摘要：我国人民的生活水平在不断的提高，空调在很多家庭中都有所普及，人们对于空调的可靠性以及安全性以及节能性的关注程度越来越高，近年来，在空调设计中将PLC和变频器以及组态软件进行结合，这一系统设计思路较为清晰。制冷以及流体输配还有空气处理这三部分属于自控系统设计的主要内容，而空调自控调节的内容为室内环境品质，自动控制系统主要包含四个方面的内容，分别是是监测还有调节和自动连锁以及报警。通过结合不同用户的实际需求，自控系统进行高效调节以及配置。这能够有效提高空气调节质量，并且能够降低能源消耗，更大程度上提高人体的舒适性。通过具体的研究调查发现，这种设计方式能够提高系统的整体效率，还能够在很大程度上降低能耗，体现出一定的灵活性。
关键词：PLC；舒适性；空调；自动控制系统；应用
引言
我国社会在逐渐朝着信息化以及智能化的方向发展，计算机在社会中的各个领域都必有所普及，其中微型计算机就是可编程控制器的核心，对于一些工业控制系统而言，可编程控制器与传统的控制器存在很大的不同，可编程控制器是计算机技术与电气控制技术之间的整合，有着非常显著的特点，不但功能多样，而且使用也相对比较方便，并且环境适应性也较好。可编程控制器在众多领域都有所适用。随着空调系统的不断发展，可编程控制器也已经成为空调系统中常见的应用，通过运用可编程控制器，空调系统的安全性以及可靠性得到了很大程度的提升。不同的年份或者不同的季节，空调系统都要进行空气处理以及流体输配等，空调的传感器以及空调的机械设备会影响空调系统调节空气的精度，为更大程度上降低能耗提高精度，就要在选择传感器的时候做到细致的选择。
一、PLC 工作原理
（一）PLC
在电子计算机设备中，尤其是工业控制的电子计算机设备，都有可编程控制器的运用，可编程控制器与传统的控制器最大的不同，同时也是其最大的优点就是便于接线，并且在使用的过程中还能够对功能模块进行拓展，整个系统具有很强的抗干扰性。另外，可编程控制器还具有多种处理功能[1]，包括运算以及数据传送等功能，模块式以及整体式是可编程控制器的两种主要结构模式，这两种结构模式具有很高的相似性。储存器模块以及中央处理模块等是其基本组成，可编程控制器的基本组成请见下图。
图 1 可编程控制器的基本组成
（二）工作原理及过程
可编程控制器的硬件基本组成为存储器以及大规模的集成电路还有微处理器，通过机器内部执行控制语句，在控制信号产生之后输出设备输出。按钮开关以及继电器触点还有控制开关是常用的空调系统输入设备，中央处理器将传入的数字量处理之后输出控制信号，最终实现操作。加热器以及电动阀还有变频器等设备是空调系统常用的被控对象。
可编程控制器在接通电源之后，相关的系统程序监测能够按照一定的顺序将用户的程序进行具体的扫描，进而完成相关的后续任务，初始化系统完成之后，检查相关电路，诊断不同的扫描周期[2]，然后将不同的运算结果输出在映象区对应的位置上，最终实现结果的输出。
二、空调系统用传感器
（一）温度传感器
顾名思义，温度传感器能够感受到温度，并且能够在感受到温度之后将其作为模拟量进行信号传输，电偶式以及电阻式是两种主要的信号传输方式，半导体热敏电阻以及金属热电阻是热电阻的两种主要类型。空调系统中常用的热电阻是铂电阻，其分度值常为Pt100和Pt10[3]。铂电阻具有非常显著的特点，其稳定性强，但是其温度系数较小；常用的热电阻还有铜电阻，其分度值常为Cu50和Cu100。铜电阻的特点也同样显著，铜电阻的温度系数较大，这种电阻与温度呈现一定的线性关系，并且价格相对来说比较便宜，其缺点是比较容易氧化。
（二）湿度传感器
空调系统中的湿度传感器和温度传感器有着相似之处，两者的热工参数相同，潜热量以及显热量会对热量产生影响，空调系统中进行湿度测量是必然，、高分子电阻式湿度传感器还有氯化锂电阻湿度传感器以及金属氧化物膜湿度传感器等是常见的电子式湿度传感器。
（三）流速及流量传感器
空气流动速度会影响人体热舒适，室内的空气流动状况是空调系统在运行过程中应该掌握的。恒温型和恒流型是常用的风速传感器测量方式，这两种方式都有非常显著的特点，恒流型反应灵敏，并且使用起来比较方便，而且电路会具有简单的特点。恒温型也具有很高的灵敏性强这一特点，并且体积也较小[4]。
