 ℃。其次，从湿度上来说，一般情况下对湿度应该控制在45%～70%之间。第二，从压差上来说，对于等级层次不相同的洁净室与洁净区同非洁净区之间的静压差，一般应大于4.9 Pa，此外，洁净区域同室外的静压差应该大于9.8 Pa。第三，从风量、风速上来说，对于它们而言有严格的技术要求，必须在标准指标范围内。

3 基于DDC与变频技术的净化空调控制系统应用

3.1 净化空调系统的结构

对于净化空调系统的自动控制来说，运用DDC控制器对净化系统进行有效的监测，通过采集风速、压差、温度以及湿度等传感器信号并进行相应的转换，此外，再利用反馈信号对变频器的频率、空调与风机的起停等方面的控制，从而实现净化空调系统的高效工作。如图1所示，为净化空调系统功能及控制的一般工艺图。

在图1中，包含了一整套的组合空调器的功能结构与控制点表。具体来说，新风段起到的功能是作为室外新风的入口；初效过滤段1起到的功能是对进来的新风进行过滤；混合段起到的功能是将过滤后的新风与回风进行有效的混合；初效过滤段2起到的功能是将混合后的空气进行二次过滤；表冷段起到的功能主要是用于冷冻水，同时还能够对空气的冷热进行交换，从而达到空气冷却的目的，此外，它还具有除湿的功能；风机段起到的功能主要是安装风机并进行送风工作；加热段起到的功能主要是对空气进行加热；加湿段起到的功能主要是对空气进行加湿作用；中效段起到的功能主要是对空气进行过滤；臭氧段起到的功能主要是运用臭氧进行空气消毒；送风段起到的功能主要是将洁净的空气送入室内。

3.2 对净化空调系统的控制

1)对温度的控制。一般来说，温度控制是空调系统的一个重要参数，我国对洁净室内的温度要求是20 ℃～26 ℃。对净化空调系统的温度控制而言，主要是以回风段的温度与设定温度的差值为控制对象，从而进行PID调节。一般情况下，运用DDC的AO都端子将PID算法的结果送出，从而用来控制冷水调节阀或者是蒸汽调节阀。此外，净化空调系统是以回风温度传感器为依据，对加热器或表冷器的电动二通阀进行有效控制，从而使室内温度可以保持在20 ℃～26 ℃之间。

2)对空气净化的控制。在净化空调系统中，对空气净化的处理主要是运用空气过滤器实现的。当安装了初效过滤器与中效过滤器之后，室内空气洁净度通常可以达到10 000级，倘若要想达到更高级别的洁净度，那么可以通过安装高效过滤器来实现。

在过滤器的长期使用中，由于灰尘慢慢堆积于滤料上，这样会严重影响净化空调系统的换气量与换气次数，最终导致室内的空气净化不能达到预期的效果。针对这一问题，可以运用差压法测量过滤器前后的压差Pd，再通过Pd对变频器的输出频率进行调节，从而使送风机电机速度加快，这样便能有效克服过滤器的阻力，与此同时，还可以对这一压差值进行设定报警信号，从而可以对其进行更好的维护。

3)对湿度的控制。从加湿控制来说，一般可以运用蒸汽加湿器进行控制。在加湿的过程中，应以湿度控制要求为依据，或是通过对磁阀进行有效的位式控制实现，也可以通过对二通调节阀的连续调节而实现。

从除湿控制来说，一般可以运用表冷器进行控制。在除湿的过程中，可以运用调节表冷器的冷媒流量来实现控制的目的，即湿度值超过要求值的时候，可以加大冷水阀的开度从而进行除湿控制，反之即是减小冷水阀的开度。

4)对正压的控制。一般来说，对于室内的送回风、换气量以及换气次数是固定的，因此，在净化空调系统的运行过程中，要想对正压进行有效控制可以利用排风机入口压力信号，通过调节排风机的转速，从而实现正压控制。

4 结语

将DDC与变频技术应用于净化空调系统的控制中，可以实现系统的自动化控制，这样不仅可以使系统安全运行的各项指标控制在有效的范围内，同时还顺应了我国节能、环保的号召。此外，由于自动化控制的实现，这就大大降低了人员的开支，提高了管理水平，带来了较大的经济效益。

[1]李界家,马 斌,叶 选，等.参数自调整模糊控制器在空调控制系统中的应用.仪表技术与传感器,2010(10)：90-91.

[2]曹爱强.新能源汽车电动空调控制系统及其实现研究.上海：同济大学汽车学院,2011.

[3]刘海明,孔圆圆.变频技术在制冷空调系统中的应用及节能分析.新材料新装饰,2014(5)：71-79.

[4]张 涛,张 丽,尚 希，等.基于PLC和变频技术的中央空调控制系统改造设计.电机与控制应用,2012(197)：30-33.

Application of air-conditioning system on the basis of DDC and frequency-converting technique

Zhang Zhanqi

(Shanxi4thConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030024,China)

In order to clean air-conditioning system and improve workshop environment air quality and achieve national criteria, the paper suggests to control air-conditioning system, and briefly discusses DDC air-conditioning system control, cleaning air-conditioning system demands and frequency-converting techniques in air-conditioning control system, and finally achieves good energy-saving, environmental protecting and economic benefits.

DDC, frequency-converting techniques, air-conditioning control system

1009-6825(2015)18-0127-03

2015-04-11

张展旗(1977- )，男，工程师

TU831

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