毕业设计（论文）-基于PLC和Intouch的中央空调监控系统设计

毕业设计说明书题 目： 基于PLC和Intouch的中央空调监控系统设计 专 业： 自 动 化 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2011年5月25日 湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 基于PLC和Intouch的中央空调监控系统设计 学号： 2007963903 姓名： 专业： 指导教师： 系主任： 一、主要内容及基本要求在各类中央空调产品已经趋势成熟化的今天，中央空调性能和质量的内核化日益明显。随着信息技术、制冷技术以及人工智能技术等在中央空调行业的普及和推广，产品性能也将得到有利得提高与改进。 了解中央空调的主要组成，分类以及工作原理；熟悉中央空调控制技术的特点、结构和类型；分析中央空调的控制要求，设计中央空调的PLC控制系统，并进行调试运行；利用Intouch组态软件件，设计中央空调的监控系统。上位机Intouch和现场PLC能实现互控，使整个监控系统功能完善，操作简单。 二、重点研究的问题 （1）了解中央空调的主要组成，分类以及工作原理； （2）分析中央空调电气控制系统的设计要求； （3） 熟悉 Intouch组态软件； （4）PID参数的整定； （5）中央空调系统的远程监控设计。 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1查阅资料，整体方向了解中央空调监控系统和相关原理知识，编写出开题报告。2011.2.25-2011.3.82查阅资料，理解PLC程序设计步骤，以及硬件的选取，组态软件的设计和开发。2011.3.9-2011.4.93根据相关参数，编写PLC参数并进行调试；组态软件的集成；中期检查。2011.4.10-2011.4.204根据要求，对设计出的系统，进行稳定性、准确性等性能测试，写出测试报告；修改程序和相关参数，并再次对上述性能进行测试，写出测试报告。2011.4.21-2011.4.315整理论文、毕业设计检查2011.5.1-2011.5.206写出毕业设计说明书正式稿2011.5.20-2011.5.257答辩2011.5.29四、应收集的资料及主要参考文献1 普小洋.西门子PLC与Intouch综合应用M.人民邮电出版社，2010 2 马正午，周德兴.过程可视化组态软件Intouch应用技术M.机械工业出版社，2006 3 姚福来.变频器、PLC及组态软件实用技术速成教程M.机械工业出版社，2010 4 张伟林. 电气控制与PLC综合应用技术M. 人民邮电出版社，2009 5 郑凤翼，郑丹丹. PLC控制系统梯形图和语句表M. 人民邮电出版社，2006 6 廖传善，叶振猷，卢紫珊. 空调设备与节能控制M. 中国建筑工业出版社, 2006 7 刘泽华. 空调自控设计基础及图例集M.中国建筑工业出版社，1993 8 霍小平.中央空调自控系统设计M.中国电力出版社，2004 9 刘建昌. S7-300/400 PLC 工业网络通信技术指南M.机械工业出版社，2009 10 李金城.PLC模拟量与通信控制应用实践M.电子工业出版社，2011. 湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）评阅表学号 2007963903 姓名 专业 自 动 化 毕业论文（设计）题目： 基于PLC和Intouch的中央空调监控系统设计 评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。 论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。 综 合 评 价选题符合专业培养目标，体现了学科、专业特点和教学计划的基本要求，能达到综合训练的目的；思路正确，调试运行结果基本正确，设计说明书论述较充分，结构合理，文中图表图纸基本完备、整洁、正确，技术用语基本准确； 语句通顺，综合概括较好；体现了该生具有一定的查阅综合资料、运用专业知识的能力；具有一定的设计研究能力。评阅人： 2011年5月27日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 2007963903 姓名： 专业： 自动化 毕业论文（设计说明书） 78 页 图 表 63 张论文（设计）题目： 基于PLC和Intouch的中央空调监控系统设计 内容提要：在各类中央空调产品已经趋势成熟化的今天，中央空调性能和质量的内核化日益明显。