電氣自動化在中央空調中的應用

何崢

摘要：近些年隨著經濟水平的不斷提高，我國對于科學技術發展的重視力度逐漸增強，這對于國家現代化建設具有積極的影響意義。電氣自動化技術是現階段較為先進的技術手段，其在中央空調中得到廣泛的應用，進而使中央空調的工作效率與質量得到顯著提升。目前在中央空調應用過程中還存在一些問題，本研究將對電氣自動化技術的優點以及其在中央空調中的具體應用進行分析，從而得到完善中央空調應用的基本措施，使中央空調能夠更穩定的發揮作用。

關鍵詞：電氣自動化；中央空調；應用

l中央空調的低壓配電

中央空調的低壓配電，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，確保電氣線路和設備經濟、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“電器的額定電壓應與所在回路標稱電壓相適應；電器的額定電流不應小于所在回路的計算電流和電器的額定頻率應與所在回路的頻率相適應”這三條規定。例如，選擇低壓斷路器，計算電流為308A，我們應該選擇額定電流框架400A的斷路器。選擇電線電纜，需要滿足“按敷設方式及環境條件確定的電線電纜的載流量，不應小于計算電流”。根據《工業與民用配電設計手冊（第三版）》中的相關規定，電線電纜的載流量是根據不同的敷設方式和環境溫度來確定的。

低壓電器、電線在選型時，一定要保證其具有足夠的載流量，杜絕電氣火災的發生。

2中央空調的PLC控制

中央空調控制系統主要經歷了3個階段：一、繼電器控制系統；二、直接數字控制器（DDC）控制系統；三、PLC控制系統。繼電器控制系統由于系統復雜，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，直接數字式控制器DDC雖然在智能化方面有了很大的發展，但由于DDC本身的抗干擾能力問題和分級分步式結構的局限性而限制了其應用范圍。相對照，PLC可控制系統以其可靠的運行性能、強大豐富的指令集、豐富的內置集成功能、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點使其得到了在大型中央空調領域的廣泛的應用。

中央空調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空氣調節的空調。中央空調系統主要由冷凍主機、冷卻水循環系統、冷凍水循環系統、風機盤管系統、風機和冷卻塔等組成。在中央空調系統的設計中，實施對冷凍水和冷卻水的循環系統以及冷卻塔的能量自動控制是中央空調系統節能改造及自動控制的重要組成部分。中央空調的變頻調速是實現系統節能的最有效的方法。

2.1 PLC控制中央空調變頻調速系統的設計

變頻調速系統主要由變頻器、PLC、主接觸器、水泵機組及溫度檢測裝置組成閉環自動控制系統。中央空調變頻調速系統是利用電壓信號控制變頻器，進而控制水泵轉速和溫度。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。

中央空調變頻調速控制系統中，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的主要任務是接受外部開關信號（按鈕、繼電器）的輸入，判斷當前的系統狀態以及輸出信號去控制接觸器、繼電器等器件，以完成相應的控制任務。

2.2 PID調節

在生產過程自動控制的發展歷程中，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等優點，廣泛地應用于各種行業。下面以中央空調冷卻水系統循環控制為例簡述PID調節。

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節，當進、出水溫差大于設定值時，頻率無級上調，反之，頻率無級下調；同時當冷卻水出水溫度高于設定值時，頻率優先無級上調，反之，按溫差變化來調節頻率。調用PID控制參數，過程變量小于設定值時，PID控制值輸出，反之，備用電機工作，過溫保護。

3中央空調電能浪費原因分析

空調在廣泛的運用后，所出現的最大問題就是空調的電能浪費問題。在上述中，我們已經提到過，在一棟大樓里，空調的使用量居然是整個大樓用電量的一半。所以，在今后的發展中，對于空調的研究和開發要首先針對于這一問題。然而，要想很好的解決空調費電這一普遍問題，首先就要找出空調電能浪費的原因。然后再針對出現問題的原因，加以研究和解決。本文在此提出了一些空調浪費電能的原因，希望能夠對中央空調相關問題的解決提供一定的借鑒。

3.1 控制模式靈活度低

由于當前多數的中央空調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之后，工作人員才能停止中央空調，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。

3.2中央空調檢測效率低小

目前遵守規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，中央空調的水泵常常出現“大馬拉小馬”的情況，這就導致了水泵不能通過調節末端負荷來進行運行，導致效率低小，耗電嚴重。

4中央空調的控制

4.1中央空調控制方式的發展

中央空調使用初期，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，往往在空調主機房外還要占用一間，作為控制間，并且繼電器容易發生粘連等故障，維護起來耗費人力物力，現在已經淘汰，很少使用。直接數字控制器又稱 DDC，根據每座大樓的實際情況，設計單獨DDC，內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，內部有各種指示燈，操作與維護方便，現在的許多樓宇中的中央空調使用的就是這種控制技術，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計，對其應用和發展造成了限制。PLC 以其優良的性能，在工業與其他行業中得到了廣泛的應用。

4.2 中央空調的 PLC 控制

PLC的I/O口主要用來輸出開關量，判斷輸入。這一切由內部的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掌握。對于一些高層建筑的中央空調控制，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。中央空調主要是對溫度及性控制。

5結束語

綜上所述，當前的科技發展速度較快，這也令能源的需求量逐漸提升。當前是資源短缺的時期，如何通過科學技術來有效節能減排成為了非常關注的話題。制冷系統控制不到位，管理不完善會讓中央空調嚴重耗電。自動化在中央空調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，就會讓中央空調的變成實現節約化和智能化。

參考文獻

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[2]張玲。中央空調中電氣自動化技術的應用[J].《廊坊師范學院學報：自然科學版》，2012，（4）.

（作者單位：青島海爾空調電子有限公司）