CN203797883U - 中央空调变频协同控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中央空调变频协同控制系统，包括包括上位机、中央空调PLC控制器、冷却塔风机控制装置、冷却水泵控制装置、冷冻水泵控制装置、冷水机组控制装置；本实用新型能够将中央空调各部件的功耗特性结合，使各部件处于一个整体决策系统中当中，避免中央空调陷入局部最优点，保证系统处于动态平衡当中，保证系统工作在整体最佳工作点，节约能源，降低能耗，延长中央空调各部件使用寿命。

Description

中央空调变频协同控制装置

技术领域：

本实用新型涉及自动化控制系统装置的技术领域，具体的说尤其涉及一种中央空调变频协同控制装置。

背景技术：

传统的中央空调控制中只考虑一部分能耗设备或是将各设备部分单独考虑，未考虑系统各组成部分之间的相互关系、相互影响，未充分考虑各能耗部件运行模式中满功率和部分功率等不同的运动特性，造成能源消耗大，中央空调部件磨损大，使用寿命缩短。

本实用新型属于自动化控制系统装置，将变频调速技术应用于中央空调控制系统，利用PLC控制器和传感器的检测环节，设计中央空调的多源PID控制算法环节，同时利用现场总线技术，连接中央空调PLC控制器与上位机，实时检测制冷主机的工作状态，并根据空调的运行工况，调节主机的运行模式，达到协同控制最优化的目的。实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种中央空调变频协同控制装置，将中央空调各部件的功耗特性结合，使各部件处于一个整体决策系统中当中，避免中央空调陷入局部最优点，保证系统处于动态平衡当中，保证中央空调工作处在整体最佳工作点，节约能源，降低能耗，延长中央空调各部件使用寿命。

为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案：

中央空调变频协同控制装置，包括上位机、中央空调PLC控制器，所述的上位机与中央空调PLC控制器互联，所述的中央空调PLC控制器与冷却塔风机控制装置连接，所述的中央空调PLC控制器与冷却水泵控制装置连接，所述的中央空调PLC控制器与冷冻水泵控制装置连接，所述的中央空调PLC控制器与冷水机组控制装置连接。

所述的冷却塔风机控制装置包括冷却塔供水温度传感器、冷却塔回水温度传感器、冷却塔风机继电器、冷却塔风机，所述的冷却塔供水温度传感器、冷却塔回水温度传感器输出端与中央空调PLC控制器输入端连接，所述的冷却塔风机继电器的输出端与冷却塔风机连接，所述的冷却塔风机继电器的输入端与中央空调PLC控制器的输出端连接。

所述的冷却水泵控制装置包括冷却水供、回水温度传感器、冷却水泵变频器、冷却水泵，所述的冷却水供、回水温度传感器输出端与中央空调PLC控制器输入端连接，所述的冷却水泵变频器的输出端与冷却水泵连接，所述的冷却水泵变频器的输入端与中央空调PLC控制器的输出端连接。

所述的冷冻水泵控制装置包括冷冻水供、回水温度传感器、压力变送器、冷冻水泵变频器、冷冻水泵，所述的冷冻水供、回水温度传感器、压力变送器的输出端与中央空调PLC控制器的输入端连接，所述的冷冻水泵变频器的输出端与冷冻水泵连接，所述的冷冻水泵变频器的输入端与中央空调PLC控制器的输出端连接。

所述的的冷水机组控制装置包括温度传感器、变频器、中央空调主机，所述的温度传感器的输出端与中央空调PLC控制器的输入端连接，所述的变频器的输出端与中央空调主机连接，所述的变频器的输入端与中央空调PLC控制器的输出端连接。

中央空调变频协同控制装置，包括上位机、中央空调PLC控制器、冷却塔风机控制装置、冷却水泵控制装置、冷冻水泵控制装置、冷水机组控制装置，其中：

所述的上位机可根据不同气候设置不同控制模式，实时监测系统负荷情况，动态管理运行参数，使得中央空调主机、冷冻水泵、冷却水泵、风机等处于一个统一的运行整体中，使得中央空调系统更适合负荷变化。

所述的中央空调PLC控制器用于接收并传输上位机控制指令信号以及接收各传感器信号，并根据上位机控制指令信号对系统中各部件进行调控。

所述的冷却塔风机控制装置实时调节冷却塔风机的开启与关闭，所述的冷却塔风机控制装置包括冷却塔供水温度传感器、冷却塔回水温度传感器、冷却塔风机继电器、冷却塔风机。

所述的冷冻水泵控制装置实时调节冷冻水泵的运转频率，所述的冷冻水泵控制装置包括冷冻水供、回水温度传感器、压力变送器、冷冻水泵变频器、冷冻水泵。

所述的冷却水泵控制装置实时调节冷却水泵的运转频率，所述的冷却水泵控制装置包括冷却水供、回水温度传感器、冷却水泵变频器、冷却水泵。

所述的冷水机组控制装置控制调节冷水机组出水温度，所述的的冷水机组控制装置包括温度传感器、变频器、中央空调主机。

所述的上位机与中央空调PLC控制器互联，所述的冷却塔供水温度传感器、冷却塔回水温度传感器、压力变送器、冷冻水供、回温度传感器、冷却水供、回温度传感器、温度传感器的输出端与中央空调PLC控制器的输入端连接，所述的中央空调PLC控制器的输出端与冷却塔风机继电器、冷冻水泵变频器、冷却水泵变频器、变频器的输入端连接，所述的冷却塔风机继电器的输出端与冷却塔风机连接，所述的冷冻水泵变频器的输出端与冷冻水泵连接，所述的冷却水泵变频器的输出端与冷却水泵连接，所述的变频器与中央空调主机连接。

