新型節(jié)能空調(diào)控制系統(tǒng)的研制

　模擬量通過(guò)A/D輸入模塊將數(shù)據(jù)傳送至PLC內(nèi)部。A/D輸入模塊采用的是以51單片機(jī)為核心的電路板，將模擬量數(shù)據(jù)存至內(nèi)部存儲(chǔ)器中，通過(guò)485通信將數(shù)據(jù)送至PLC。
2.2 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
　主程序主要可以分為四個(gè)部分：程序初始化、模擬量輸入處理、模擬量輸出處理和主控程序。
控制系統(tǒng)分為手動(dòng)運(yùn)行模式和自動(dòng)運(yùn)行模式，手動(dòng)運(yùn)行模式主要為通過(guò)單獨(dú)的按鍵來(lái)獨(dú)立控制每個(gè)水泵和機(jī)組的啟停。自動(dòng)運(yùn)行模式的設(shè)計(jì)是以冷凍水回水溫度值為控制目標(biāo)，在夏季和冬季分別設(shè)定4個(gè)溫度值，通過(guò)比較當(dāng)前回水溫度和設(shè)定的溫度值來(lái)選擇開(kāi)啟或者關(guān)閉機(jī)組的數(shù)量，用來(lái)控制回水溫度在一定的范圍之內(nèi)，達(dá)到用戶的要求。
　模擬量輸出部分主要用來(lái)控制變頻器的運(yùn)行，變頻器的輸出根據(jù)冷凍供回水的設(shè)定溫差而變化。
變頻器反饋控制原理如圖3所示，在手動(dòng)運(yùn)行模式下，可以在一定范圍內(nèi)手動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的輸出。在自動(dòng)運(yùn)行模式下，根據(jù)溫差來(lái)控制變頻器的輸出。若溫差大于設(shè)定值，則提高變頻器的輸出；反之，則減小變頻器的輸出，最終使得溫差能趨于設(shè)定的溫差值。
　自動(dòng)運(yùn)行模式分為夏季運(yùn)行模式和冬季運(yùn)行模式。在冬季和夏季分別設(shè)定好四個(gè)溫度值：
　TK1：冬季開(kāi)機(jī)溫度1 TK1’：夏季開(kāi)機(jī)溫度1
　TK2：冬季開(kāi)機(jī)溫度2 TK2’：夏季開(kāi)機(jī)溫度2
　TG1：冬季關(guān)機(jī)溫度1 TG1’：夏季關(guān)機(jī)溫度1
　TG2：冬季關(guān)機(jī)溫度2 TG2’：夏季關(guān)機(jī)溫度2
　TH：冷凍水回水溫度
　在冬季運(yùn)行模式下，四個(gè)溫度值其邏輯關(guān)系應(yīng)滿足：TK2TK1TG1TG2。
　在夏季運(yùn)行模式下，四個(gè)溫度值其邏輯關(guān)系應(yīng)滿足：TK2’>TK1’>TG1’>TG2’。
　冬季的系統(tǒng)判斷的邏輯思路為：
　若THTK2，表明負(fù)荷重，則需要把兩臺(tái)機(jī)組全部開(kāi)啟；
　若TK2THTK1，此時(shí)若無(wú)機(jī)組運(yùn)行，則需要開(kāi)啟一臺(tái)機(jī)組；
　若TK1THTG1，此時(shí)不需要開(kāi)啟或者關(guān)閉機(jī)組；
　若TG1THTG2，此時(shí)若兩臺(tái)機(jī)組都在運(yùn)行狀態(tài)，則需要關(guān)閉一臺(tái)機(jī)組；
　若TG2TH，則需要關(guān)閉所有正在運(yùn)行的機(jī)組。
夏季的系統(tǒng)判斷的邏輯思路為：
　若TH’>TK2’，表明負(fù)荷重，則需要把兩臺(tái)機(jī)組全部開(kāi)啟；
　若TK2’>TH>TK1’，此時(shí)若無(wú)機(jī)組運(yùn)行，則需要開(kāi)啟一臺(tái)機(jī)組；
　若TK1’>TH>TG1’，此時(shí)不需要開(kāi)啟或者關(guān)閉機(jī)組；
　若TG1’>TH>TG2’，此時(shí)若兩臺(tái)機(jī)組都在運(yùn)行狀態(tài)，則需要關(guān)閉一臺(tái)機(jī)組；
　若TG2’>TH，則需要關(guān)閉所有正在運(yùn)行的機(jī)組。
　采用此方法首先可以把冷凍水回水溫度控制在設(shè)定好的溫度范圍之內(nèi)，也可以在負(fù)荷輕的時(shí)候關(guān)閉部分運(yùn)行設(shè)備。在實(shí)際的運(yùn)行中，考慮到機(jī)組的開(kāi)關(guān)機(jī)次數(shù)對(duì)機(jī)組產(chǎn)生的磨損，在冬季，可以將設(shè)定值調(diào)得高一些；在夏季，可以將設(shè)定值調(diào)得低一些。系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行模式流程圖如圖4所示。

　另外，本系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)分時(shí)分段控制。在圖1中，冷凍水側(cè)電磁閥V1對(duì)應(yīng)的是宿舍的回路，電磁閥V2對(duì)應(yīng)的是教室的回路。在觸摸屏上可以分別設(shè)定兩段時(shí)間來(lái)控制兩個(gè)閥的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。白天關(guān)閉宿舍的冷凍水回路，夜晚關(guān)閉教室的冷凍水回路。避免了能量浪費(fèi)。
　開(kāi)啟機(jī)組時(shí)，需要首先將機(jī)組對(duì)應(yīng)的冷凍側(cè)閥和冷卻側(cè)閥打開(kāi)，同時(shí)還要打開(kāi)對(duì)應(yīng)的開(kāi)啟水源側(cè)水泵的兩個(gè)閥。待水泵和機(jī)組對(duì)應(yīng)的閥全部打開(kāi)后，然后將對(duì)應(yīng)的冷凍水泵和冷卻水泵打開(kāi)，最后開(kāi)啟機(jī)組。
目前，基于PLC、觸摸屏和變頻器的的控制系統(tǒng)已經(jīng)在熱泵空調(diào)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。本系統(tǒng)的運(yùn)行狀況良好，節(jié)能效果明顯。本設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)適當(dāng)修改后可應(yīng)用于類(lèi)似系統(tǒng)中，來(lái)控制多機(jī)組的運(yùn)行，具有較高的使用價(jià)值和參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1] GB50366-2005地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.
[2] FP-X C38AT操作說(shuō)明書(shū)_0728.2005.
[3] 胡曉波，程花蕊，彭曉楠.基于PLC的水源熱泵節(jié)能控制系統(tǒng)[J].自動(dòng)化博覽，2008(10)：80-82.
[4] 吳學(xué)慧，張承虎，趙明明，等. Experimental study on viscosity characteristic of sewage in urban untreated sewage source heat pump system.哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：英文版.2010(1)：82-84.