摘要：计算机硬件飞速发展、体积不断减小、性能不断提升，逐渐深入到社会的每个角落，使得我们的社会变得越来越智能化、自动化、信息化。各种由传统接触器与硬线完成的电气控制正在悄然地被计算机所替代。PLC（Programmable Logic Controller）可编程逻辑器件，作为一种计算机在实际应用中的变形产品，其实质上便是一种简易的高度集成的微型计算机主机，其组成上包括：电源、中央处理器（CPU）、存储器、寄存器、IO接口、通讯模块以及功能扩展模块等。随着经济的飞速发展、社会的进步，各种高层超高层的商业中心、办公楼宇层出不穷，人们对工作生活环境的节能环保、健康舒适等方面要求不断提升，因此现代建筑的智能化已经成为建筑的必然需要与未来的发展方向，各种高科技也不断地被应用于现代的建筑尤其是楼宇中，这其中作为温度湿度主要掌控的空调系统的智能化就显得尤为重要。中央空调系统在各种大型建筑中早已极其普遍，传统的中央空调系统中的冷热源、各种循环系统都是根据建筑物的最大需求量在预留足够大的余量后设计的，并且需要由人为操控开关按键等来完成控制，调控的依据完全依靠个人的体感，不能根据建筑物中的实际情况、例如：人流量、季节情况、昼夜情况等来具体进行调节工作情况。根据统计数据显示：传统中央空调的用电量占据整个建筑用电量的60%以上；其中水泵耗电量为整体的20%到40%；由于传统中央空调的控制有极大的延时与过度调节，造成资源的巨大浪费，导致建筑整体的高运营成本，也与国家倡导的节能环保相违背，并且随着大型建筑的增多，更多的建筑内采用中央空调进行建筑内部温度湿度的调节，早期的中央空调系统大多采用继电器、接触器、硬线搭建控制电路完成系统的整体控制，但这种系统存在着诸多的问题，其体积大，成本高，系统复杂，不便于维护保养，几乎不能完成数据处理、通讯、联网控制等问题日渐突出亟待解决。PLC的出现与飞速发展，其强大的数据处理、自动控制与联网等功能给中央空调的各种问题提供了一种可行的解决方法，本文主要阐述在现代智能建筑里中央空调基于PLC的控制原理及其优势。
关键词：PLC；中央空调；智能；节能环保
1基于PLC的中央空调的控制原理
传统的中央空调主要分为冷却部分和室内部分，其中冷却部分主要有冷却用水的水泵、冷却塔以及自来水补水系统组成；室内部分为承担调节室内温度与湿度的工作部分，其主要由冷热源、水泵、风机盘管、风机等组成。以上两部分在空调主机的控制下完成全部功能，这种控制是需要使用者进行具体的每一项功能的设置，并通过极其复杂的硬线、接触器等完成。其原理为通过冷热源按照要求调解室内部分循环水的温度通过热传导改变风机盘管附近空气温度，再由风机将调解后的空气吹送到室内，最终完成室内温度湿度等的调解。同时冷却部分主要是为空调主机提供冷却功能以保证其正常工作。传统空调组成及工作原理示意图如图1所示。现代的智能化的中央空调主机中引入了PLC进行所需的数据处理与控制功能，其可以根据整个系统内各个传感器采集回来的数据进行分析，实时自动地调解整个机组各部分的工作情况，其整体组成与传统的中央空调组成相同，也是由冷却部分和室内部分组成，冷却部分与传统中央空调相比增加了水的温度传感器与水位传感器，可以完全根据冷却水的温度判断主机的温度，进一步控制冷却水泵的工作状态，从而达到节能的目的；并且增加了冷却塔的水位传感器，可以自动检测水位，并控制对其进行补水大大减小了使用时的维护量，减少了人员成本。室内工作部分也增加了大量的传感器通过检测冷热源的出水温度与回水温度对空调的调节进行反馈控制，通过对室内温度湿度的检测与变频技术自动选择空调的制冷/加热量、风机转速等，以此做到实时自动智能控制，避免人为控制的滞后与过调节带来的电能浪费的同时更好地提高室内的舒适度；并且增加单独的控制面板通过空调主机PLC的通讯功能进行每个单元的单独控制，并且PLC的通讯功能还可以支持其将信息传导给上位机甚至是互联网，以此完成联网远程控制等功能。