随着信息技术、制冷技术以及人工智能技术等在中央空调行业的普及和推广， 产品性能也将得到有利得提高与改进。本文主要介绍了中央空调的主要组成，分类以及工作原理；介绍了中央空调的控制技术的特点、结构和类型；分析了中央空调的控制要求，给出了其设计流程图，编写了 PLC梯形图，设计中央空调的PLC控制系统，并进行调试运行；再利用Intouch，设计中央空调的监控系统。上位机Intouch和现场PLC能实现互控，整个监控系统功能完善，操作简单。指导教师评语同学查阅了相关中英文资料，熟悉了S7-300PLC，熟悉了Intouch组态软件，并利用PLC设计了中央空调控制系统，利用Intouch软件设计了中央空调监控系统，设计结果符合毕业设计要求。该生基础理论较好，动手能力较强，对于毕业设计当中出现的各种现象能够及时分析和处理，有一定的综合运用能力，达到了毕业设计的要求。 同意其参加答辩，建议成绩评定为 。指导教师： 2011年 5 月 26日答辩简要情况及评语同学在毕业答辩过程中，表述简明、条理清楚，较好地回答了提出的问题。综合所做毕业设计和答辩情况，经答辩小组研究决定，给予该同学毕业设计成绩为 。 答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见答辩委员会主任： 年 月 日目 录摘 要：IABSTRACTI第一章绪论11.1 中央空调系统简介11.1.1中央空调的分类11.1.2中央空调构成及工作原理11.1.3 中央空调输送部分设备11.1.4 中央空调末端设备11.2 中央空调发展史11.3空调控制系统国内外研究现状11.4我国中央空调系统的发展趋势11.5 本设计选题意义及主要内容1第二章 中央空调的控制技术12.1中央空调控制系统简介及特点12.1.1中央空调系统的简介12.1.2中央空调控制系统的特点12.2中央空调控制系统的结构12.3 中央空调的控制技术12.3.1自动控制的基本原理及组成12.3.2空调自动控制系统12.3.3空调控制系统的类型12.4 中央空调系统中的监控系统1第三章 中央空调控制系统的PLC设计13.1可编程控制器PLC简介13.2 PLC的特点及发展趋势13.3 SIMATIC Manager的简介13.4 中央空调系统的PLC设计13.4.1中央空调系统控制要求13.4.2 PID调节及参数整定13.5中央空调系统的程序设计13.5.1 PLC硬件的选择13.5.2 PLC 程序的设计13.6中央空调系统的调试运行1第四章 中央空调系统的监控设计14.1 intouch 简介14.2. 人机界面设计14.3中央空调控制系统的监视与控制14.3.1中央空调系统的控制14.3.2 中央空调系统的监视1总结与展望1参考文献1致 谢1基于PLC和Intouch的中央空调监控系统设计摘 要：在各类中央空调产品已经趋势成熟化的今天，中央空调性能和质量的内核化日益明显。随着信息技术、制冷技术以及人工智能技术等在中央空调行业的普及和推广，产品性能也将得到有利得提高与改进。 本文介绍了中央空调的主要组成，分类以及工作原理；介绍了中央空调的控制技术的特点、结构和类型；分析了中央空调的控制要求，给出了其设计流程图，编写了PLC梯形图，设计中央空调的PLC控制系统，并进行调试运行；再利用Intouch，设计中央空调的监控系统。整个调试运行结果验证了，上位机Intouch和现场PLC能实现互控，整个监控系统功能完善，操作简单。关键词：中央空调；可编程控制器；Intouch；监控The Design of Central Air-conditioning Monitoring System Based on PLC and Intouch Abstract：Base on all kinds of central air conditioning products have been trend is matured today, central air conditioning in the quality and performance of the nucleation is more and more obvious. Along with the information technology, refrigeration technology and