中央空調(diào)自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用研究

呂貴瑜，暢翱

（蘭州生物制品研究所有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730046）

當(dāng)下，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，越來越多的建筑需要安裝中央空調(diào)，中央空調(diào)技術(shù)也在不斷更新?lián)Q代的過程中變得現(xiàn)代化、專業(yè)化、自動(dòng)化。其中，中央空調(diào)的制冷系統(tǒng)是保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，在元器件的不斷發(fā)展和信息技術(shù)進(jìn)步的前提下，中央空調(diào)的自控系統(tǒng)有了新的發(fā)展前景，加大對自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化力度不光可以提高中央空調(diào)的運(yùn)行效率，還可以極大地降低空調(diào)的制作與運(yùn)行成本。因此，當(dāng)下對中央空調(diào)的自控系統(tǒng)優(yōu)化與設(shè)計(jì)工作就需要從現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)入手，以此實(shí)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)，促進(jìn)中央空調(diào)技術(shù)的改革。

1 自控系統(tǒng)組成分析

對自控系統(tǒng)的研究與分析的主要目的是為了提高中央空調(diào)的自動(dòng)控制能力，加強(qiáng)對數(shù)據(jù)的掌握和分析能力，以此實(shí)現(xiàn)在日常應(yīng)用中的高效率、高準(zhǔn)確性。因?yàn)樽钥叵到y(tǒng)能夠保證基本使用效率的前提下，盡量地提升空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)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(diào)系統(tǒng)所不能帶來的。所以，此次對這一結(jié)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)也是站在最基本的系統(tǒng)基礎(chǔ)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(diào)相關(guān)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.1 從PC機(jī)的控制系統(tǒng)分析

因?yàn)镻C機(jī)與其他的機(jī)器最大的區(qū)別就在于其可以在彩色的界面上進(jìn)行操作，這樣所有的數(shù)據(jù)與圖片可以更加真實(shí)，更加方便研究與設(shè)計(jì)人員的使用。比如，在對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)、對以往的數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行查看或者在利用機(jī)器進(jìn)行一系列的操作過程中，都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的最優(yōu)化。其次，PC機(jī)在遇到故障問題以后，可以及時(shí)對其進(jìn)行解決，并可以通過手動(dòng)操作的方式對問題集中進(jìn)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(xiàn)。

1.2 下位機(jī)的手動(dòng)操作

下位機(jī)的組成較為簡單，因?yàn)槠渲饕怯缮鲜龅腜LC和變頻器組成的，以此實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的控制與應(yīng)用。采取下位機(jī)的方式，可以提高其自動(dòng)應(yīng)用能力，盡量實(shí)現(xiàn)控制箱的應(yīng)用。

1.3 動(dòng)力柜

動(dòng)力柜是主要的手動(dòng)操作界面，因?yàn)槠浣M成系統(tǒng)較為簡單，主要是繼電系統(tǒng)，因此，如果自控系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)了問題，那么，可以直接啟動(dòng)動(dòng)力柜，而動(dòng)力柜的操作與運(yùn)行是直接脫離自控系統(tǒng)的，因此，其不僅可以避免更大危險(xiǎn)的出現(xiàn)，還可以繼續(xù)保證中央空調(diào)的正常運(yùn)行，這為中央空調(diào)的運(yùn)行與使用提供了最基本的保障。

2 自控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2.1 上位機(jī)

自控系統(tǒng)的組成較為復(fù)雜，其中最主要的組成部分就是上位機(jī)，上位機(jī)當(dāng)下的系統(tǒng)采用的是WIN2000+的系統(tǒng)，其主要的作用就是實(shí)現(xiàn)自控。首先，上位機(jī)的主要作用就是為整個(gè)自控系統(tǒng)提供人機(jī)界面，方便使用者的操作，實(shí)現(xiàn)對中央空調(diào)的管理與控制；其次，在交互界面的基礎(chǔ)上，其可以對外部的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并在當(dāng)下現(xiàn)成數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，并進(jìn)行精準(zhǔn)的運(yùn)算。在數(shù)據(jù)的采集和運(yùn)算的過程中，一般會(huì)涉及機(jī)器自身的數(shù)據(jù)和在應(yīng)用的過程中所產(chǎn)生數(shù)據(jù)，這兩部分的數(shù)據(jù)都是需要進(jìn)行解決的，而上位機(jī)的出現(xiàn)就很好地解決了數(shù)據(jù)處理和分析以及輸出的問題。

另外，上位機(jī)還可以定期對機(jī)器自身的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行過程中存在的問題，并根據(jù)其存在的問題及時(shí)對其加以處理。比如，當(dāng)在運(yùn)行的過程中發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)自身存在的數(shù)據(jù)運(yùn)算的問題，那么，上位機(jī)首先會(huì)自動(dòng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行校對、糾正，如果發(fā)現(xiàn)較為嚴(yán)重的錯(cuò)誤，或者當(dāng)錯(cuò)誤已經(jīng)嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)的正常運(yùn)行了，那么，其會(huì)及時(shí)進(jìn)行報(bào)警處理，防止因?yàn)閿?shù)據(jù)錯(cuò)誤的問題影響整個(gè)中央空調(diào)的正常運(yùn)行。