2基于PLC的中央空调控制优势
2.1灵活性
基于PLC的中央空调具有高度的灵活性，由于其体积小、对安装要求小的特点使其可以在各种环境下安装，并且高度集成化极大的提高了整个系统配置及控制的灵活性，能够更好地满足不同用户的需求。
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2.2高可靠性
PLC控制采用数字信号代替模拟信号具有极强的抗干扰能力，因此系统的可靠性得到大大地提高。
2.3良好的实时性
PLC的高速数据处理能力与各种传感器的配合使用使得整个系统可以根据环境的实时变化调节中央空调的运行情况，高实时性的控制与调节可以使系统使用最合理的调节模式，使用最少的能量，并且在提高人体舒适性的前提下大幅地节省能量。
2.4良好的可扩展性
使用PLC的中央空调系统由于其高度的模块化设计以及PLC强大的功能与本身的特性使得一个中央空调主机可以控制大量的子模块，在设计时做好余量当扩展时便只需要增加子模块即可。
2.5低维护成本
整个系统高度的自动化通过传感器反馈的各种信息足以体现整个系统的工作状态，无需像传统中央空调一样进行大量的检修维护工作，只需要根据信息进行针对性的检修即可，大大滴缩减了人员成本。
3程序设计
3.1自动控制模块
为了最大程度减轻管理人员的工作量，并实现无需专业人员运行操作，不仅设置了在触摸屏上点击自动运行系统，还设置了由末端设备控制系统自动运行系统的方式。当系统设置在自动运行状态下，PLC采集到来自触摸屏或系统末端设备运行的信号60 s后，开始投入系统自动运行，系统自动启动运行顺序为：末端设备（60 s后）→冷却水泵（30 s后）→冷冻水泵（30 s后）→冷却塔（30 s后）→冷水机组，完成以上动作以后，系统自动启动过程完成，正式投入系统供冷周期。在自动启动运行过程中，每台设备均设置有互锁，当前面的设备没有启动运行或出现故障时，后面的设备保持原状态不变。在设备正常运行供冷期间，当末端负荷需求减少时，冷水机组供冷量自动进行调节，冷冻与冷却水泵同步通过变频器调节转速以达到节能。自动停止，当PLC采集到来自系统末端设备停止的信号30 s后，进行入自动停止运行状态，自动停止顺序为：冷水机组（60 s后）→冷却塔（120 s后）→冷冻水泵（30 s后）→冷却水泵（60 s后）→末端设备。自动停止过程中只有冷水机组与后面设备有互锁，其它设备之间不设互锁，即当冷水机组没有停止时，后面设备不能停止，而其它设备只要记数时间到了就会自动停止运行。
3.2故障报警模块
报警模块只要是在设备使用过程中出现的一些异常情况进行报警预知设备的，主要有冷却塔风扇电机过载、冷却与冷冻水泵电机过载、水流开关信号、冷水机组故障与空气处理器电机过载等几部分，在报警故障没有解除之前系统处理停止工作状态，待故障排除后，PLC接收到了故障解除的按扭信号后，系统恢复工作状态
结束语
PLC的出现使得中央空调变得高度自动化、智能化，并且大幅度降低了其维护运营成本，随着PLC性能的不断提升，体积的不断减小各种复杂的控制算法在中央空调上实现成为了可能，未来如何结合PLC与变频技术，以及更加先进的控制算法开发出更加节能环保的下一代智能的中央空调成为必然的发展方向。
参考文献：
［1］李婧．PLC和变频器在中央空调节能改造中的应用［J］．电子技术与软件工程，2017（02）：132．
［2］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）：67～69．
论文作者:郭长保,高胜明
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/9
标签：中央空调论文; 系统论文; 水泵论文; 设备论文; 温度论文; 室内论文; 节能论文; 《基层建设》2017年第36期论文;