自動控制技術(shù)在中央空調(diào)中的應(yīng)用
中央空調(diào)是現(xiàn)代商場、酒店、寫字樓等大型建筑內(nèi)不可或缺的必要設(shè)備。其強大的溫度調(diào)節(jié)功能可以在一年四季給人們提供一個溫度適宜的舒適環(huán)境。然而，中央空調(diào)的能耗和控制問題同樣給人們了帶來了不小的挑戰(zhàn)。
溫室效應(yīng)的影響使得天氣狀況日趨極端，每年的夏季和冬季都是中央空調(diào)大展身手、幫助人們抵御惡劣天氣的時候，但也是電力消耗劇增，電氣故障爆發(fā)的時候。由于中央空調(diào)的系統(tǒng)較為復(fù)雜，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)達不到安全、節(jié)能、環(huán)保的控制目的；而自動控技術(shù)在中央空調(diào)中的應(yīng)用，可以實現(xiàn)很好的效果。目前在中央空調(diào)中應(yīng)用的自動控技術(shù)主要有PLC控制系統(tǒng)、智能控制技術(shù)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。
一、中央空調(diào)的PLC控制系統(tǒng)
從繼電器控制系統(tǒng)到直接數(shù)字控制器系統(tǒng)（DOC），直至現(xiàn)在的可編程控制器系統(tǒng)（PLC），中央空調(diào)的控制系統(tǒng)經(jīng)歷了3個發(fā)展階段。繼電器控制系統(tǒng)以其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、高功率消耗和高故障率的缺陷逐漸被人們淘汰，而直接數(shù)字控制器則由于不能可靠的抵抗干擾和結(jié)構(gòu)的局限性，被先進的可編程控制器系統(tǒng)取代。PLC控制系統(tǒng)可靠性高，編程簡單，抗干擾能力強，已經(jīng)在諸多自動控制系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。
中央空調(diào)的工作原理是利用一臺主機通過管道連接多個末端的形式來實現(xiàn)對多個房間室內(nèi)溫度的調(diào)控，其主要結(jié)構(gòu)組成包括冷凍主機、冷卻水和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)以及風機、風機盤管、冷卻塔等。利用自動控制技術(shù)實現(xiàn)中央空調(diào)的能量自動調(diào)節(jié)，是實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的主要方式，也是中央空調(diào)控制系統(tǒng)的重要內(nèi)容。變頻調(diào)速是目前中央空調(diào)實現(xiàn)節(jié)能目的的最有效控制方法。
中央空調(diào)的變頻調(diào)速系統(tǒng)主要組成部分包括水泵機組、溫度傳感器、PLC、變頻器和主接觸器。其工作原理是利用交流變頻調(diào)速技術(shù)來控制電動機的轉(zhuǎn)速，以實現(xiàn)對于冷卻水和冷凍水流量的控制。
變頻器可以實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)進行無級調(diào)節(jié)，從而中央空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)流閥開口可以開至最大，以減少節(jié)流損耗。同時，冷凍水泵電動機的負載敏感系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)冷凍水的流量和流速，以使冷凍水有充分的時間通過風機盤管組件進行熱交換，大大降低電動機功率損耗。
利用PLC和變頻器對中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)的泵組進行切換和調(diào)速，可以減少系統(tǒng)的功率損耗，實現(xiàn)節(jié)能的目的，同時也改善了系統(tǒng)的啟動和運行特性。變頻器的軟啟動功能克服了水錘效應(yīng)的不良影響，提高了電動機、接觸器、管道等元件的使用壽命。
二、中央空調(diào)的智能控制技術(shù)
智能控制技術(shù)是自動控技術(shù)發(fā)展到高級階段的產(chǎn)物，融合了控制技術(shù)、信息技術(shù)和人工智能等多種技術(shù)，包括模糊控制技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等。對于現(xiàn)代空調(diào)日益復(fù)雜的系統(tǒng)，傳統(tǒng)控制技術(shù)難以實現(xiàn)精確、可靠且有效的控制，智能控制技術(shù)因此應(yīng)運而生。
1）模糊控制技術(shù)。模糊控制是模糊數(shù)學、人工智能和計算機科學等多種學科相互滲透而產(chǎn)生的一種具有很強理論性的控制技術(shù)。模糊控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是模糊集合論、模糊邏輯推理規(guī)則和模糊語言變量，計算機控制技術(shù)是其系統(tǒng)的主要實現(xiàn)形式，其核心為智能模糊語言控制器。
這種控制系統(tǒng)具有智能性和自學習性，并且并不需要建立精確的系統(tǒng)數(shù)學模型，適用于復(fù)雜的系統(tǒng)和過程。目前模糊控制已經(jīng)在中央空調(diào)的定風量空調(diào)系統(tǒng)和變風量空調(diào)系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。
利用模糊控制技術(shù)對空調(diào)回風溫度和濕度進行自動調(diào)節(jié)，可以受到不錯的節(jié)能效果。利用溫度傳感器將測得的回風溫度信號輸入到模糊語言控制器中，并與給定值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果自動調(diào)節(jié)回水調(diào)節(jié)閥的開度，以實現(xiàn)控制冷凍水流量的目的，從而使室內(nèi)溫度穩(wěn)定在設(shè)定值。
對于這個自動控制系統(tǒng)，新風溫度的變化是系統(tǒng)的一個干擾量，為了提高系統(tǒng)的控制精確性，可以將新風溫度傳感器的信號作為一個反饋信號加入到系統(tǒng)中。采用模糊控制的回風濕度自動控制系統(tǒng)與回風溫度自動控制系統(tǒng)工作原理相類似。
2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制融合了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和系統(tǒng)控制理論，屬于智能控制的另一個分支。其原理是模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)的工作方式，以大量簡單的處理單于相互連接，構(gòu)成一種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可分為輸入層、隱含層、和輸出層。
在中央空調(diào)的控制系統(tǒng)中，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代替原來的控制器或辨識器，就構(gòu)成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。這種控制方式對于復(fù)雜的、不確定的系統(tǒng)具有良好的控制效果，整個控制系統(tǒng)可以獲得較高的穩(wěn)定性和動靜態(tài)性能。并且對于變化的環(huán)境有著良好的適應(yīng)性。基于這些優(yōu)秀的性能，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在中央空調(diào)的控制系統(tǒng)中也得到較多的應(yīng)用。
三、結(jié)論
隨著人類社會文明的不斷進步與發(fā)展，資源消耗與環(huán)境保護的矛盾日益突出，人們的節(jié)能減排意識也逐漸提高。而中央空調(diào)所消耗的能量占現(xiàn)代建筑能耗的絕大部分，使得人們對于中央空調(diào)控制系統(tǒng)的安全性、環(huán)保性和節(jié)能效果提出了更高的要求。自動控技術(shù)在中央空調(diào)中的應(yīng)用，極大的改善了中央空調(diào)控制系統(tǒng)的性能。
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