浅谈电气自动化在中央空调中的应用

来源 :商品与质量·建筑与发展 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yidatian2009
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  【摘 要】 随着国民经济的飞速发展,现代的商场、酒店和写字楼中都广泛的应用中央空调,其具有很大的温度的调节功能,能够给人们在一年四季中提供适宜的温度和生活环境。当前我国的电器自动化在中央空调的应用中受到了足够的重视,因为目前我国的大部分的中央空调普遍存在消耗能源高并且使用效率低的问题,节能改造的问题已经成为当前人们很关注的问题。因此正确的使用电气自动化的技术,这是使用中央空调中追求安全、环保、节能的重要过程。
  【关键词】 电气自动化;中央空调;应用
  随着国民经济的飞速发展,人们的生活水平不断提高哦,促进了中央空调的适用范围越来越广。但是随着中央空调的使用给人们带来很高的舒适度的同时,伴随而来的是很多实质性的问题,这些问题主要有高耗能、电气火灾安全隐患和维护费用很高等问题。这些问题的主要原因是由于电气自动化技术使用不当而引起的。其中的电气火灾的问题主要是中央空调在长期的使用中,温度总是高于70℃,引发电线发烫,这样很容易引起火灾,使用的电器类型不适合。其次对于高耗能的问题,中央空调中使用的温度过高或者过低,以及频繁启停的问题,严重造成了很大的浪费,这主要是因为没有很好的自动化的控制技术。最后对于维护成本高的问题,主要是对于有很多的空调机组的用户来说,使用传统的方法对其进行维护,这样会严重的耗费人力和物力,需要采取措施,来降低整个应用的开支。
  一、中央空调的控制
  (一)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,内部也编人单独的程序,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。PLC可靠性强,不易受外界干扰,内部功能强大,编程方式简单,1/0口多,并且可以扩展,如今在中央空调的控制中得到了广泛的应用。
  (二)中央空调中PLC的控制系统
  1.具有高智能性。PLC指令集十分强大,其应用于中央空调系统中能够轻松实现定时开关以及顺序控制等基础功能。目前已经越来越重视人机界面的友好交流,而目前中央空调的PLC控制系统触摸屏具有强大的人机交互功能,并且通过自我诊断功能能够将系统信息直观的反馈给用户,令用户及时掌握系统各项参数。2.PID的调节。我们日常所说的微分、积分控制以及比例控制等就被称作为PID,其控制原理是反馈控制。以温度控制系统为例,系统通过一个给定值对系统温度进行设定,并通过对实际温度的测量。将二者值进行比较后通过PID进行温度的控制调节。在PLC系统中通过PID公式能够编写出相应的程序。目前我国所使用的PLC系统内部就自带有PID调节器,用户只需要对其进行调节便可以使用。
  对于编程人员,只需要参考相关符号表对数据进行简单的处理,便可以实现PID编程,十分简便。调试人员在现场调试时只需合理的对回路增益、微分时间以及积分时间进行调节,就能够将温度调节系统的精度控制在±5℃以内。
  4.在中央空调的应用中,从其中的继电器的控制系统一直到数字控制器的系统,发展至今的可编程的控制器系统,即PLC,中央空调的控制体统主要经历了这三个阶段。继电器控制系统由于具有复杂的结构、高故障率和高功能损耗的问题逐渐被人们所淘汰,其中直接使用数字控制器因为不可能使用可靠的结构的局限性和抵抗干扰的问题,具有严重的局限性,逐渐被先进的可编程的控制器系统所取代。其中的PLC的控制系统具有编程简单、可靠性强并且具有抗干扰性能高的特点,逐渐应用到很多的自动的控制系统中。其中中央空调的工作原理主要是使用一台主机,之后通过管道连接多个末端的方式,实现对多个房间室内的温度进行控制,这主要的结构能够组成包括冷却水、冷冻水循环系统、冷冻主机、风机盘管、风机以及冷却塔等等。使用自动控制技术能够实现中央空调的能量的自动控制,这样才能够实现节能环保的主要的方式,这也主要是中央空调控制系统的主要的内容。变频调速主要是目前我国使用的中央空调实现的节能目标的主要的控制方法。
