CN107883525A - 一种中央空调智能节能运行控制系统及方法 - Google Patents

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张朝彬
孙广民
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Abstract

本发明公开了一种中央空调智能节能运行控制系统及方法，该系统包括上位机、远程通讯模块、PLC、温度传感器、水泵变频器、网络模块、设备主机、显示器以及操作台；智能节能控制系统安装于上位机中，上位机通过PLC控制水泵变频器工作；同时上位机通过网络模块读取设备主机数据，上位机也通过PLC获得温度传感器所测得的环境温度值；上位机所有信息由显示器进行就地显示，由操作台进行现场编译及操作，同时远程通讯模块通过PLC获得上位机所有信息并传输至网络进行监控。本发明提高了控制的精度，使主机具备了跟踪环境调节负荷的功能，可极大的提高系统能效，降低空调系统的管理难度。

Description

一种中央空调智能节能运行控制系统及方法
技术领域
本发明属于制冷技术领域，涉及一种中央空调智能节能运行控制系统及方法。
背景技术
中央空调系统包含制冷主机，以及辅助主机运行的设备，辅助设备包括系统与外界换热的冷却水系统，系统与室内换热的冷冻水系统以及是分别使冷却水循环和冷冻水循环的循环泵。单冷系统还存在与环境直接换热的水冷却塔或者空冷塔。
现有市场上中央空调系统对于冷却水量的控制基本上采用启停水泵或者加装水泵水泵变频器来实现，加装水泵变频器后系统的调整自动化水平更高。但是现在的变频控制基本都采用冷却水温差来控制，冷却水量降低后会引起空调主机的冷凝压力升高，进而使主机能耗增加，这种控制属于拆东墙补西墙的控制，无法真正提高空调系统的能效。
此外，现有中央空调系统的启停控制主要由人工完成，无人值守性较差，同时，现有中央空调系统，只是对主机进行系统制冷/制热负荷自动调节，而供水温度却没有跟随负荷变化实时调节，未能充分利用不同时段对热能品位的不同要求，以上这两个方面严重制约了空调系统真实能效的发挥。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中央空调智能节能运行控制系统及方法。
其具体技术方案为：
一种中央空调智能节能运行控制系统，包括上位机1、远程通讯模块2、PLC 3、温度传感器4、水泵变频器5、网络模块6、设备主机7、显示器8以及操作台9；智能节能控制系统安装于上位机1中，上位机通过PLC 3控制水泵变频器5工作；同时上位机1通过网络模块6读取设备主机7数据，上位机1也通过PLC 3获得温度传感器4所测得的环境温度值；上位机1所有信息由显示器8进行就地显示，由操作台9进行现场编译及操作，同时远程通讯模块2通过PLC 3获得上位机所有信息并传输至网络进行监控。
优选的，所述上位机1采用工控机GK1037。
优选的，所述远程通讯模块2采用GRM212G-C。
优选的，所述温度传感器4采用防水型温度传感器PT100。
优选的，所述网络通信模块6采用LY503B。
一种中央空调智能节能运行控制方法，包括以下步骤：
将一天分为N个时间段，分别为t1、t2、～、tN，其中上位机1为本系统控制主体，在t1时间内，由首先温度传感器4工作，检测环境温度T1，T1先送至上位机1，由上位机1根据设定值判断发出设备主机7关闭或者开启信号，若发出了关闭信号，则通过上位机1自动控制设备主机7关闭。关闭设备主机7的情况下，整个系统进入低功耗模式。若上位机1发出开启信号，则通过上位机1发出开启信号自动控制设备主机7开启，之后向上位机1做出信号反馈，由上位机1判断T1的温度区间是否达到设定条件，如果达到则由上位机1通过网络模块6控制主机t1时间段内的冷冻水出水温度为t1时段设定值，如果T1超出设定条件，则预先设定参数不执行，保持主机运行参数不变。由温度传感器4持续检测环境温度，若环境温度达到t1时间段上限值(夏季)/下限值(冬季)则系统自动进入下一时段运行。若环境温度未达到进入下一时间段的设定要求，则系统继续维持本时间段的运行数据，重复上述控制逻辑，直至由上位机1自身世界时间判定本t1时间段完成，则系统自动进入t2时间段。