2.2 下位機(jī)

下位機(jī)使用的三菱和臺(tái)達(dá)的變頻器，并由RS485的總線組成。通過其組成及傳輸?shù)哪Ｊ娇梢园l(fā)現(xiàn)，下位機(jī)整體的組成還是較為簡單的，但是，從其整體的運(yùn)行及相互之間的對接來看，整個(gè)過程比較復(fù)雜。首先，輸入輸出接口充當(dāng)?shù)氖且龑?dǎo)的作用，其主要作用是促進(jìn)流量的控制與管理，保證中央空調(diào)的各個(gè)部位正常運(yùn)行，這也是在當(dāng)下的中央空調(diào)組成系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的組成結(jié)構(gòu)。其次，模數(shù)和數(shù)模模塊采用的都是三菱的結(jié)構(gòu)，其主要的作用就是利用冷媒水對相關(guān)的部分進(jìn)行降溫，通過降溫保證其正常的運(yùn)作，在保證降溫的過程中，需要考慮的是不同介質(zhì)的冷媒水的作用是不同的，因此，需要根據(jù)中央空調(diào)內(nèi)部的實(shí)際組成部分和自控系統(tǒng)的組成部分進(jìn)行合理的安排。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的整體配置結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 系統(tǒng)配置示意圖

如圖1所示，其配置的組成部分比較復(fù)雜，主要是由硬件、軟件以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)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(shí)際應(yīng)用的過程中，這三個(gè)部分各司其職，利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)硬件和軟件的支配。除此之外，采集器也是系統(tǒng)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(shí)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)采集器和PC機(jī)之間的關(guān)系，對數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的調(diào)配，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部整體的數(shù)據(jù)交流與交換。

3 自控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

通過圖2可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)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(diào)的自控系統(tǒng)內(nèi)部，保證硬件與軟件之間的連接，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用。

4 系統(tǒng)的作用分析

自控系統(tǒng)的整體作用還是比較多的，且不同的部位負(fù)責(zé)的方面也有所區(qū)別，以下是本人針對系統(tǒng)不同部分的結(jié)構(gòu)的作用進(jìn)行的分析。

系統(tǒng)可以對中央空調(diào)的實(shí)時(shí)溫度和運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)了解其頻率和流量，并對各個(gè)部分結(jié)構(gòu)的運(yùn)行情況進(jìn)行明確，可以發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行的過程中其存在的問題，提高中央空調(diào)的運(yùn)行安全性。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)趨勢和歷史趨勢的監(jiān)控，并根據(jù)其真實(shí)的數(shù)據(jù)打印相關(guān)的報(bào)表，保證工作人員和使用人員的數(shù)據(jù)分析。因?yàn)樵谙到y(tǒng)運(yùn)行的過程中，難免會(huì)因?yàn)槠洳僮鞯膶?shí)際操作難度和使用的不正確導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)問題，那么，通過自控系統(tǒng)就可以及時(shí)了解在運(yùn)行的過程中存在的問題，并以此為前提自動(dòng)進(jìn)入緊急狀態(tài)，及時(shí)關(guān)閉正在運(yùn)行的系統(tǒng)，避免因?yàn)榇嬖诘南到y(tǒng)問題導(dǎo)致出現(xiàn)更大的問題。自控系統(tǒng)的存在不僅是為了提升整個(gè)應(yīng)用過程的方便程度，還可以避免不必要問題的出現(xiàn)，因?yàn)楫?dāng)其檢測到系統(tǒng)存在的問題以后可以及時(shí)關(guān)閉自控系統(tǒng)，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)報(bào)警，這時(shí)可以通過其自動(dòng)開啟的手動(dòng)操作界面恢復(fù)中央空調(diào)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(chǎn)生。

除了保護(hù)中央空調(diào)系統(tǒng)的積極作用，自控系統(tǒng)還可以通過對冷媒水、熱水和冷卻水情況的檢測，對系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行了解，降低中央空調(diào)運(yùn)行的成本。與對水溫度監(jiān)控的原理相似，自控系統(tǒng)還可以對室內(nèi)外的溫度自行進(jìn)行檢測，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的目的，避免因?yàn)槭覂?nèi)外溫度差距較大導(dǎo)致的資源浪費(fèi)。自控系統(tǒng)的中央空調(diào)之所以可以降低運(yùn)行的能耗，主要因?yàn)槠淇梢宰灾鳈z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(dòng)進(jìn)行提示，使用者可以根據(jù)自身的使用習(xí)慣設(shè)定定期生成用電報(bào)表，這樣可以更方便地了解中央空調(diào)的用電情況。

5 結(jié)語

綜上所述，中央空調(diào)的自控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)自動(dòng)化和智能化的第一步，也是最重要的一步。因?yàn)槠渖婕靶畔⒕W(wǎng)絡(luò)和通信系統(tǒng)，且這些技術(shù)都是在飛速發(fā)展的時(shí)候，因此，當(dāng)下的技術(shù)雖然先進(jìn)，但仍不是重點(diǎn)，這更需要在以后的研究工作中不斷融合現(xiàn)代化的信息技術(shù)，為中央空調(diào)自控系統(tǒng)的進(jìn)步和發(fā)展提供更大的動(dòng)力。