artificial intelligence technology in central air-conditioning industry such as the popularization and promotion, the properties of product will be advantageous to enhance and improve.This paper mainly introduces the main composition of central air-conditioning, classification and working principle. It introduces the control technology of central air conditioning the characteristics, structure and type. It analyzes the central air conditioning control requirements, gives the design flow chart, write PLC ladder diagram, the design of central air-conditioning and PLC control system, test and operation. The central air-conditioning monitoring system is designed. The debug operation results verified, PC-intouch and on-site PLC can realize mutual control, the whole monitoring system has perfect-function and simple-operation. Keywords: central air conditioning; PLC ; Intouch; monitoring第一章绪论1.1 中央空调系统简介中央空调概念:空气调节（简称空调），就是把经过一定处理后的空气，以一定的方式送入室内，使室内空气的温度、相对湿度、清洁度和流动速度等控制在适当的范围内以满足生活舒适和生产工艺需要的一种专门技术。中央空调系统是由一台主机（或一套制冷系统或供风系统）通过风道送风或冷热水源带动多个未端的方式来达到室内空气调节的目的的空调系统。 1.1.1中央空调的分类空调根据不同的分类标准,可以分为如下几类: （1）全空气式空调系统空调房间内的热湿负荷全部由经过处理的空气负担的空调系统，称为全空气空调系统，又叫做风管式空调系统。全空气空调系统以空气为输送介质，它利用室外主机集中产生冷热量，将从室内引回的回风（或回风和新风的混风）进行冷却/热处理后，再送人室内消除其空调冷热负荷。全空气空调系统的优点是配置简单，初始投资较小，可以引入新风，能够提高空气质量和人体舒适度。但它的缺点也比较明显：安装难度大，空气输配系统所占用的建筑物空间较大，一般要求住宅要有较大的层高，还应考虑风管穿越墙体问题。而且它采用统一送风的方式，在没有变风量末端的情况下，难以满足不同房间不同的空调负荷要求。空调房间内的热（冷）湿负荷全部由水负担的空调系统，称为冷/热水式空调系统。冷/热水式空调系统的输送介质通常为水或乙二醇溶液。它通过室外主机产生出空调冷/热水，由管路系统输送至室内的各末端装置，在末端装置处冷/热水与室内空气进行热量交换，产生出冷/热风，从而消除房间空调冷/热负荷。该系统的室内末端装置通常为风机盘管。目前风机盘管一般均可以调节其风机转速（或通过旁通阀调节经过盘管的水量），从而调节送人室内的冷热量，因此可以满足各个房间不同需求，其节能性也较好。此外，它的输配系统所占空间很小，因此一般不受住宅层高的限制。但此种系统一般难以引进新风，因此对于通常密闭的空调房间而言，其舒适性较差。（2）空气水式空调系统空调房间内的热湿负荷由水和空气共同负担的空调系统，称为空气水式空调系统。其典型的装置是风机盘管加新风系统。空气水式空调系统是由风机盘管或诱导器对空调房间内的空气进行热湿处理，而空调房间所需要的空气由集中式空调系统处理后，再由送风管送入各空调房间内。空气水式空调系统解决了冷/热水式空调系统无法通风换气的困难，又克服了全空气系统要求风道面积比较大、占用建筑空间多的缺点。