电气自动化在中央空调中的应用

杜慎巨

【摘要】对电气自动化在中央空调里的应用充分的重视，当前我国很多中央空调大部分具有消耗能源较高，使用率较低的状况，节能转变的观念已经变成目前许多人都重视的问题，所以，正确应用电气自动化技术，是让中央空调更加安全、环保以及节能的主要方式。

【关键词】电气自动化 中央空调 应用

前言

就中央空调技术的应用而言，其应用以及推广为人们带来了更多的方便以及环境的改善。但是很多实质性的问题也开始出现例如设备的能耗高患气设备容易出现火灾隐患以及设备等维护成本较高。从其根本原因进行分析都是由于电气自动化的不当应用所致。而提高精度、先进、合理的自动化控制技术能够对此类问题予以有效的改善。

一、中央空调电气自动化的必要性

传统中央空调采用简单的远程监控甚至手动模式，这样给空调的控制带来了极大的麻烦。并且延长了中央空调工作时间，造成了不必要的电能浪费。另外，通过人工对中央空调的安全问题和性能问题进行检测存在着漏洞，效率也较低。随着技术的发展，中央空调的控制方式经历了继电器控制、数字控制器控制和PLC控制阶段。其中继电器控制在空调使用初期起到了十分积极的作用，但随着科技的进步，继电器的空间浪费问题逐渐呈现出来。同时，继电器极易出现粘连现象造成空调设备故障，无法运行。为了减少空间，数字控制器（DDC）开始应用，DDC实现了空调的一对一控制.减低了占有空间.操作方便。但是DDC控制方式也存在着一定的问题，如抗干扰能力弱，具有较强的针对性且很难移植。这样DDC的普及就成为最大问题。而PLC具有更加优良的性能，很少发生故障、安全系数较高，并且节约能源，也解决了DDC需要重新设计的问题，因此其在中央空调中的应用也就成为必然。

二、电气自动化在中央空调中的应用

1 中央空调的低压配电

中央空调的低压配电，首先是对负荷电流进行计算，负荷电流计算的目的是为了合理地选择低压电器和电线电缆，确保电气线路和设备经济、安全地运行。中央空调的负荷基本都属于三相负荷，负荷电流的计算公式为：

其中，功率P 是指电功率，而不是指制冷量，其值会随着运行工况的变化而变化，在进行电流计算时，应取中央空调最恶劣工况下的电功率进行计算；U 为线电压，一般取380V ；cos φ是功率因数，一般取0 .5 。在计算好负荷电流后，就可以进行低压电器和电线电缆的选择。选择低压电器，需要满足“电器的额定电压应与所在回路标称电压相适应；电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流和电器的额定频率应与所在回路的频率相适应” 这三条规定。例如，选择低压断路器，计算电流为308A ，我们应该选择额定电流框架400A 的断路器。选择电线电缆，需要满足“按敷设方式及环境条件确定的电线电缆的载流量，不应小于计算电流” 。根据《工业与民用配电设计手册（第三版）》中的相关规定，电线电缆的载流量是根据不同的敷设方式和环境温度来确定的。低壓电器、电线在选型时，一定要保证其具有足够的载流量，杜绝电气火灾的发生。

2、中央空调的PLC 控制

中央空调控制系统主要经历了继电器控制系统、直接数字控制器（DDC）控制系统和PLC 控制系统这三个阶段。继电器控制系统由于故障率高、系统复杂、功耗高等明显的缺点已逐渐被淘汰，直接数字式控制器虽然在智能化方面有了很大的发展，但由于DDC 本身的抗干扰能力问题和分级分步式结构的局限性而限制了其应用范围。相比较而言，PLC 可控制系统以其运行可靠、使用与维护方便、抗干扰能力强、适合新型高速网络结构等显著的优点使其在大型中央空调领域得到了广泛的应用。中央空调是由一台主机通过风道过风或冷热水管或管线连接多个末端的方式来控制不同的房间以达到室内空气调节的空调。中央空调系统主要由冷冻主机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统、风机和冷却塔等组成。在中央空调系统的设计中，实施对冷冻水和冷却水的循环系统以及冷却塔的能量自动控制是中央空调系统节能改造及自动控制的重要组成部分。中央空调的变频调速是实现系统节能的最有效的方法。

1、PLC 控制中央空调变频调速系统的设计

变频调速系统主要由变频器、PLC 、主接触器、水泵机组及温度检测装置组成闭环自动控制系统。中央空调变频调速系统是利用电压信号控制变频器，进而控制水泵转速和温度。控制程序采用PID算法控制输出电压，其中定时中断0 为每10 毫秒中断一次，进入INT-0 。中央空调变频调速控制系统中，选配的S7200PLC 主要是由CPU226 模块（24DI 16DO）、模拟量输入EM231 模块（4AI）和模拟量输出EM232 模块（2AO）三部分组成。PLC 的主要任务是接受外部开关信号（按钮、继电器）的输入，判断当前的系统状态以及输出信号去控制接触器、继电器等器件，以完成相应的控制任务。

2、PID 调节

在生产过程自动控制的发展历程中，PID 控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式，具有算法简单、使用方便、适用性强、容易通过简单的硬件和软件方式来实现等优点，广泛地应用于各种行业。下面以中央空调冷却水系统循环控制为例简述PID调节。

首先确定一个冷却泵变频器工作的最小工作频率，然后将其设定下限频率并锁定，变频冷却水泵的频率是取冷却管进、出水温差和出水温度信号来调节，当进、出水温差大于设定值时，频率无级上调，反之，频率无级下调；同时当冷却水出水温度高于设定值时，频率优先无级上调，反之，按温差变化来调节频率。调用PID 控制参数，过程变量小于设定值时，PID控制值输出，反之，备用电机工作，过温保护。

3、中央空调的远程监控

中央空调远程监控系统主要是由远程监控计算机和现场监控系统组成。远程监控计算机通过Internet网与现场监控计算机相连接，是用户与现场设备进行交互的接口，它主要从现场监控计算机上获得远程设备状态，对远程设备参数和数据进行分析处理后再通过Internet 网对现场监控系统发出控制命令及输入参数，从而达到对中央空调的远程监控。现场监控系统是直接对中央空调现场设备进行监测控制的系统，主要包括现场监控计算机、CAN 总线适配卡和现场控制器。中央空调的远程监控主要用现场总线控制系统（FCS），实现用远程计算机直接对现场的空调设备进行监控。计算机监控中心使用Modbus 通信协议，通过总线对现场的空调机组进行数据采集和修改，从而通过网络介质（通信线）访问现场控制器，与现场控制器（网络从站）建立通讯，达到了监控的目的。

结束语

总之，PLC 控制技术的正确应用，使得中央空调实现了智能化控制、人性化控制、精密控制，提高了环境的舒适度。将变频调速技术应用于中央空调系统，并且采用PLC 和PID 调节对系统进行自动控制，可以大大节约电能，有效延长电机和机组的寿命。远程监控技术是电气自动化在中央空调中的高级应用，其应用为人类带来了极大的方便，节省了大量的人力物力，符合环境节能的理念，应该积极推广。

参考文献

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[3] 苏朋. 关于电气自动化在中央空调中应用的分析[J]. 河南科技. 2014（06）