中央空调控制系统

一、 空调系统概述

中央空调能够为宾馆酒楼和住宿楼提供制冷，保持整栋大厦温度恒定，给人们带来四季如春，温馨舒适的每一天，但因为季节和昼夜的变化，还有宾馆酒楼客人入住率的变化及娱乐场所开放时间变化，这样大厦需冷量具有很明显的需求变化，而传统中央空调并不能监测环境的变化而调节自身的能耗。随着变频技术的成熟和发展，对传统中央空调进行变频节能改造是十分必要和可行的。本篇以黄河迎宾馆的中央空调系统为例，讲解中央空调系统的工作原理和变频器PID调节在电气控制系统中的应用。

黄河迎宾馆中央空调系统采用“集中监测管理，分散控制”方式。控制系统采用s7300(315-2DP)进行数据采集和系统控制，采用Wincc作为上位机控制软件。空调机组、冷冻水循环泵、冷却水循环泵、冷却风机通过标准的MODBUS协议经MODBUS-DP转换设备和PLC进行数据交换，PLC和上位机通过DP通讯实现两者之间的数据交换。上位机和PLC，PLC和现场设备之间的通讯如图-1。

图-1

二、 空调系统工艺流程

中央空调主要有制冷机组、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和冷却水塔组成。制冷机组通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻水泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送冷风达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂在冷凝剂中释放出热量，与冷却水进行热交换，有冷却泵将带来热量的冷却水送到冷却塔上，有冷却塔风扇对其进行冷却，与大气之间进行热交换。图-2为工艺流程图。

图-2

三、 控制功能实现

中央空调系统的工作过程是一个不断地进行热交换的能量转换过程。在这里，冷冻水和冷却水循环系统是能量的主要传递者。因此，对冷冻水和冷却水循环系统的控制便是中央空调控制系统的重要组成部分。本系统采用PID调节控制方式控制冷冻水循环泵和冷却水循环泵、冷却塔风机的启动以及速度，使中央空调系统能够根据外界环境的变化进行相应调节，达到恒温控制和节能的要求。

对中央空调冷冻水和冷却水循环系统的控制有两种实现方法：

（1） 冷冻水循环系统温差，冷却水系统温差

（2） 制冷机组吸气压力，制冷机组排气压力

这里采用第二种控制方法，本系统吸气压力目标值为245KPa，排气压力目标值为850KPa。冷却水循环泵运行最低频率30HZ,冷冻水循环泵运行最低频率45HZ。系统PID自动调节功能如下所述。

当空调系统处在自动启动控制模式下时。相应阀门打开，阀门开到位后冷冻水循环泵启动，冷冻水循环泵启动正常后，启动制冷机组（制冷机组开机有严格的开机条件且不需要反复启停，本系统制冷机组的启停仍采用本地控制方式），制冷机组启动后，吸排气压力上升，当排气压力上升到850KPa时，1#冷却水循环泵启动。整个空调系统进入启动状态。在控制系统自动调节作用下，空调机组的排气压力工作值值稳定到目标值850KPa。当外界环境温度变化时，控制系统能够实时进行调节，使空调系统稳定正常工作。制冷机组工作状态、冷冻水循环系统的工作状态、冷却水循环系统的工作状态以及冷却塔风机的工作状态可以在下图-3进行监控

当外界环境温度上升时，机组排气压力相应上升,系统的PID调节流程图如下。

当外界环境温度下降时，机组排气压力相应下降,系统的PID调节流程图如下。

图-3

从以上功能实现和运行情况看，空调系统进行变频节能改造后，能够根据外界环境温度的变化，通过对变频器进行调速实现对系统进行调节，满足系统的运行要求。特别是空调系统和自控系统结合的应用，整个空调系统实现了闭环全自动控制，提高了自动化水平，运行安全可靠、无人值守.