（3）制冷剂式空调系统 制冷剂式中央空调系统，简称VRV（Varied Refrigerant Volume）系统，它以制冷剂为输送介质，室外主机由室外侧换热器、压缩机和其他附件组成，末端装置是由直接蒸发式换热器和风机组成的室内机，冷媒直接在风机盘管蒸发吸热进行制冷。一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体。通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，可以适时地满足室内冷/热负荷要求。 制冷剂式空调系统具有节能、舒适、运转平稳等诸多优点，而且各房间可独立调节，能满足不同房间不同空调负荷的需求。但该系统控制复杂，对管道材质、制造工艺、现场焊接等方面要求非常高，且其初投资比较高。根据主机类型可以将空调分为压缩式和吸收式两大类。（1）压缩式:包括活塞式、螺杆式（分单螺杆和双螺杆两种）、离心式和涡旋式。（2）吸收式:1）按用途分类冷水机组，供应空调用冷水或工艺用冷水。冷水出口温度分为7、10、13、15四种。冷热水机组，供应空调和生活用冷热水。冷水进、出口温度为127；用于采暖的热水进出口温度为55/60。热泵机组，依靠驱动热源的能量，将低势位热量提高到高势位，供采暖或工艺过程使用。输出热的温度低于驱动热源温度，以供热为目的的热泵机组称为第一类吸收式热泵；输出热的温度高于驱动热源温度，以升温为目的的热泵机组称为第二类吸收式热泵。2）按驱动热源分类蒸汽型，以蒸汽为驱动热源。单效机组工作蒸汽压力一般为0.1MPa（表）；双效机组工作蒸汽压力为0.250.8MPa。直燃型，以燃料的燃烧热为驱动热源。根据所用燃料种类，又分为燃油型（轻油或重油）和燃气型（液化气、天然气、城市煤气）两大类。热水型，以热水的显热为驱动热源。单效机组热水温度范围为85150；双效机组热水温度150 。3）按驱动热源的利用方式分类单效，驱动热源在机组内被直接利用一次。双效，驱动热源在机组的高压发生器内被直接利用，产生的高温冷剂水蒸气在低压发生器内被二次间接利用。（3）按服务对象不同分类一般把用于工业生产和科学试验过程中的空调称为“工艺性空调”，而把用于保证人体舒适度的空调称为“舒适性空调”。工艺性空调在满足特殊工艺过程特殊要求的同时，往往还要满足工作人员的舒适性要求。因此二者是密切相关的。1）舒适性空调舒适性空调的任务在于创造舒适的工作环境，保证人的健康，提高工作效率，广泛应用于办公楼、会议室、展览馆、影剧院、图书馆、体育场、商场、旅馆、餐厅等。2）工艺性空调夏季以降温为主的空调，以保证工人手中不出汗为主要目的，对室内温度和相对湿度没有严格的精度要求，如纺织工业、印刷工业、钟表工业、胶片工业、食品工业、卷烟工业、粮食仓库等空调系统。恒温恒湿性空调，对室内温度和相对湿度均有严格要求的空调工程，常用于精密机械工业及一些仪表计量室等。如电子工业、仪表工业、合成纤维工业及科研机构的控制室、计量室、检验室、计算机房等要求恒温恒湿的室内环境。洁净空调，要求空调房间内空气达到一定洁净程度的空调工程，不仅要求一定的温湿度，而且还对空气的含尘量、颗粒大小有严格要求，常用于电子、精密仪器实验室、半导体工业的“工业洁净室”和制药车间、无菌试验室、烧伤病房、医院手术室等“生物洁净室”。人工气候，模拟高温、高湿或低温、低湿及高空气候环境，对工业产品进行质量考核的空调工程。（4）按空气处理设备的情况分类1)集中式中央空调系统集中式空调系统是指在同一建筑内对空气进行净化、冷却（或加热）、加湿（或除湿）等处理，然后进行输送和分配的空调系统。集中式空调系统的特点是空气处理设备和送、回风机等集中在空调机房内，通过送回风管道与被调节空气场所相连，对空气进行集中处理和分配；集中式中央空调系统有集中的冷源和热源，称为冷冻站和热交换站；其处理空气量大，运行安全可靠，便于维修和管理，但机房占地面积较大。2)半集中式空调系统半集中式空调系统又称为混合式空调系统，它是建立在集中式空调系统的基础上，除有集中空调系统的空气处理设备处理部分空气外，还有分散在被调节房间的空气处理设备，对其室内空气进行就地处理，或对来自集中处理设备的空气再进行补充处理，如诱导器系统、风机盘管系统等。这种空调适用于空气调节房间较多，而且个房间空气参数要求单独调节的建筑物中。集中式空调系统和半集中式空调系统通常可以称为中央空调系统。根据冷凝器的冷却方式可以将主机分为风冷式和水冷式，主要区别在于水冷式的有冷却循环系统，存在冷却泵和冷却塔风机。