基于 PLC的中央空调节能控制系统研究

基于 PLC的中央空调节能控制系统研究

叶佳莹 冯海

浙江国祥股份有限公司 浙江绍兴 312300

摘要：随着我国人民群众生活水平的稳步提升，居民对智能家电的需求不断增加。由PLC控制的中央空调系统是智能家电中较为常用的一种设施，其能够通过自身的变频调速软件、组态软件、控制软件等自动控制操作程序，对中央空调进行有效控制，达到降低运行过程中能耗的目标。本文首先分析了中央空调PLC系统的概念，随后深入研究控制系统以及PLC软件设计的相关内容。

关键词：PLC技术；中央空调；节能控制

引言：现代化的中央空调控制系统，通常都是利用耦变压器降压增压的方式，达到整体控制的目标。然而，这种方式无法保证系统的可靠性，还增加了人力资源成本，降低了使用的效率。同时，这种操作方法依赖泵电机的寿命，如果泵电机出现损坏，将无法实现相关的控制目标，降低了整体系统的健全性。为解决这一问题，可以应用基于PLC变频技术的中央空调控制系统，该系统能够在一定程度上是提高资源利用率，降低空调能耗，使其符合国家节能要求。

1.中央空调PLC系统概念分析

1.1PLC系统控制特征

PLC控制的中央空调和传统形式相比，在工艺设计和操作上有着一定程度的优势，通常情况下PLC控制一般具有以下几点特征：传统的中央空调控制方案在运行过程中会受到外界天气条件的影响，如极端温度、太阳辐射等情况。而使用PLC工艺运行的空调可以实现抗干扰自动化控制，降低外界因素对整体系统的负面影响，提高稳定性^[1]。同时，PLC技术能够检测空气的湿度、温度等信息，通过有效的措施处理环境的条件需求，达到智能化效果。PLC中央空调在自控的过程中，能够与多种传感器进行信息沟通，并对数据进行集中处理，加强对自身与周边环境的协调性，达到高质量运行效果。

1.2PLC控制系统组成结构

PLC控制的中央空调不同于传统的形式，它由许多智能部件组成。在系统的运行过程中，PLC控制的空调采用了三个流程来处理系统。首先，将制冷剂通过冷凝器和空气进行一定释放热量过程，随后将其压缩形成高温高压气体，并进一步冷却为低温状态。随后，将低温高压液体从冷凝器进行释放，经过加速区域装置进行降压，形成低温低压的溶液。最后，液体完成相应的工序，通过蒸发器进入置换区域，与空气或水形成温度交换，达到冷却或加热目标。

1.3PLC核心控制思想

采用PLC控制的中央空调制冷和制热的过程主要通过两个循环系统控制和调节，同时其控制工作需要利用水循环系统和主冷却系统进行^[2]。当前，使用PLC技术的智能空调主要是通过水泵和相应的风机来控制运行，从而达到更加有效的调节效果。采用PLC控制的中央控制流程，能够根据建筑内部温湿度进行自动化控制，达到减少资源浪费的效果。同时还能够充分利用中央空调的水循环系统和产生的热量，提高工作效率，达到节能目标。

2.控制系统的设计

通常情况下，系统中的所有电机单元都可以在默认的变频或定频状态下运行，PLC系统可以根据具体的状态自动改变控制行为，通过利用扩展接口连接模拟和数字转换模块。在中央空调控制系统中，可以通过调节变频器的转速来控制风量，以达到节约能源，提高系统效率的目的。变频调速的主要原理是应用变频技术和微电子技术，通过改变电机的工作频率来控制交流电机^[3]。在传统的控制系统中，大多数交流电机都在额定电压和频率下工作，在这些条件下工作电机轴的输出转矩和电功率可以达到额定值。如果控制系统是变频调速系统，由于电源的频率不断变化，电机的实际输出功率和转矩也会发生变化。PLC是变频调速系统的关键控制技术，处理过程中的输入信号，能够通过计算机进行处理后得到有效的结果。系统会根据结果发出相应的控制信号，控制目标驱动，达到变频器和中央空调设备的性能目标。系统设计的总体目标是利用PLC控制变频器的频率，达到间接控制水泵的转速，调整内部温度的效果。

3.PLC式软件控制设计

在传统的设计中，中央空调控制系统、冷却水循环系统的功率必须根据建筑物的最大负荷来制定，并附加足够的安全系数。一般情况下，每台电机都会长期全速运转，以满足用户高峰负荷的要求。但在这种应用状态下，电机不能根据用户负荷进行调节，多数时候用户实际负荷较低，导致了能量损失。同时，中央空调控制系统的水泵机组系统长期处于恒定负荷状态，但用户负荷会根据季节和天气的变化而变化，大部分时间是在低负荷下运行。因此，传统中央空调系统的节能余地较多^[4]。为了实现系统的高效节能运行，可以在智能硬件配置的基础上，通过对PLC进行编程来完成控制任务。比如通过测量空调进水口和出水口的温度，根据中央空调控制的要求利用变频器PLC控制速度，达到温度控制的目标。PLC程序的主要任务是将温度传感器采集到的现场信号进行转换，并送至中央处理系统，通过控制变频器的频率，逐步调整空调机组的工作速度，必要时还需要调整空调机组的工作功率。在这种情况下，既可以提高运行效率，又可以达到设定的环境温度，从而大大提高系统的性能，达到节能的目的。当电机转速降低时，PLC技术会使电机低速运转，有效延长中央空调的使用寿命，提高经济效益。

结束语

综上所述，应用PLC技术的中央空调控制系统具有大量的技术优势，能够提高制冷制热效率的同时，降低能源消耗，提高用户的舒适度，有利于相关设备的进一步发展。

参考文献

[1]曹晖, 刘一鸥. 基于PLC的楼宇中央空调节能控制方法研究[J]. 电子设计工程, 2016(24).

[2]吴凯. 基于PLC的中央空调控制系统设计与研究[D]. 2015.

[3]崔玲玲. 基于PLC控制的中央空调冷却水系统设计研究[J]. 机械工程与自动化, 2018.

[4]王文村. 基于PLC和变频器对中央空调的改造[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2016(6).