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摘要:隨著國民經濟的快速發展和人民生活水平的日益提高，人們對環境的舒適性要求越來越高，為了保證溫度恒定，人們對中央空調控制系統的運行效果也在改變。舒適節能的設計方案最符合人們對中央空調系統的期望，據調查顯示，傳統的中央空調控制系統耗電量較大，并且存在著很大的能源浪費。在實際生活中力求在能耗更低的情況下保持室內舒適的溫度和濕度。所以采用新技術來降低系統能耗成為首要任務。因為能源是一個國家發展國民經濟的重要因素，節能減排是我們國家的一項重要任務。
關鍵詞:PLC;節能;智能建筑
隨著建筑市場的飛速發展，樓宇智能化技術也得到快速的發展。隨之人們對建筑環境有了更高的要求，在節約能源的同時要有舒適的辦公環境。因此誕生了集散型中央空調監控系統，此中央空調監控系統綜合了現代控制技術、現代通信技術和現代計算機技術以及微電子于一體的控制系統。在智能建筑中得到了廣泛應用，集散型中央空調控制系統的自動化程度較高，對系統可以進行自動監測、控制和管理，可以節約大量的運行費用。20世紀90年代未至21世紀初推出的中央空調變頻調速控制節能系統在集散型中央空調監控系統的基礎上，再通過PLC和變頻技術相結合的控制方法去實現智能化控制，并將變頻控制系統與工頻控制系統相結合，從而使中央空調機組在不同頻率下隨實際負荷的變化而變化，在保證建筑物空調系統負荷要求的前提下，使得中央空調控制系統節約大量的能源。本文主要通過中央空調系統的設計介紹PLC在中央空調節能控制中的應用：
1控制系統總體方案
本系統的控制采用PLC與變頻器相結合的控制方式對空調系統機組進行手動、自動控制，設置就地操作員站，空調機滿足的溫、濕度控制要求，具有完整的自動控制系統（PLC）以及溫度測量儀表、變頻控制系統等，自成獨立系統。該系統具有對整套工藝系統各參數顯示、系統控制、連鎖、報警的全套功能。系統設計如圖1。該系統主要由可編程控制器、變頻器、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。PLC是控制系統的關鍵運算與控制機構，它的作用在控制系統中很重要，是連接各空調機組與變頻器之間的橋梁，控制系統通過接觸器和變頻器的邏輯切換來實現控制系統的運行及控制。對中央空調制冷系統進行現場檢測，然后將檢測到的溫度信號經變送器和A/D轉換模塊傳輸給PLC進行運算處理，再由PLC輸出給變頻器，通過變頻器改變頻率來控制泵的轉速，進而達到對溫度的進一步控制。
2控制系統硬件設計
系統中的電動機組都可以在工頻和變頻兩種狀態下運行，具體運行于哪一種狀態，PLC系統可根據需要進行自動切換控制?？删幊炭刂破饔幂斎胼敵鰯U展板接口分別接入模數轉換（A/D）和數模轉換（D/A）模塊。模數轉換（A/D）模塊將模擬量溫度轉換為數字量，數模轉換（D/A）模塊將PLC輸出的開關量轉換為模擬量，用來控制變頻器的調速過程。在中央空調控制系統中，為了節約能源，提高系統的工作效率，通過變頻器調節轉速來調節風量。變頻調速的基本控制原理是應用變頻技術和微電子技術，通過改變電機工作電源頻率的方式來控制交流電動機的控制方法。變頻器的選擇要結合PLC的選型以及其他硬件的選擇合理匹配，在以往設計的控制系統中，交流電動機的運行大多數是在額定電壓和額定頻率下工作的。在這種狀態下工作的電動機，其軸上的輸出轉矩和電功率都可以達到額定值。在控制系統設計成變頻調速系統的情況下，供電頻率是不斷變化的，因此電機的實際輸出功率和轉矩也會隨著發生變化。因此，在選擇變頻器時，根據不同的拖動場合，結合電動機容量，來選擇相應的變頻器。PLC是變頻調速控制系統的關鍵控制機構。它將各機組與變頻器之間的電氣連接很好地銜接了起來，通過PLC控制變頻器進行邏輯切換來實現系統的控制方案。PLC的輸入信號有溫度采集信號、機組選擇信號、運行方式選擇信號、主機開/關信號、冷凍泵和冷卻泵的起/停信號等。輸入信號經PLC程序一系列運算后，發出相應的控制信號，控制相應的執行機構，從而控制變頻器及中央空調系統的運行，以及其他的聯動設備。系統的設計的總體目的是利用PLC控制變頻器的頻率來控制水泵轉速，進而達到控制室內溫度的目的。
3PLC的軟件設計
在傳統的控制系統設計中，中央空調的制冷機組、冷卻水循環系統、冷凍水循環系統等都是按照建筑物最大負荷制定的，且留有足夠的余量。在任何時間內各電機都長期處在工頻狀態下全速運行，完全可以滿足最大的用戶負荷，但不能隨用戶負荷的大小來調節，而實際在大多數時間里，用戶負荷是比較低的，這樣就造成了能源的巨大浪費。中央空調控制系統中的水泵機組系統，長時間在恒定的負荷下運行，但由于用戶負荷隨著季節和氣候的變化而變化，一年中大部分時間在低負荷下運行，也就是說，中央空調系統存在著很大的節能空間。為了實現系統有效的節能運行，本系統在硬件配置合理的基礎上通過PLC程序設計來完成控制目的，主要通過對空調進出水溫度進行檢測，根據控制要求通過PLC控制變頻器對中央空調機組的轉速進行調節，實現對溫度的控制，使得系統在提高其運行效率的同時達到節能的目的。PLC程序設計的主要任務是將溫度傳感器采集到的現場信號經轉換后送給PLC，PLC經過進一步運算后控制變頻器的頻率來控制空調機組的轉速，即根據需要控制空調機組運行，使其運行效率提高，使室內溫度達到設定的要求，在很大程度上提高了系統的運行特性，也節約能源。當電機頻率降低后，電機低速運行，可以有效地延長中央空調機組的壽命。
4結論
本文闡述了中央空調系統自動控制和節能設計的基本思路和方法，介紹了交流電動機變頻調速的特點，系統在硬件配置合理的基礎上通過軟件程序來控制中央空調機組的運行，在提高系統效率的同時也使得系統的設計周期和調試周期縮短，保證了控制系統經濟、可靠安全地運行，最大限度地滿足了被控對象控制要求，使控制系統的維護使用更方便。控制系統在硬件選型時，除了滿足技術性能要求外，還要留有足夠的余量。由于系統的邏輯功能是通過軟件實現的，從而減少了大量的硬件接線，提高了控制系統連鎖保護的功能，運行過程中不會產生機械誤動作,系統的可靠性和安全性進一步得到了提高。因此,此系統具有較強的擴充能力,再加上其可靠性高和安裝調試方便等特點，使得該系統在中央空調市場能良好地發展。
參考文獻
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作者:呂麗榮 單位:內蒙古建筑職業技術學院