普通型水冷式冷水机组在结构上的主要特点是冷凝器和蒸发器均为壳管换热器，它有冷却水系统的设备（冷却水泵、冷却塔、水处理装置、水过滤器和冷却水系统管路等），冷却效果比较好。 风冷式的冷水机组，是以冷凝器的冷却风机取代水冷式冷水机组中的冷却水系统的设备（冷却水泵、冷却塔、水处理装置、水过滤器和冷却水系统管路等），使庞大的冷水机组变得简单且紧凑。风冷机组可以安装于室外空地，也可安装在屋顶，无需建造机房。1.1.2中央空调构成及工作原理中央空调系统的基本组成形式可分为三大组成部分，分别是：冷热源设备（主机）、输送部分（水泵系统及管道）和空调末端设备。（1）中央空调制冷原理中央空调常用的两种制冷方式压缩式制冷和吸收式制冷的工作原理。1)空调主机制冷原理 主机系统主要由制冷压缩机（吸收器发生器）、冷凝器、蒸发器和节流部件四个基本部件组成，它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断循环流动，发生状态变化与外界进行热量交换。主机系统制冷剂在冷凝器中冷凝释放出来的热量由冷却水循环带走，在蒸发器中蒸发吸收冷冻水的热量，达到制冷的目的。主机系统的制冷原理在前面的制冷方法里有详细的介绍。2)冷却水循环系统冷却水循环系统主要有主要由冷却水泵、冷却塔和管道系统组成。高温高压气体在冷凝器中放热与冷却循环水进行热交换，冷却水泵将带来热量的冷却水送到散热水塔上，由水塔风扇对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。 3)冷冻水循环系统冷冻水循环系统主要由冷冻水泵、风机盘管和管道系统组成。低温低压的制冷剂液体在蒸发器中吸热与冷冻循环水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻水泵将冷冻水送到各风机的冷却盘管中，由风机吹送冷风达到降温的目的。（2）中央空调制热原理中央空调制热，其实就是通过四通阀，将制冷剂的流向进行转换，使得原来的蒸发器变为冷凝器，原来的冷凝器变为蒸发器。其原理和制冷还是一样的。四通换向阀主要由四通气动换向阀（主阀）、电磁换向阀（控制阀）及毛细管组成，。主阀内由滑块、活塞组成活动阀芯，主阀阀体两端有通孔可使两端的毛细管与阀体内空间相连通，滑块两端分别固定有活塞，活塞两边的空间可通过活塞上的排气孔相通。控制阀由阀体和电磁线圈组成。阀体内有针型阀芯。主阀与控制阀之间有三根（或四根）毛细管相连，形成四通换向阀的整体。主机主要有四大部件，它们分别是压缩机、冷凝器、蒸发器和节流部件。压缩机是整个空调系统的核心，也是系统动力的源泉。整个空调的动力，全部由压缩机来提供，压缩机就相当于把一个实物由低势位搬到高势位地方去，在空调中它的目的就是把低温低压的气体通过压缩机压缩成高温高压的气体，最后气体在换热器中和其他的介质进行换热。所以说压缩机的好坏会直接影响到整个空调的效果。根据工作的原理，压缩机可分为容积型和速度型两种基本类型。容积型压缩机通过对运动机构作功，以减少压缩室容积，从而提高蒸气压力。容积式又分为回转式和往复式两类。回转式又包括转子式、螺杆式、涡旋式；往复式包括有活塞式和膜式两种。速度型压缩机则由旋转部件连续将角动量转换给蒸气，再将该动量转为压力。速度式主要有离心式和轴流式两种基本型式。离心式压缩机在其中有一个或多个旋转叶轮（叶片通常在侧面）使气体加速。主气流是径向的。轴流式压缩机在其中气体由装有叶片的转子加速，主气流是轴向的。接下来我就对目前比较常用的螺杆式空气压缩机、活塞式空气压缩机和离心式空气压缩机的优缺点进行一下简单的对比。冷凝器的作用是将压缩机排出的高温高压的制冷剂蒸汽冷却成液体或气液混合物。制冷剂在冷凝器种放出的热量由冷却介质（水或空气）带走。冷凝器中的传热过程包括：制冷剂（氨或氟利昂）的冷凝放热，通过金属壁，垢层的导热过程以及冷却剂（水或空气）的吸热过程。冷凝器按其冷却介质不同，可分为水冷式、空气冷却式、蒸发式三大类。蒸发器的作用是利用液态低温制冷剂在低压下易蒸发，转变为蒸气并吸收被冷却介质的热量，达到制冷目的。蒸发器内的传热过程包括：制冷剂侧的沸腾换热；载冷剂（水或空气）侧的对流换热以及通过金属壁与垢层的导热。蒸发器按冷却介质的不同，分为冷却液体载冷剂、冷却空气或其他气体的两大类型。节流部件是制冷系统不可缺少的四大部件之一。它的作用是使冷凝器出来的高压液体节流降压，使液态制冷剂在低压下汽化吸热。所以，它是维持冷凝器中为高压、蒸发器为低压的重要部件。节流部件按形式，可分为毛细管和节流阀，前者用在较小的制冷设备中，如电冰箱中装在冷凝器和蒸发器之间的毛细管即是节流机构的一种。