中央空调自控系统的设计应用研究

2020-11-09吕贵瑜畅翱

中国设备工程 2020年20期

吕贵瑜，畅翱

（兰州生物制品研究所有限责任公司，甘肃兰州 730046）

当下，随着我国社会经济的飞速发展，越来越多的建筑需要安装中央空调，中央空调技术也在不断更新换代的过程中变得现代化、专业化、自动化。其中，中央空调的制冷系统是保证其正常运转的基础，在元器件的不断发展和信息技术进步的前提下，中央空调的自控系统有了新的发展前景，加大对自控系统的设计与优化力度不光可以提高中央空调的运行效率，还可以极大地降低空调的制作与运行成本。因此，当下对中央空调的自控系统优化与设计工作就需要从现代化的计算机技术和通信技术入手，以此实现PLC控制系统，促进中央空调技术的改革。

1 自控系统组成分析

对自控系统的研究与分析的主要目的是为了提高中央空调的自动控制能力，加强对数据的掌握和分析能力，以此实现在日常应用中的高效率、高准确性。因为自控系统能够保证基本使用效率的前提下，尽量地提升空调系统的自动化，并在此前提上降低制造和使用的成本，这是一般的中央空调系统所不能带来的。所以，此次对这一结构的研究与设计也是站在最基本的系统基础上的，其中主要对IPC+PLC以及变频器的控制能力，采取的集中化的管理，以此保证空调相关系统的正常运行。

1.1 从PC机的控制系统分析

因为PC机与其他的机器最大的区别就在于其可以在彩色的界面上进行操作，这样所有的数据与图片可以更加真实，更加方便研究与设计人员的使用。比如，在对相关的数据进行联动、对以往的数据和资料进行查看或者在利用机器进行一系列的操作过程中，都可以实现自动控制的最优化。其次，PC机在遇到故障问题以后，可以及时对其进行解决，并可以通过手动操作的方式对问题集中进行解决，这样的解决方式更加高效，且可以将存在的问题明确化，避免不必要问题的出现。

1.2 下位机的手动操作

下位机的组成较为简单，因为其主要是由上述的PLC和变频器组成的，以此实现中央空调系统的控制与应用。采取下位机的方式，可以提高其自动应用能力，尽量实现控制箱的应用。

1.3 动力柜

动力柜是主要的手动操作界面，因为其组成系统较为简单，主要是继电系统，因此，如果自控系统在运行的过程中出现了问题，那么，可以直接启动动力柜，而动力柜的操作与运行是直接脱离自控系统的，因此，其不仅可以避免更大危险的出现，还可以继续保证中央空调的正常运行，这为中央空调的运行与使用提供了最基本的保障。

2 自控系统的结构

2.1 上位机

自控系统的组成较为复杂，其中最主要的组成部分就是上位机，上位机当下的系统采用的是WIN2000+的系统，其主要的作用就是实现自控。首先，上位机的主要作用就是为整个自控系统提供人机界面，方便使用者的操作，实现对中央空调的管理与控制；其次，在交互界面的基础上，其可以对外部的数据进行采集，并在当下现成数据的基础上，对相应的数据进行采集和分析，并进行精准的运算。在数据的采集和运算的过程中，一般会涉及机器自身的数据和在应用的过程中所产生数据，这两部分的数据都是需要进行解决的，而上位机的出现就很好地解决了数据处理和分析以及输出的问题。

另外，上位机还可以定期对机器自身的运行情况进行监控，及时发现在运行过程中存在的问题，并根据其存在的问题及时对其加以处理。比如，当在运行的过程中发现了系统自身存在的数据运算的问题，那么，上位机首先会自动对数据进行校对、纠正，如果发现较为严重的错误，或者当错误已经严重影响数据的正常运行了，那么，其会及时进行报警处理，防止因为数据错误的问题影响整个中央空调的正常运行。

2.2 下位机

下位机使用的三菱和台达的变频器，并由RS485的总线组成。通过其组成及传输的模式可以发现，下位机整体的组成还是较为简单的，但是，从其整体的运行及相互之间的对接来看，整个过程比较复杂。首先，输入输出接口充当的是引导的作用，其主要作用是促进流量的控制与管理，保证中央空调的各个部位正常运行，这也是在当下的中央空调组成系统中应用最广泛的组成结构。其次，模数和数模模块采用的都是三菱的结构，其主要的作用就是利用冷媒水对相关的部分进行降温，通过降温保证其正常的运作，在保证降温的过程中，需要考虑的是不同介质的冷媒水的作用是不同的，因此，需要根据中央空调内部的实际组成部分和自控系统的组成部分进行合理的安排。冷却水循环系统的整体配置结构如图1。

图1 系统配置示意图

如图1所示，其配置的组成部分比较复杂，主要是由硬件、软件以及网络系统组成的，从表面来看，其余日常中接触到的电脑有很大的相似之处，但是，在实际应用的过程中，这三个部分各司其职，利用网络系统实现对系统硬件和软件的支配。除此之外，采集器也是系统的重要组成部分，其主要作用是采集温度的信号，也就是及时了解系统的运行状态，并根据采集器和PC机之间的关系，对数据进行合理的调配，从而实现系统内部整体的数据交流与交换。

3 自控系统的网络结构

图2 控制系统网络结构示意图

通过图2可以发现，系统网络的组成部分较为简单，但是，其各司其职，主要作用于中央空调的自控系统内部，保证硬件与软件之间的连接，从而实现系统的综合应用。

4 系统的作用分析

自控系统的整体作用还是比较多的，且不同的部位负责的方面也有所区别，以下是本人针对系统不同部分的结构的作用进行的分析。

系统可以对中央空调的实时温度和运行情况进行监控，及时了解其频率和流量，并对各个部分结构的运行情况进行明确，可以发现在运行的过程中其存在的问题，提高中央空调的运行安全性。系统可以实现实时趋势和历史趋势的监控，并根据其真实的数据打印相关的报表，保证工作人员和使用人员的数据分析。因为在系统运行的过程中，难免会因为其操作的实际操作难度和使用的不正确导致系统出现问题，那么，通过自控系统就可以及时了解在运行的过程中存在的问题，并以此为前提自动进入紧急状态，及时关闭正在运行的系统，避免因为存在的系统问题导致出现更大的问题。自控系统的存在不仅是为了提升整个应用过程的方便程度，还可以避免不必要问题的出现，因为当其检测到系统存在的问题以后可以及时关闭自控系统，并自动实现报警，这时可以通过其自动开启的手动操作界面恢复中央空调的使用，那么，在这样的使用过程中就可以避免不必要损失的产生。

除了保护中央空调系统的积极作用，自控系统还可以通过对冷媒水、热水和冷却水情况的检测，对系统的运行情况进行了解，降低中央空调运行的成本。与对水温度监控的原理相似，自控系统还可以对室内外的温度自行进行检测，从而实现自动调节温度的目的，避免因为室内外温度差距较大导致的资源浪费。自控系统的中央空调之所以可以降低运行的能耗，主要因为其可以自主检测使用的电量情况，如果遇到使用电量过高的情况，还可以自动进行提示，使用者可以根据自身的使用习惯设定定期生成用电报表，这样可以更方便地了解中央空调的用电情况。