（四）压力及压差传感器
空调系统中非常重要的参数包括压力，需要在空调的自动控制系统中采集不同位置的压力，例如房间的正负压以及空调管道中的压力，通过采集不同位置的压力能够确保空调系统的正常稳定的运行，电式压力传感器是常用的一种传感器。其具有结构简单以及频率相应高等特点。
（五）建筑室内环境测试用传感器
建筑环境控制体现出一定的综合性，由于人们对于室内环境和室外环境提出了很高的要求，并且对于室外的环境要求也很高，所以就要构成一个更完备的建筑环境控制系统，系统中的光环境的照度计和光敏半导体传感器元件质量要符合相关标准。
三、空气调节自动控制系统
（一）空调系统设备监控与控制
自动连锁以及报警和调节以及监测是空调系统设备监测以及控制的主要几个方面，重点检测的是空调系统中的相关参数以及系统中相关设备的运行状态，同时能够保护系统中的各个部件的安全运行，实现自动控制的前提以及基础是制定相关的策略，在制定策略时要在实施调节与控制之后。
温湿度常用的PID调节的基本数学模型用微分方程表达为
P = Kc[ (e + 1 )TI ∫edt + TD de/dt]
传递函数表达为：
φ = Kc(1+ 1 /TI S + TD S)
（二）空调系统各部分自动控制设计
1.空调制冷系统部分自控
空调制冷系统部分自控主要内容包括六个方面，分别是能够正确控制空调制冷设备的开停机顺序，避免出现结冰等不良状况，还要保护好各个系统设备的保护工作，避免在停机后冷水机组应停止工作，对相关的制冷系统进行切换十分重要，同时要实时监测制冷系统的运行情况，冷水机组压缩机电动机有具体的规范，要用星⁃三角启动，还要对冷水机组安全运行进行监测与保护。
空调器在接通电源之后，压缩机会吸收低压蒸汽，低压蒸汽产生于制冷系统内，最终在冷凝器内形成高压蒸汽。冷凝器会将室外空气吸入，从而将产生的热量带走，高压蒸汽就会形成高压液体。蒸发器中会喷入高压液体，在低压条件下会蒸发掉，将周围的热量带走，达到降温的效果。
2.空气处理机组部分自控
空调系统中空气处理机组部分有非常重要的作用，其组成包括多个功能段，主要作用是对空气进行过滤，并实现加热以及加湿等，空气处理机组原理请参见下表。
表 2 空气处理机组的监控原理图
3.流体输配部分自控
变流量以及定流量是空调水系统的控制的两种主要类型，空调末端的负荷变化会影响水量系统的运行，在空调的总能耗中，空调水系统就能占据15%到20%之间，并且空调系统中的水系统水泵以及机组都相对较大[5]。
（三）空气调节自控系统设计
PLC选型：在对PLC进行选型的时候应遵循一定的原则，或者说一定的标准，要选择可靠性高，并且具有丰富指令集的PLC。传感器选型：半导体集成温度传感器是近年来常用的传感器类型，其具有安全可靠等优势。变频器选型：在选择变频器的时候要选择额定电流大于该电动机的额定电流的变频器。
四、结语
空调系统的传感器的质量对于空调系统的监测和控制的精度和水准有着重要的影响，在空调运行过程中PLC联合变频器的重要作用更是不能小觑。
参考文献：
[1] 姚国风.基于ZigBee无线技术的智能家居系统设计[J].现代电子技术，2016，39（22）：81⁃84.
[2] 赵阳.纺织企业空调系统节能技术措施[J].棉纺织技术，2014，42（7）：75⁃78.
[3] 张国铭，朱劲.洁净手术室空调控制系统的设计与实现[J].现代电子技术，2009，32（1）：97⁃100.
[4] 方修睦=.建筑环境测试技术[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2008，15（03）：56-57.
[5]董春桥.建筑设备自动化[M].北京：中国建筑工业出版社，2006，12（02）：45-46.
论文作者:庞耀
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/14
标签：空调系统论文; 传感器论文; 空调论文; 空气论文; 可编程控制器论文; 系统论文; 自控论文; 《基层建设》2019年第21期论文;