刘成
广州市住宅建筑设计院有限公司上海分公司 200335
摘要：随着市场经济的不断发展，人们对中央空调也提出了更高的要求。自动控制技术的出现以及在中央空调中的应用，实现了中央空调的高效化、安全化、节能化的高标准要求，显现了良好的发展前景。因为各种自控技术自身也存在着不足，所以把不同的自控技术结合在一起，充分发挥PLC控制技术、神经网络控制和模糊控制等自控技术的优点，并应用在中央空调中，这才是以后中央空调自控系统的发展方向。
关键词：自动控制；中央空调；应用
1. 中央空调系统的工作原理
中央空调系统主要由制冷机组、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和冷却塔所组成。其工作原理为：制冷机组通过压缩机将制冷剂压缩成高压气态，经过冷凝器冷凝成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送达到降温的目的。制冷剂在冷凝器中释放出热量成液态，冷却泵将冷却水送到冷却塔上由水塔风机对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。
2. 自动控制在中央空调系统的重要性
中央空调给人们提供了舒适的环境,但在带给人们舒适环境的同时,也存在着一些问题，传统的中央空调模块比较简单、耗电量大、效率低、安全性差等。
为了使中央空调能够高效化、节能化、稳定化地工作,将自动控制技术应用到中央空调系统中是十分重要的。
首先，自动控制技术可以提高中央空调系统的智能化水平。可令其操作更为快捷、简单，不需要大量的人员长时间进行操作或监督管理，避免了人力和时间的浪费。
其次，自动控制技术也提高了中央空调系统的安全性。比如高低压力保护装置、油压差控制器、温度传感器等控制元件，组态王、MCGSE组态环境等软件应用于中央空调监测系统中，实现了中央空调自动化、实时性监测，加强了空调系统运行的安全性，降低了事故发生的概率。
最后，自动控制技术实现了中央空调系统高效化运行。传统中央空调的控制模式严重缺乏灵活性。需要按照环境或天气的实际情况，人为的对空调作出对应的调整，另外，水泵也会存在一些超负荷工作的状况，使其运行效率极低，从而用户的体验也变得极差。采用新的自动控制技术后，明显提高了中央空调的工作效率，运行也越来越平稳了。
3. PLC控制原理简介
3.1 PLC的基本控制过程
PLC是Programmable Logic Controller的缩写，中文名为可编程逻辑控制器。PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行输入出信息变换实现控制。
有了输入刷新，可把输入电路监控得到的输入信息存入PLC的输入映射区；经运行用户程序，输出映射区将得到变换后的信息；再经输出刷新，输出锁存器将反映输出映射区的状态，并通过输出电路产生相应的输出。又由于这个过程是永不停止地循环反复地进行着，所以，输出总是反映输入的变化的。只是响应的时间上，略有滞后。当然，这个滞后不宜太大，否则，所实现的控制不那么及时，也就失去控制的意义。
为此，PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短，是PLC实现控制的基础。事实上，它的速度是很快的，执行一条指令，多的几微秒、几十微秒，少的才零点几，或零点零几微秒。而且这个速度还在不断提高中。
3.2 PLC的编程语言
PLC的编程语言分为两大类，图像化编程语言和文本化编程语言。图像化编程语言有：梯形图（LD语言）、顺序功能图（SFC）语言、功能块图（FBD）语言；文本化编程语言包括：指令表（IL）语言和结构文本（ST）语言。
其中，最常用的是梯形图。PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一称号，如输入继电器、输出继电器、内部辅佐继电器等，可是它们不是实在的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器与PLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。该存储单元假如为“1”，则表明梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称这种状况是该软继电器的“1”或“ON”。假如该存储单元为“0”，对应软继电器的线圈和触点的状况与上述的相反，称该软继电器为“0”或“OFF”。
4. 自动控制在中央空调中的应用
中央空调的自动控制系统主要包括PLC、温度传感器、自动化控制电路和微电脑等。其中PLC在中央空调中的控制作用主要包含两个方面：一是变速调速，二是PID调节。
4.1 变速调速功能
变频调速系统是一种闭环自动控制系统。PLC、主接触器、温度检测设备、变频器、水泵机组等构成了该系统，在中央空调中应用，工作原理就是经过电压信号来调节变频器，从而实现对冷冻水泵和冷却水泵转速以及室内温度的控制。变速调速系统可使用西门子200smart PLC，主要是由CPU、存储器、电源、输入输出模块组成。PLC通过外部的按钮开关信号，经过判断后输出信号由接触器等实现最终的控制。
4.2 PID调节功能
PID调节指比例、积分、微分控制，常常适用于参数得不到精确的数学模型的情况。PID调节在中央空调中的应用，典型的例子是在空调新风系统中，因为空调新风系统是一个闭环，闭环时温度的转变存在着许多延迟。因为风阀经过PID运算调整后,还要一定的时间之后,最终的结果才能显现,所以设计中应该充分考虑延时情况,增加延时时间设定，同样系统根据PID运算进行调整后,过一定的时间,再重新计算并判断调整。这样空调新风系统不仅有了PID的调整而且也考虑了闭环系统的延迟,最终快速的把温度控制在稳定状态。
4.3 其他控制方法
除了PLC在中央空调控制方面起到了重要作用以外，神经网络控制和模糊控制在中央空调控制中也得到了应用。
神经网络控制是一项复杂的系统控制技术，一般应用在变频器的控制中，它是通过对系统的辨识、运算后对变频器进行控制的一种新技术。而且神经网络控制可以同时控制多个变频器，所以应用在多个变频器级联控制中比较合适。神经网络控制在中央空调的应用也比较多了，采用2个BP神经网络NNC和NNI分别做控制器和辨识器，通过相互间误差的传递，对变风量空调系统中送风温湿度的控制问题，具有更快、更稳定的控制效果。在实际运用中，结合Lonworks总线技术给出系统的硬件和软件设计，使得系统智能节点可自由通信，便于安装调试且能对温湿度进行实时监控。该设计使中央空调控制系统的整体性能大为改善。
模糊控制是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法，它是从行为上模仿人的模糊推理和决策过程的一种智能控制方法。目前在中央空调机组中运用模糊控制理论，可以给出一个数学模型，这样就解决了中央空调系统因为非线性问题所造成的控制精度不够准确，响应速率缓慢的不良现象。
5. 结语
综上所述，自动控制的应用，节约了中央空调的电力资源，节省了人力资源，精确快速的提高了舒适度、稳定性。自动控制技术除了上述提到的，还有很多高端的技术值得我们研究运用。在未来的发展中，我们仍需不断创新，不断实现中央空调的自动化与人性化，达到可持续的发展。
参考文献
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