后者用在较大的制冷设备中，常用的节流阀有手动膨胀阀、浮球调节阀、热力膨胀阀、电子膨胀阀等。1.1.3 中央空调输送部分设备中央空调输送部分包括冷却水循环部分和冷冻水循环部分。（1）水泵定义通常把提升液体、输送液体或使液体增加能量，即把原动机的机械能转变为液体能量的机械称为泵。在冷冻水循环系统中水泵负责把冷冻水输送到风机盘管，由风机吹送冷风达到制冷目的。在冷却循环水系统中它的作用是把带来热量的水送到冷却水塔上，进行喷淋散热，将热量散发到大气中去。在制冷与空调工程中，冷却水、冷冻水、热媒水等液体的输送常用离心式水泵。（2）水泵工作原理离心式水泵的工作原理就是叶轮在原动机的驱动下在泵体内带动液体旋转，液体受离心力作用而沿与轴线垂直的方向流出叶轮，使液体能量增加。叶轮中心处于低压状态，依靠吸液池液面与叶轮中心间的压力差，液体被吸入。液体得到的能量包括速度能和压力能两部分，其中速度能在随后的转能装置中转换为压力能。阀门在制冷空调水系统中是重要控制附件，其主要作用有：启闭作用，如关断水流；调节作用，如调节水量或水压；控制或改变水流方向等。根据阀门的用途不同可分为截断阀类、调节阀类、分流阀类、止回阀类、安全阀等。制冷与空调水系统常使用的阀门有截止阀、闸阀、单向阀等。1.1.4 中央空调末端设备风机是依靠外加机械能来提高气体压力并排送气体的设备。风机广泛用于空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。 风机分类按气体流动的方向，可分为离心式、轴流式、斜流式等类型。1.2 中央空调发展史今天，我们的生活当中已经离不开空调了，各种新型空调还在不断涌现。空调从诞生发展到今天，从简单的空调扇到传统的制冷空调，再到今天节能化、智能化的超空调时代，已经走过了百余年的历程。 1902年，美国人威利斯开利设计了第一个空调系统，1906年他以“空气处理装置”为名申请了美国专利。开利的发明缘于一个印刷作坊，印刷机由于空气温度与湿度的变化使得纸张伸缩不定，油彩对位不准，印出来的东西模模糊糊。为此开利打开了空调机商业化之门。自那以后的20年间，开利的空调逐渐被用来调节生产过程中的温度与湿度。并进入诸多行业，如化工业、制药业、食品及军火业。 空调发明后的20年间，享受的对象一直是机器，而不是人。1922年开利工程公司研制成功在空调史上具有里程碑地位的产品离心式空调机，简称离心机。离心机最大的特点是效率高，这为大空间调节空气打开了大门。从此，人成为空调服务的对象。 20世纪70年代后期，世界各国对太阳能利用的研究蓬勃发展，太阳能空调技术也随之出现。随着太阳能制冷空调关键技术的成熟特别在太阳能集热器和制冷机方面取得了迅猛发展，太阳能空调也得到了快速发展。 80年代初期，变频空调技术在日本开始运用。1982年，日本生产了第一台交流变频空调。变频空调是在普通空调的基础上选用了变频专用压缩机，增加了变频控制系统的空调。它的基本结构和制冷原理和普通空调完全相同。传统空调压缩机依靠其不断地“开、停”来调整室内温度，其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热，并消耗较多电能。变频空调的主机是自动进行无级变速的，它可以根据房间情况自动提供所需的冷（热）量；当室内温度达到期望值后，空凋主机则以能够准确保持这一温度的恒定速度运转，实现“不停机运转”，从而保证环境温度的稳定。变频空调具有节能、噪音低、温控精度高、调温速度快、电压要求低、环境温度要求低等特点。 90年代中期，太阳能空调技术获得了长足的进步，真空管集热器和溴化锂吸收式制冷机大量进入了市场。新式太阳能空调的实现方式主要有两种，一是先实现光电转换，再用电力驱动常规压缩式制冷机进行制冷。这种实现方式原理简单、容易实现，但成本高。像青岛海尔就生产过这种太阳能冰箱和空调；二是利用太阳的热能驱动进行制冷，这种制冷方式技术要求高，但成本低、无噪音、无污染。后一种方式正得到越来越广泛的应用。1998年，变频空调技术取得了重大突破，日本研制出了直流变频技术，直流变频空调性能比交流变频空调更加优异。从这以后，直流变频空调迅速成为现代空调的主流，目前直流变频空调已在日本和欧美家用空调市场占90%以上。在我国，继海尔在1998年率先推出国内首台直流变频空调以后，国内生产变频空调的厂家也迅速增加，中国变频空调市场尤其是直流变频空调市场开始有了突飞猛进的发展。 