  中央空调的变频调速的系统主要包括温度传感器、水泵机组、变频器、PLC以及主接觸器。它工作的原理主要是利用交流变频调速技术以此来控制电动机的转速问题,最终来实现冷冻流量和冷却水的控制。
  其中的变频器能够实现在电动机的转速中在比较宽的调速范围之间才能够进行无极调节,这样可以使中央空调系统中的节流阀的开口调制最大,能够减少节流的损耗。冷冻水泵电动机的负载的敏感系统可以进行控制冷冻水的流速和流量,使得冷冻水有充分的时间能够通过风机盘管组件进行热交换,能够减少电动机功率的消耗。
  二、远程监控概述
  在中央空调监控系统中远程监控是应用最广的,并且监控方式分为很多种,文章着重对FCS系统进行了介绍,该远程监控系统主要是通过远程计算机对现场设备予以监控。一个空调系统由很多设备构成,并且每个设备都具有其独立的控制系统。而设备管理部门的工作中,设备开关机组中数据抄录、故障处理等都会耗费很多人力物力,且工作效率也无法保障。如果有一套集中监控现场所有空调机组的系统,所有问题就可以解决。这就是我们要讨论的FCS系统。现场设备就是我们的空调机组,操作站就是我们的计算机监控中心,现场设备与操作站之间就是网络。计算机监控中心通过总线对现场的空调机组进行数据的采集和修改,从而达到了监控的目的。   计算机监控中心包括计算机、打印机、UPS上位机软件、数据服务器等;监控中心通过网络介质(通信线)访问现场控制器,但在数据交换时,我们需要用到通信协议。在此,我们使用免费开放的通信协议Modbus或Profbus。目前,我们推荐使用Modbus。因为该通信方式需要的硬件配置很简单。
  上位机(主站)采用组态软件。例如西门子的WinCC、亚控的组态王、昆仑通态等都可以。这些组态软件都集成了Modbus主站的功能,连接好硬件和设置好通信参数就行了。下位机(从站)是现场中央空调控制器,如果我们采用的是PLC,基本都集成了Modbus从站的功能,在进行程序编写的时候。我们调用Modbus模块,并将需要监控的数据调进Modbus模块设定的地址就完成了。远程监控系统的使用,大大提高了设备管理部门的工作效率。他们通过在一台计算机上面操作,就可以对现场所有的空调设备进行集中管理,同时,远程监控系统还生成了历史故障报表和中央空调数据报表,可直接在监控中心的打印机上进行打印。省去了现场抄录数据等大量繁琐工作。
  三、中央空调的管理
  中央空调安装完毕之后,还需长期的运行控制,由于其系统庞大,分散性过强,很多设备都是嵌人墙体或在天花板之上,并且可能出现的故障很多,若完全靠人工检查的方式进行维护,将耗费大量的人力和财力,并且效率也不会太高。若能采用网络技术进行检查和控制,将会方便很多。
  现在的建筑内多采用智能化控制,空调也可通过电气自动化技术进行远程控制,其控制方法有很多,使用比较广泛的是集散控制系统,简称DCS。该系统采用一台或数台电脑作为检测与控制平台,现场的设备通过总线与电脑相连,总线需要统一的通信协议支持,可选取TCP/PI、CAN、485等常用的协议,但前提是总线上的设备需拥有支持该协议的模块。设备可通过总线将各自状态送至上位机,上位机也可通过总线发送控制命令,控制现场设备动作。
  上位机中,需有相应的人机界面进行检测和控制,市场中该类的软件很多,如组态王、昆仑动态等。软件内部大都集成了圖形化语言,可根据现场情况自行搭建,操作容易,图形生动形象。软件内部集成多种总线协议,通过设置,总线上传上来的数据可安排到特定的区域显示,例如在组态中搭建了一个空调模型,可在相应的调节阀位置显示出现场中该调节阀的开度,风机位置显示出相应现场中风机的转速,形象易懂。
  在各项技术飞速发展的今天,人们的需求日益增大,技术指标也日益提高,电气自动化技术作为中央空调系统的重要组成部分,经过多年发展,依然还有不足,如PID参数的调节,技术人员应继续努力,不断完善,或者找出新的控制方法,推动科技的进步。
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