电气自动化在中央空调中的应用

何峥

摘要：近些年随着经济水平的不断提高，我国对于科学技术发展的重视力度逐渐增强，这对于国家现代化建设具有积极的影响意义。电气自动化技术是现阶段较为先进的技术手段，其在中央空调中得到广泛的应用，进而使中央空调的工作效率与质量得到显著提升。目前在中央空调应用过程中还存在一些问题，本研究将对电气自动化技术的优点以及其在中央空调中的具体应用进行分析，从而得到完善中央空调应用的基本措施，使中央空调能够更稳定的发挥作用。

关键词：电气自动化；中央空调；应用

l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。

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。

低压电器、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3个阶段：一、继电器控制系统；二、直接数字控制器（DDC）控制系统；三、PLC控制系统。继电器控制系统由于系统复杂，故障率高，功耗高，进而成本较高等明显的缺点已逐渐被淘汰，直接数字式控制器DDC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。相对照，PLC可控制系统以其可靠的运行性能、强大丰富的指令集、丰富的内置集成功能、强劲的通讯功能和丰富扩展模块、较强的抗干扰能力等显著的优点使其得到了在大型中央空调领域的广泛的应用。

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。

2.1 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、水泵機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1O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）、模拟量输人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。

2.2 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中央空调电能浪费原因分析

空调在广泛的运用后，所出现的最大问题就是空调的电能浪费问题。在上述中，我们已经提到过，在一栋大楼里，空调的使用量居然是整个大楼用电量的一半。所以，在今后的发展中，对于空调的研究和开发要首先针对于这一问题。然而，要想很好的解决空调费电这一普遍问题，首先就要找出空调电能浪费的原因。然后再针对出现问题的原因，加以研究和解决。本文在此提出了一些空调浪费电能的原因，希望能够对中央空调相关问题的解决提供一定的借鉴。

3.1 控制模式灵活度低

由于当前多数的中央空调都是采用简易的远程控制模式，有些旧建筑还是采用手动模式。因此中央空调的开机和停机都需要有工作人员才做。开机往往是在用户使用前的一个小时，但是在用户刚使用时，中央空调的负荷却很小，此时却打开了制冷量很大的主机。停机时，只有等到所有的用户停止使用空调之后，工作人员才能停止中央空调，这就导致了在用户停止使用制冷后30～45分钟后才停止中央空调。

3.2中央空调检测效率低小

目前遵守规定的工作人员是每过几小时巡检一次机房，有些是一天一次。检测的主要内容是记录主供同水管路的水温和室外的天气。以此来判断制冷机组能够满足末端符负荷的压力。除此之外，中央空调的水泵常常出现“大马拉小马”的情况，这就导致了水泵不能通过调节末端负荷来进行运行，导致效率低小，耗电严重。

4中央空调的控制

4.1中央空调控制方式的发展

中央空调使用初期，多采用继电器控制，继电器也是当时比较主流的电气控制元件，但继电器控制所占空间大，往往在空调主机房外还要占用一间，作为控制间，并且继电器容易发生粘连等故障，维护起来耗费人力物力，现在已经淘汰，很少使用。直接数字控制器又称 DDC，根据每座大楼的实际情况，设计单独DDC，内部也编入单独的程序，控制方便，所占空间小，往往只需一个控制柜即可，内部有各种指示灯，操作与维护方便，现在的许多楼宇中的中央空调使用的就是这种控制技术，但其抗干扰能力较差，针对性较强，不易移植，每一个新的建筑都需重新设计，对其应用和发展造成了限制。PLC 以其优良的性能，在工业与其他行业中得到了广泛的应用。

4.2 中央空调的 PLC 控制

PLC的I/O口主要用来输出开关量，判断输入。这一切由内部的CPU控制。PLC 中集成了丰富的指令集，如继电器、延时器等，并且运行速率高，能在最短的时间内作出判断，进行控制。其编程界面也更加人性化，采用梯形图语言，通俗易懂，学习者可在极短的时间内掌握。对于一些高层建筑的中央空调控制，需要的控制端口过多，PLC 可提供丰富的 I/O 扩展模块，为编程者提供最大方便。中央空调主要是对温度及性控制。

5结束语

综上所述，当前的科技发展速度较快，这也令能源的需求量逐渐提升。当前是资源短缺的时期，如何通过科学技术来有效节能减排成为了非常关注的话题。制冷系统控制不到位，管理不完善会让中央空调严重耗电。自动化在中央空调里的使用能够取得较好的效果，只有通过不断的探索和研究，就会让中央空调的变成实现节约化和智能化。

参考文献

[1]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，（6）.

[2]张玲。中央空调中电气自动化技术的应用[J].《廊坊师范学院学报：自然科学版》，2012，（4）.

（作者单位：青岛海尔空调电子有限公司）