1.3空调控制系统国内外研究现状伴随着计算机控制技术的发展，世界上HVAC系统的控制从五十年代就开始采用气动仪表控制系统，六十年代改进为电动单元组合仪表，七十年代采用小型专用微型计算机进行集中式控制，直到1984年，美国哈特福德市第一栋采用微型计算机集散式控制系统大厦的出现，标志着智能建筑时代的开始。集散式 （即集中管理、 分散控制） 自控系统， 目前技术趋于成熟， 主要技术特征是采用了DDC （Direct Digital Control）。 作为控制系统中的主要单元控制器，目前国内外主要采用的是常规PLC的PID控制，因其控制简单，实用，成本低、技术成熟，易于实现，参数调整方便，并且具有一定的鲁棒性，在空气调节中的应用比较广泛。1982年Shavit和Brandt等对由控制阀门和执行器实现温度和湿度控制的不同特性做了研究。1984年Shavit和Brandt对PID控制的废气温度控制系统的单位阶跃响应做了仿真研究。 1995年Kalman等人将PID控制用于压缩机和蒸发器的电极速度调节，以实现制冷去湿，并建立了系统的数学模型以及PID算法的三个参数的解析整定方法，同时给出了系统的两种控制策略。实际上，现在大多数空调都是采用PID控制。虽然PID控制在空气调节中广泛使用，但是由于PID算法只有在系统模型参数不随时间变化的情况下才取得理想效果。当一个已经调整好参数的PID控制器被应用于另外一个具有不同模型参数的系统时，系统的性能就会变差，甚至不稳定。再加上空调系统高度非线性以及温湿度之间的强耦合关系，研究者们又转向了其他高级控制方法，如最优控制、自适应控制、模糊控制及神经网络控制。 智能控制与传统的PID控制相比，它不完全或不依赖于被控对象的精确数学模型，同时具有自寻优特点。并且在整个控制过程中，计算机在线获取信息和实时处理并给出控制决策。通过不断的优化参数和寻找控制器的最佳结构形式。以获取整体最优控制性能。由于空调系统是一个大滞后、多干扰、大惯性的系统， 获取它的精确模型很困难， 所以智能控制器成为中央空调系统中研究的热点。 1985年日本 “三菱重工”就开发出了以温度恒定为目标的模糊变频空调控制器。香港的Albert.R.So等人于1994年开发出空调机组的热舒适性模糊逻辑控制器。同年，香港的S.Huang和美国的Nelso对基于规则的模糊逻辑控制在空调系统的应用做了实验研究，给出了建立和校正模糊控制规则的策略，并分析了控制器的多阶继电器特性。1999年Kasahara等设计了自适应PID控制器，此控制器可以应用于被控模型不太精确的场所。Ghiaus则证明了热交换过程这一非线性过程可以用模糊控制来较好的实现，并且可以克服PID控制过程出现的超调。国内学者对智能控制在空调中的应用研究成果也有很多。吴爱国等研究了参数自寻优模糊控制器在中央空调温度控制系统中的应用， 该控制器在综合输入的的比例因子和输出的比例因子对系统中央空调控制系统的影响后，采用了在输入的比例因子后加入加权因子的方法，优化了控制效果，同时很多文献也给出了广义预测控制、神经网络控制在空调系统中的应用。采用空调负荷预测作为优化控制的手段，张韬等对自回归平均法在空调系统中的应用进行了分析和研究， 并在此基础上就如何提高预测算法的准确性和实用性提出了一些想法，该方法可以实现空调系统的在线识别和预测，但其预测结果的精度还不太理想，所以还有待改进。综上可知，智能控制是今后控制界发展的必然趋势，随着计算机技术和智能控制理论的发展，智能控制必将在空调系统中得到广泛的应用。1.4我国中央空调系统的发展趋势近年来，为了满足各阶层消费者的各种需要，国内空调市场上还出现了多种新型空调：智能空调，采用人性智能设计，无需人手操作即可自动开关。智能空调还可根据光线强弱、人员多少、内外温差自动调节运行状态，以达到最佳室温。这种顺应趋势发展的空调自然成为新的主流。展望将来，网络技术的发展必将为空调带来一场全新的技术革命。传统空调的概念将发生质的改变，空调网络信息时代的到来成为不可逆转的潮流。一些新型空调产品开始预留网络接口，实现网络开放。通过选配的网络控制器可实现千里之外的网络遥控。集中控制器可实现同时控制128台空调，为智能化小区物业管理提供便利。高技术、高附加值的特点把空调这种最初简单的舒适品推向了一个全新的概念，成为人们在工作和生活中必不可少的人性化智能家电。（1）制冷技术应用信息技术取得高速发展 随着电机、润滑、化工、材料等学科的技术引进和技术创新，制冷技术也将获得长足的发展。压机效率将进一步提高，系统的能效比随之增加。