本文采用西門子S7-200中的226CPU控制器控制技術和變頻技術對樓宇節(jié)能中中央空調系統(tǒng)進行自動控制，通過按需要調節(jié)水泵的輸出流量達到現(xiàn)代樓宇的節(jié)能效果。

中央空調工作原理介紹

在目前的許多大型建筑物中，中央空調系統(tǒng)是必不可少的配套設施，因此，電能的消耗量非常大，能夠占總電能消耗量的50%。中央空調系統(tǒng)的設計是結合最大負載進行的，而在實際的應用中，滿負載下運行的天數(shù)非常少，最多的也僅僅是十多天，最少的則僅為十多個小時，大多數(shù)的情況為負載的70%以下。

中央空調系統(tǒng)中冷凍主機的負荷能夠感應季節(jié)氣溫變化并進行相應的自動調節(jié)，而冷凍泵和冷卻泵等與冷凍主機相匹配的設備則不能調節(jié)，處于100%負載的運行狀況，因此，造成了巨大的能量消耗，也降低運行的環(huán)境和質量。變頻技術不斷發(fā)展并逐漸成熟化，目前研究開發(fā)了結合變頻器、PLC、數(shù)模轉換模塊、溫度傳感器以及溫度模塊的溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，能夠有效實現(xiàn)節(jié)能效果，同時對水泵的輸出流量實現(xiàn)自動調節(jié)控制。

針對上述問題，本文應用PLC技術和變頻技術對樓宇中央空調系統(tǒng)進行自動控制，通過按需要調節(jié)水泵的輸出流量達到現(xiàn)代樓宇的節(jié)能效果。文中樓宇中的中央空調系統(tǒng)如圖1所示。

據(jù)目前的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)的中央空調系統(tǒng)冷凍水、冷卻水循環(huán)用電能夠占系統(tǒng)用電的12%~24%，而對于冷凍主機低負荷運行的情況，則電量比率為30%~40%。因此，對于中央空調系統(tǒng)節(jié)能改造及自動控制目標的實現(xiàn)，進行冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制是非常重要的。

基于節(jié)能的中央空調主電路控制設計

結合實際的應用情況以及綜合成本的考慮，盡可能的將原有電器設備加以利用，在本研究中，冷凍水泵及冷卻水泵的運行方式均為兩用一備，備用泵與空調主機的轉換時間二者是一致的，具體為一個月轉換一次，并且切換頻率較低，因此，可以將冷凍水泵和冷卻水泵電機的主備轉換為原有電器設備。

另外，每臺水泵的拖動只能配備一臺變頻器，同時使用兩臺變頻器進行拖動會極易造成交流短路事故，而且在任何時間均需要滿足，避免出現(xiàn)變頻器符合過載情況。

基于PLC的冷凍、冷卻泵進行變頻控制

對于冷凍泵的PLC控制：PLC控制器采用溫度模塊及溫度傳感器讀取冷凍機的回水溫度和出水溫度并保存于控制器中，并計算器溫度差；并依據(jù)計算獲得的回水與出水溫度差調節(jié)控制變頻器的轉速和出水量，從而控制熱交換的速度；若表現(xiàn)為溫差較大，則表示室內溫度高，系統(tǒng)運行負荷大，此時應該提高冷凍泵的轉速，實現(xiàn)冷凍水循環(huán)和流量速度的加快，提升熱交換的效率；相反的，則表示室內溫度低，系統(tǒng)運行負荷小，通過降低冷卻泵的轉速來實現(xiàn)冷卻水循環(huán)量的減少，從而有效節(jié)約電能。對于冷卻泵的PLC控制：冷凍機組運行過程中，冷卻水流經(jīng)冷卻塔進行冷凝器的熱交換降溫，并通過冷卻泵送到冷凝器實現(xiàn)循環(huán)過程。

若冷卻水進水出水表現(xiàn)為溫差大，則表示冷凍機負荷大，冷卻水需要完成交換的熱量較大，因此，需要通過提升冷卻泵的轉速以及冷卻水的循環(huán)量來實現(xiàn)。反之，則表示冷凍機負荷小，應該降低冷卻泵的轉速以及循環(huán)量，從而有效節(jié)約電能。其中采用西門子S7-226控制器冷凍水出回水和冷卻水進出水的溫度檢測及溫差計算程序如圖2所示。

其中對溫度進行檢測時，設定4個通道的采樣數(shù)為100次，之后進行4個通道的溫度平均值計算，再后為分別對4個通道的溫度值進行修正，最后完成冷卻水進出水溫度和冷凍水出回水計算。

結合上述計算獲得的冷凍水出回水溫差和冷卻水進出水溫差，進行冷凍泵和冷卻泵變頻器的自動調節(jié)控制，根據(jù)GB/T18430.1等標準設定：若溫差表現(xiàn)為變小，則需要降低運行頻率，且不能低于30Hz，若溫差表現(xiàn)為變大，則需要提升運行頻率，且不能超過50Hz，進而實現(xiàn)恒溫差的監(jiān)測調控，使得變頻器的運行節(jié)能性能最大。而本文對冷卻泵的手動調速PLC程序如圖3所示。其中設定了冷卻泵頻率上升和冷卻泵頻率下降，和冷卻泵下限頻率和冷卻泵上限頻率的設定。

其中X14表示冷卻泵手動頻率上升，X15表示冷卻泵手動頻率下降，每次頻率調整0.5Hz，所有手動頻率的上限50Hz，下限30Hz。

采用文中設計的中央空調自動控制過程中對溫差采樣周期設定為5秒，當計算溫差小于4.8℃時進行變頻器運行頻率下降，其中對每次調整設定成0.5Hz；同時如果計算所得溫差大于5.2℃時，此時將變頻器運行頻率調節(jié)為上升，每次調整0.5Hz；如果當冷卻進出水溫差在4.8～5.2℃時不調整變頻器的運行頻率。從而保證冷卻泵進出水的溫差恒定，實現(xiàn)節(jié)能運行。

對樓宇的中央空調進行基于PLC的節(jié)能控制，可最大限度地為水泵爭取了變頻運行的時間，把節(jié)能空間爭取到最大，文中利用變頻器、PLC組成的閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，對中央空調系統(tǒng)的節(jié)能就要主要重要的意義，也為對現(xiàn)代樓宇的自動控制和節(jié)能提供了有效的技術手段。

結合現(xiàn)代樓宇自動化控制和節(jié)能需要，采用PLC技術對樓宇中央空調系統(tǒng)進行自動控制，通過有效結合變頻器、PLC、數(shù)模轉換模塊、溫度傳感器以及溫度模塊，構建能夠實現(xiàn)自動調節(jié)水泵的輸出流量的溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，從而為實現(xiàn)節(jié)能利用提供有效的技術支持。為對現(xiàn)代樓宇的自動控制和節(jié)能提供了有效的技術手段。