对DCS的中央空调制冷系统的控制探讨

1、对 DCS 的中央空调制冷系统的控制探讨【摘 要】随着时代的发展，我国建筑行业也处于快 速发展状态中，对于建筑来说，中央空调已经成为不可或缺 的一项硬件设备，它很大程度上改善了人们生活的舒适度。 但是中央空调消耗的能源较大，不利于我国能源的长期发展 斩落，所以现在对中央空调提出了新的要求一一智能化控 制，中央空调智能化对其制冷机组的分布位置要求十分严 格，甚至将制冷机组分布情况好坏与空调的智能化程度直接 挂钩。接下来笔者将结合自身的经验和调查走访结果，基于 “中央空调制冷系统” 的内容特点， 详细论述 DCS 的中央空 调制冷系统的控制问题。【关键词】 DCS 中央空调制冷系统 控制 对于传统

2、式的中央空调来说，机身内部主要是使用了相 对独立的 PLC 控制系统进行温度控制， 将制冷系统与其他零 件进行简单的拼接组合，就能实现温度控制的工作。但是这 种空调消耗的能源量非常多，无法适应现在节能减排社会对 于能源使用量的要求。目前我国对于智能中央空调的要求是在负荷量变化、流 量变化和温度变化的环境下依旧可以准备调节环境的温度， 要达到这样的效果，需要有一个强大的协调控制中心作为支柱，还需要一个可靠的基础制冷单机。1 DCS 系统DCS 系统是目前来说，是制造职能中央空调最佳的系 统，它的操作简便、易于管理、配置之间相对灵活、组态非 常方便、 可靠性较强。 相对于市面上其他操作系统来说，

3、DCS 系统是最合适的一种实现中央空调智能化管理的手段，也正 是因为其众多优点，被越来越多的住宅小区、楼盘等使用。接下来笔者将详细叙述 DCS 系统如何控制中央空调制 冷机组，间接控制制冷环节、冷却水环节和冷冻水环节，还 需要对这些操作环节分别进行软件和硬件的设计。在运行过 程中还需要两台并联状态的机组对系统进行检测，通过一段 时间的生产试验， 证明 DCS 系统的功能强大、 可靠性高， 比 较容易达到对中央空调智能控制的目标。2 中央空调内部的制冷系统 对于中央空调来说，一般由冷冻水循环系统、冷却水循 环系统、制冷机组、散热水塔和风机盘管系统组成，在这些 零件中，制冷系统是中央空调系统最为重

4、要的部分。这主要 是因为它可以直接影响中央空调系统在运行过程中消耗能 源的多少，换句话说，它可以直接决定中央空调的经济性、 合理性、高效性。笔者将制冷系统的工作原理总结归纳如图 1 所示：图 1 水冷式制冷系统原理图由图 1 可知，制冷系统的运作方式为一个卡诺循环。制 冷原理可以归纳为：当气态制冷工质通过了压缩机压缩处理 之后，会形成一股高温高压气体。然后进入冷凝器，在冷凝 器中与水或者空气进行热交换，变成低温高压状的液态气体 形式。液态工质再经过干燥过滤器的脱湿处理，过滤掉水分 和杂志，通入膨胀阀节流减压，最后形成低温低压液态工质 流入蒸发器。进入蒸发器之后，就会进行汽化处理，对于液体的汽化

5、 过程来说，主要依靠吸热，液态气体只有通过不断吸热，达 到汽化点才能转化为气体形式。在汽化过程中压力越低，饱 和温度越低，所以应当竭尽全力创造一定程度的低压条件， 这样才能利用液体的汽化获取所要求的低温。按照这种原 理，我们可以明确看出卡诺的循环过程。3 中央空调制冷控制系统设计3.1 中央空调制冷控制系统实验环境 在模拟中央空调制冷控制系统的运作环境时，将 DCS 系统的中央空调作为研究主体，抽取两台并联状态下的制冷 机。系统3G3JV和5个ACS510 01的变频器分别控制， 包括两台机器的 AHU 、冷却塔、压缩机、冷冻水和冷却水。 变频压缩机主要是使用了 ZHC-2.2 ，这种机型的排

6、气量为 6.51m3/h，额定工作频率为 50 Hz，通过模拟实验，可知其 最大制冷量为 1846 W 。此实验中冷凝器和蒸发器型号为ZL-20-30，这种机型最大工作压力为 4.5 MPa。在节流装置 中，设置了两个回路，其一是制冷剂在冷凝器中处理之后， 出来的经热力膨胀阀节流后流向蒸发器，另一个是经过了冷 凝器之后流向电子膨胀阀，无论哪一个都可以通过四通阀切 换的手段，实现实时控制的目标。3.2 设计硬件根据控制系统实现采用控制器， Freelance 800F 过程控制 系统主要分为两个操作界面，一个是过程控制级，另一个是 操作员级。图 2 DCS 中央空调制冷系统控制硬件框图。在过程控

7、制级中，系统主要由连接处 I/O 单元的过程控 制站拼接组成，所以操作员必须使用 TCP/IP 协议系统总线 才能与过程控制级之间实现通信。其中 AC700F 过程站具有 与可编程逻辑控制器相似的构造，过程站中核心元件是一个 高性能的 CPU 处理器，以保证过程站可以高速运转处理。 并且其所有功能必须完全符合 IEC61131-3 的有关规定。 在模 拟过程中还使用了 DC732F 和 AX722 机架式 I/O 作为辅助。操作员级主要包含了记录、显示、操作、归档、报警和 趋势等多项功能，设计之时使用了 Control Builder F 软件。 控制器精确的执行命令，决定回路处于开环还是闭环状态。 在设计过程中安排了 1 个操作员站和 1 个工程师站，工程师 站主要负责对系统进行调试和组态，在系统正常运行状态 时，工程师站可以暂时关闭，不需要与系统永久性连接。操 作员站主要使用了 PC 硬件，所有的运行工作都处于 Microsoft Windows 的操作系统环境下。针对制冷机组来说，设计了 8 个温度检测点和 1 个制冷 环节，其中还包括 4 个水温度传感器和 4 个制冷剂温度传感 器。水温度传感器主要测量冷却水回水温度、冷冻水回水温 度、冷却水供水温度和冷冻水供水温度；制冷剂温度传感器