变频技术的应用，高效的直流变频压缩机结合先进的控制技术，极大降低了空调产品启动时大电流的冲击；先进的软件设计，总体内部流量的精确控制与自劝动优化，使整个系统中压缩机、换热器以及电子控制元器件等达到最为准确合理的配置和运作，产品节能性将出现明显的进步。模糊控制FLC技术在中央空调中也将得到广泛的运用。在控制目标方面从早期的温度控制发展到以PMV作为控制基准；在控制策略方面，从基于查询表方法的简单模糊控制发展到与其他人工智能领域相结合的智能模糊控制。耐腐蚀、而高温、传热效率高、传热面积大、加工工艺性好的高效亲水铝箔与高效传热铜管及材料的研究与运用也将对中央空调产品的使用性能产生较大的推进作用。由于中央空调广泛采用的CFC与HCFC类制冷剂对臭氧层的破坏和大气温室效应的产生有消极作用，应使得绿色制冷剂的研究和开发成为今后几年世界空调制冷行业的热点问题。ODP值为0，GWP值低，热工性能好，具有节能效果且充注量少的环保型制冷剂将是空调行业制冷工质替代物的发展目标和方向。 （2）网络信息技术的广泛运用提高了空调产品使用的效率和效益 随着我国信息化建设步伐的加快，信息资源开始成为与物质资源同等重要的资源，信息高速公路因特网的发展，使人们的生产、工作和生活方式发生深刻的变化，而电子商务作为信息经济的核心，其重要作用正在与日俱增。据统计，1998年发达国家30%的生产经营活动部分或全部经由电子商务实现，预计到2003年，这一比重将上升到98%，到2005年，世界人口的1/5将融入到信息经济中。面对信息化浪潮的冲击，中央空调行业也应遵循信息化建设的发展战略，即“在完成工业化的过程中注重运用信息技术提高工业化的水准，在推进信息化的过程中注重运用信息技术改造传统产业，以信息化带动工业化，发挥后发优势，努力实现技术的跨越式发展。”信息化的中央空调产品将具备完善的通讯联网功能，使用者可以从远程计算机来进行操作和控制，并可通过网络获得制造商的技术服务。同时，利用计算机网络将实现空调设计单位内部、设计单位与施工工地以及空调生产厂家与客户之间的网上互联，极大提高了产品运行的可靠性和服务的及时性与有效性。 据统计，1999年中国境内各类中央空调机组的市场总规模为27358台，其中，离心式冷水机组583台，溴化锂吸收式冷热水机组2613台，风冷冷热水机组8530台，活塞式冷水机组4315台，螺杆式冷水机组2706台。与1998年同期相比，风冷冷热水机组增长48.3%，螺杆式冷水机组增长18.3%，离心式冷水机组增长7.4%。从中央空调产品生命周期的角度加以分析，中央空调主流产品还处于整个周期的成熟期阶段，因此，在未来5-10年，主流产品不会有大的改变，仅从产品性能、产品结构等方面得到部分改进和调整。 随着信息技术、制冷技术以及人工智能技术等在中央空调行业的普及和推广，产品性能也将得到有利的提高与改进。产品的外观设计、部件特点将更加贴近于消费者；集中管理，网络控制、网上信息追踪、模块组合、人体遥控、体感调温等功能将成为中央空调产品性能改进的主要方向；模糊空调、低噪声空调、节能空调等简洁、方便的改型产品将使中央空调的发展进入充满信息、充满情趣、更加智能化和人性化的时代。 近年来，生活水平和生活质量的不断提高使人们对健康保护的意识大大增强，健康技术的研究和采用成为中央空调行业发展的一大趋势，而这一趋势在末端设备的更新换代中体现得尤为明显。多层过滤、负离子发生技术、触媒技术以及变频技术的运用使舒适性和健康性都得到增强的换代产品成为可能。目前我国空调系统末端装置普遍选用的风机盘管及其粗略的控制模式也将被VAV（Variable Air Volumle）系统所代替。究其原因，较前者而言，VAV系统提供了工商业建筑所需的更多新风以及更宁静、更准确的温度控制功；透过主风道之风压监察及控制，VAV系统还可以实现智能建筑所必备的能源监察、管理和节能，其结构形式也可避免漏水和水管维护的烦恼，必将满足和适应用户对健康舒适空调的需要。 中央空调产品的市场需求日新月异、千变万化，特别是我随着我国房地产业和住房建筑业的进一步发展，将有越来越多的新型中央空调产品进入市场。蓄冰空调机组、水源热泵机组、地源热泵机组都将拥有特定的目标顾客群体，在未来5-10年得到一定的推广和发展。 能源政策的变化对中央空调行业的产品结构会产生较大的影响。根据使用能源的不同，中央空调产品分为电力空调和吸收式空调，不同国家因其能源结构的不同，中央空调的产品结构也有所不同。据统计，1999年全球中央空调产品中有80.4%以电力为能源，19.6%使用其他能源。我国空调用电负荷占力电力总负荷的20%以上。自1997年开始，由于电力增长，众多新建电厂继续投入使