中央空調自控系統的設計應用研究

呂貴瑜，暢翱

（蘭州生物制品研究所有限責任公司，甘肅 蘭州 730046）

當下，隨著我國社會經濟的飛速發展，越來越多的建筑需要安裝中央空調，中央空調技術也在不斷更新換代的過程中變得現代化、專業化、自動化。其中，中央空調的制冷系統是保證其正常運轉的基礎，在元器件的不斷發展和信息技術進步的前提下，中央空調的自控系統有了新的發展前景，加大對自控系統的設計與優化力度不光可以提高中央空調的運行效率，還可以極大地降低空調的制作與運行成本。因此，當下對中央空調的自控系統優化與設計工作就需要從現代化的計算機技術和通信技術入手，以此實現PLC控制系統，促進中央空調技術的改革。

1 自控系統組成分析

對自控系統的研究與分析的主要目的是為了提高中央空調的自動控制能力，加強對數據的掌握和分析能力，以此實現在日常應用中的高效率、高準確性。因為自控系統能夠保證基本使用效率的前提下，盡量地提升空調系統的自動化，并在此前提上降低制造和使用的成本，這是一般的中央空調系統所不能帶來的。所以，此次對這一結構的研究與設計也是站在最基本的系統基礎上的，其中主要對IPC+PLC以及變頻器的控制能力，采取的集中化的管理，以此保證空調相關系統的正常運行。

1.1 從PC機的控制系統分析

因為PC機與其他的機器最大的區別就在于其可以在彩色的界面上進行操作，這樣所有的數據與圖片可以更加真實，更加方便研究與設計人員的使用。比如，在對相關的數據進行聯動、對以往的數據和資料進行查看或者在利用機器進行一系列的操作過程中，都可以實現自動控制的最優化。其次，PC機在遇到故障問題以后，可以及時對其進行解決，并可以通過手動操作的方式對問題集中進行解決，這樣的解決方式更加高效，且可以將存在的問題明確化，避免不必要問題的出現。

1.2 下位機的手動操作

下位機的組成較為簡單，因為其主要是由上述的PLC和變頻器組成的，以此實現中央空調系統的控制與應用。采取下位機的方式，可以提高其自動應用能力，盡量實現控制箱的應用。

1.3 動力柜

動力柜是主要的手動操作界面，因為其組成系統較為簡單，主要是繼電系統，因此，如果自控系統在運行的過程中出現了問題，那么，可以直接啟動動力柜，而動力柜的操作與運行是直接脫離自控系統的，因此，其不僅可以避免更大危險的出現，還可以繼續保證中央空調的正常運行，這為中央空調的運行與使用提供了最基本的保障。

2 自控系統的結構

2.1 上位機

自控系統的組成較為復雜，其中最主要的組成部分就是上位機，上位機當下的系統采用的是WIN2000+的系統，其主要的作用就是實現自控。首先，上位機的主要作用就是為整個自控系統提供人機界面，方便使用者的操作，實現對中央空調的管理與控制；其次，在交互界面的基礎上，其可以對外部的數據進行采集，并在當下現成數據的基礎上，對相應的數據進行采集和分析，并進行精準的運算。在數據的采集和運算的過程中，一般會涉及機器自身的數據和在應用的過程中所產生數據，這兩部分的數據都是需要進行解決的，而上位機的出現就很好地解決了數據處理和分析以及輸出的問題。

另外，上位機還可以定期對機器自身的運行情況進行監控，及時發現在運行過程中存在的問題，并根據其存在的問題及時對其加以處理。比如，當在運行的過程中發現了系統自身存在的數據運算的問題，那么，上位機首先會自動對數據進行校對、糾正，如果發現較為嚴重的錯誤，或者當錯誤已經嚴重影響數據的正常運行了，那么，其會及時進行報警處理，防止因為數據錯誤的問題影響整個中央空調的正常運行。