在t2时间段内，温度传感器4继续检测环境温度T1并将信号送至上位机1，由上位机1根据设定值判定发出关闭或者开启信号，之后重复t1时间段内同样的控制逻辑，只是判定参数改为t2时段系统预设参数。同样tN时间段内的控制逻辑一致，设定值变为tN时间段的值。
在利用智能节能控制系统控制空调主机参数和主机启停的同时，由上位机1通过网络模块6采集设备主机7运行冷凝器压力数据，之后由上位机1给定信号至PLC 3控制水泵变频器5输出频率最终控制水量。整个控制过程不受时间段控制，只由上位机1取得主机冷凝器压力，由PLC 3自动完成控制，维持冷凝器压力稳定。但当上位机1发出停止信号，上位机1获得主机已停止反馈信号后，由上位机1控制PLC 3自动给定冷却水水泵变频器频率为固定值(该值可调)信号。
上述系统执行过程中由远程通讯模块2与PLC 3进行通讯，获取系统所有运行实时数据并传输至网络，通过网站远程监控系统运行参数。同时所有运行的实时数据由显示器8在现场就地显示。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明利用组态软件编制自动控制程序，由上位机按照既定逻辑自动控制空调系统的参数设定以及辅助水泵运行参数的调整，使空调系统主机和辅助设备的操作全智能化，提高了控制的精度，使主机具备了跟踪环境调节负荷的功能，可极大的提高系统能效，降低空调系统的管理难度。
附图说明
图1为本发明中央空调智能节能运行控制系统与现有制冷系统的相对关系图；
图2为本发明中央空调智能节能运行控制系统的结构示意图；
图3为本发明中央空调智能节能运行控制系统的控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方案对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
为实现空调系统整体运行控制的自动化和规范化，本技术方案从空调的启停自动控制，主机不同时段的参数自动设定和主机与辅机的联动控制等进行整体考虑，同时本技术方案把环境温度作为空调机组停机的一个关键参数，杜绝管理不到位导致的无谓能耗。也摒弃了前人对冷却水系统只考虑水温差不考虑水量变化对主机能耗的影响问题，将冷却水量与主机冷凝压力进行联动控制。
本智能节能控制系统与现有制冷系统的相对关系如附图1所示。
智能节能控制系统独立于现有设备系统，为一独立装置，通过该装置与设备主机与辅助水泵进行通讯，并由智能节能控制系统进行自动控制。
其中由智能节能控制系统控制设备主机启动和停止，同时利用智能节能控制系统获取设备主机冷凝器内的冷凝压力，利用冷凝压力控制冷却水泵流量，改变进入冷却塔的水量，来自动寻找冷却水泵和设备主机之间的能耗平衡点。智能节能系统在控制冷却水量的同时，通过设备主机获得蒸发器回水温度，并通过控制蒸发器的回水温度，改变冷冻水泵送至风机盘管内的冷冻水温度，控制风机盘管的散热量，进而控制制冷系统的实际能耗。
在所有功能实现的过程中，系统中各部件之间的关系如附图2所示。
智能节能控制系统安装于上位机1中，上位机通过PLC 3控制水泵变频器5工作；同时上位机1通过网络模块6读取设备主机7数据，上位机1也通过PLC 3获得温度传感器4所测得的环境温度值；上位机1所有信息由显示器8进行就地显示，由操作台9进行现场编译及操作，同时远程通讯模块2通过PLC 3获得上位机所有信息并传输至网络进行监控。
而对于智能节能控制系统对设备主机启停自动控制、设备主机冷冻回水温度基于时序自动控制以及主、辅机联动控制的控制逻辑如附图3所示。
1)设备主机参数自动控制
在现有控制系统中，添加一台上位机1，在上位机中预装智能节能控制系统，同时加装网络模块6，通过网络模块6实现上位机1和设备主机7之间的通讯，采集到设备主机冷冻回水温度。通过温度传感器4获得环境温度T1，利用上位机1中预装的智能节能控制系统，基于上位机自身的世界时间，结合环境温度T1和智能节能控制系统预先设定值对设备主机的冷冻回水温度进行自动控制，采取每天不同时段控制温度不同的方式，提高非高负荷时间段的冷冻回水温度，以达到提高冷冻机能效比的目的。
2)设备主机启停自动控制
由上位机1中的智能节能控制系统，通过温度传感器4获取环境温度，由控制系统将温度传感器4获取的环境温度值与系统预先设定值进行对比，并通过网络模块6自动控制主机停止和启动。
自动控制后可以降低人为的机会性因素提高空调系统的控制水平，同时通过合理的参数设定，可基本实现整个空调机房的无人值守，及时启停也可以降低系统电耗。
3)设备主辅机联动控制
对于空调主机来说、主机本身有一个较经济合理的运行冷凝压力，故本方案中对水泵变频器的控制摒弃水温差控制方法，用主机冷凝压力作为水泵变频器的控制参数，进而控制冷却水量。
控制逻辑为：由上位机1中的智能节能控制系统，通过网络模块6与设备主机7通讯后获得设备主机的运行冷凝压力，再通过智能节能系统运算后给定PLC 3信号控制水泵变频器5的频率，进而控制辅助水泵转速。转速变化后引起水量变化而导致设备主机冷凝压力变化，冷凝压力变化后，再通过智能节能控制系统进行调整，如此往复循环使冷却水量与主机的运行联动起来实现，整个空调系统的真实节能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种中央空调智能节能运行控制系统，其特征在于，包括上位机、远程通讯模块、PLC、温度传感器、水泵变频器、网络模块、设备主机、显示器以及操作台；智能节能控制系统安装于上位机中，上位机通过PLC控制水泵变频器工作；同时上位机通过网络模块读取设备主机数据，上位机也通过PLC获得温度传感器所测得的环境温度值；上位机所有信息由显示器进行就地显示，由操作台进行现场编译及操作，同时远程通讯模块通过PLC获得上位机所有信息并传输至网络进行监控。
2.根据权利要求1所述的中央空调智能节能运行控制系统，其特征在于，所述上位机采用工控机GK1037。
3.根据权利要求1所述的中央空调智能节能运行控制系统，其特征在于，所述远程通讯模块采用GRM212G-C。
4.根据权利要求1所述的中央空调智能节能运行控制系统，其特征在于，所述温度传感器采用防水型温度传感器PT100。
5.根据权利要求1所述的中央空调智能节能运行控制系统，其特征在于，所述网络通信模块6采用LY503B。
6.一种中央空调智能节能运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
将一天分为N个时间段，分别为t1、t2、～、tN，其中上位机为本系统控制主体，在t1时间内，由首先温度传感器工作，检测环境温度T1，T1先送至上位机，由上位机根据设定值判断发出设备主机关闭或者开启信号，若发出了关闭信号，则通过上位机自动控制设备主机关闭；关闭设备主机的情况下，整个系统进入低功耗模式；若上位机发出开启信号，则通过上位机发出开启信号自动控制设备主机开启，之后向上位机做出信号反馈，由上位机判断T1的温度区间是否达到设定条件，如果达到则由上位机通过网络模块控制主机t1时间段内的冷冻水出水温度为t1时段设定值，如果T1超出设定条件，则预先设定参数不执行，保持主机运行参数不变；由温度传感器持续检测环境温度，若环境温度达到t1时间段上限值/下限值则系统自动进入下一时段运行；若环境温度未达到进入下一时间段的设定要求，则系统继续维持本时间段的运行数据，重复上述控制逻辑，直至由上位机自身世界时间判定本t1时间段完成，则系统自动进入t2时间段；
在t2时间段内，温度传感器继续检测环境温度T1并将信号送至上位机，由上位机根据设定值判定发出关闭或者开启信号，之后重复t1时间段内同样的控制逻辑，只是判定参数改为t2时段系统预设参数；同样tN时间段内的控制逻辑一致，设定值变为tN时间段的值；
在利用智能节能控制系统控制空调主机参数和主机启停的同时，由上位机通过网络模块采集设备主机运行冷凝器压力数据，之后由上位机给定信号至PLC控制水泵变频器输出频率最终控制水量；整个控制过程不受时间段控制，只由上位机取得主机冷凝器压力，由PLC自动完成控制，维持冷凝器压力稳定；但当上位机发出停止信号，上位机获得主机已停止反馈信号后，由上位机控制PLC自动给定冷却水水泵变频器频率为固定值信号；
上述系统执行过程中由远程通讯模块与PLC进行通讯，获取系统所有运行实时数据并传输至网络，通过网站远程监控系统运行参数；同时所有运行的实时数据由显示器在现场就地显示。
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