2.2 下位機

下位機使用的三菱和臺達的變頻器，并由RS485的總線組成。通過其組成及傳輸的模式可以發現，下位機整體的組成還是較為簡單的，但是，從其整體的運行及相互之間的對接來看，整個過程比較復雜。首先，輸入輸出接口充當的是引導的作用，其主要作用是促進流量的控制與管理，保證中央空調的各個部位正常運行，這也是在當下的中央空調組成系統中應用最廣泛的組成結構。其次，模數和數模模塊采用的都是三菱的結構，其主要的作用就是利用冷媒水對相關的部分進行降溫，通過降溫保證其正常的運作，在保證降溫的過程中，需要考慮的是不同介質的冷媒水的作用是不同的，因此，需要根據中央空調內部的實際組成部分和自控系統的組成部分進行合理的安排。冷卻水循環系統的整體配置結構如圖1。

圖1 系統配置示意圖

如圖1所示，其配置的組成部分比較復雜，主要是由硬件、軟件以及網絡系統組成的，從表面來看，其余日常中接觸到的電腦有很大的相似之處，但是，在實際應用的過程中，這三個部分各司其職，利用網絡系統實現對系統硬件和軟件的支配。除此之外，采集器也是系統的重要組成部分，其主要作用是采集溫度的信號，也就是及時了解系統的運行狀態，并根據采集器和PC機之間的關系，對數據進行合理的調配，從而實現系統內部整體的數據交流與交換。

3 自控系統的網絡結構

圖2 控制系統網絡結構示意圖

通過圖2可以發現，系統網絡的組成部分較為簡單，但是，其各司其職，主要作用于中央空調的自控系統內部，保證硬件與軟件之間的連接，從而實現系統的綜合應用。

4 系統的作用分析

自控系統的整體作用還是比較多的，且不同的部位負責的方面也有所區別，以下是本人針對系統不同部分的結構的作用進行的分析。

系統可以對中央空調的實時溫度和運行情況進行監控，及時了解其頻率和流量，并對各個部分結構的運行情況進行明確，可以發現在運行的過程中其存在的問題，提高中央空調的運行安全性。系統可以實現實時趨勢和歷史趨勢的監控，并根據其真實的數據打印相關的報表，保證工作人員和使用人員的數據分析。因為在系統運行的過程中，難免會因為其操作的實際操作難度和使用的不正確導致系統出現問題，那么，通過自控系統就可以及時了解在運行的過程中存在的問題，并以此為前提自動進入緊急狀態，及時關閉正在運行的系統，避免因為存在的系統問題導致出現更大的問題。自控系統的存在不僅是為了提升整個應用過程的方便程度，還可以避免不必要問題的出現，因為當其檢測到系統存在的問題以后可以及時關閉自控系統，并自動實現報警，這時可以通過其自動開啟的手動操作界面恢復中央空調的使用，那么，在這樣的使用過程中就可以避免不必要損失的產生。

除了保護中央空調系統的積極作用，自控系統還可以通過對冷媒水、熱水和冷卻水情況的檢測，對系統的運行情況進行了解，降低中央空調運行的成本。與對水溫度監控的原理相似，自控系統還可以對室內外的溫度自行進行檢測，從而實現自動調節溫度的目的，避免因為室內外溫度差距較大導致的資源浪費。自控系統的中央空調之所以可以降低運行的能耗，主要因為其可以自主檢測使用的電量情況，如果遇到使用電量過高的情況，還可以自動進行提示，使用者可以根據自身的使用習慣設定定期生成用電報表，這樣可以更方便地了解中央空調的用電情況。

5 結語

綜上所述，中央空調的自控系統是實現中央空調自動化和智能化的第一步，也是最重要的一步。因為其涉及信息網絡和通信系統，且這些技術都是在飛速發展的時候，因此，當下的技術雖然先進，但仍不是重點，這更需要在以后的研究工作中不斷融合現代化的信息技術，為中央空調自控系統的進步和發展提供更大的動力。