所述的冷却塔风机有四台，其中上位机通过中央空调PLC控制器控制冷却塔风机启动策略为：

（1）、冷却塔出水温度>湿球温度+5.5℃启动第一台风机；

（2）、满足（1）且供回水温差>5.0℃并持续5分钟启动第二台风机；

（3）、满足（2）且供回水温差>7.0℃并持续5分钟启动第三台风机（同时打开该冷却塔的进出水阀）；

（4）、满足（3）且供回水温差>7.0℃并持续5分钟启动第四台风机；

（5）、冷却塔出水温度<湿球温度+3.5℃或冷却塔出水温度<湿球温度+5.5℃且供回水温差<3.0℃关闭第四台风机；

（6）、冷却塔出水温度<湿球温度+3.5℃或冷却塔出水温度<湿球温度+5.5℃且供回水温差<3.0持续5分钟关闭第三台风机（同时关闭该冷却塔的进出水阀）；

（7）、冷却塔出水温度<湿球温度+3.5或冷却塔出水温度<湿球温度+5.5℃且供回水温差<3.0℃持续5分钟关闭第二台风机；

（8）、冷却塔出水温度<湿球温度+3.5℃或冷却塔出水温度<湿球温度+5.5℃且供回水温差<3.0℃持续5分钟关闭第一台风机，当冷水机组停止时，保持一组冷却塔的阀门是打开的。

所述的冷冻水泵控制装置控制系统压力恒定，压力变送器的检测值传递到中央空调PLC控制器内部的PID模块中，与上位机发出信号压力给定值进行比较，如果小于压力给定值压力，中央空调PLC控制器就降低冷冻水泵变频器的频率值，反之则升高冷冻水泵变频器的频率值，将稳定情况下的频率值记录下来，作为冷冻水泵的最小频率，冷冻水泵变频器其他的频率变换不得小于最小频率；中央空调PLC控制器的温度采集模块通过冷冻水供、回水温度传感器采集冷水机组的供、回水温度，进而算出供、回水温差，然后通过中央空调PLC控制器内部的PID模块与上位机给定温差进行比较，计算出冷冻水泵的转速，计算出的转速通过MODBUS协议，传递给冷冻水泵变频器，最终通过冷冻水泵变频器控制冷冻水泵电机的转速，若检测到的温差大于给定温差，则提高冷冻水泵变频器的频率，加快冷冻水循环，反之，若检测到的温差小于给定温差，则降低冷冻水泵变频器的频率，降低冷冻水的循环。

所述的冷水机组由中央空调PLC控制器通过PID算法根据冷水机组的供、回水温度自动核算出冷水机组的设定温度值，然后通过中央空调PLC控制器根据一定的通讯协议将计算出的设定温度值写入冷水机组，其控制策略为：

（1）冷水机组达到出水温度设定，且供、回水温差<3.5并持续20分钟，中央空调主机出水温度升高；

（2）冷水机组达到出水温度设定，且供、回水温差>6.5并持续30分钟，中央空调主机出水温度降低。

本中央空调变频协同控制装置可广泛应用于大型商场、宾馆、智能化楼宇等对温度、湿度要求较高的场合，同时也可用于各种精密、大型民用空调、工厂、银行等，空调功率从25kW到60kW的范围，特别适用于大型机房，如移动、联通等电信行业的机房、场站等用电载荷大、又对工作环境温度要求严格的场合，同时装置成本合理，操作简便，适于推广应用。

本实用新型的有益效果：本实用新型结构简单合理，操作方便，将中央空调各部件的功耗特性结合，使各部件处于一个整体决策系统中当中，避免中央空调陷入局部最优点，保证系统处于动态平衡当中，保证系统工作在整体最佳工作点，改变了长期以来中央空调主要部件的异步电机一直工作在最大工频的环境下，使得异步电机在负载降低的情况下，电机的转速降低达到节能的目的，并且避免电机长期工作在高速模式，减少了电机的损耗，节约了能源，降低了能耗，延长中央空调各部件的使用寿命。

附图说明：

图1为本实用新型结构控制示意图。

其中：1、上位机，2、中央空调PLC控制器，3、冷却塔风机控制装置，4、冷却水泵控制装置，5、冷冻水泵控制装置，6、冷水机组控制装置，7、冷却塔供水温度传感器，8、冷却塔回水温度传感器，9、冷却塔风机继电器，10、冷却塔风机，11、冷冻水供、回温度传感器，12、压力变送器，13、冷冻水泵变频器，14、冷冻水泵，15、冷却水供、回水温度传感器，16、冷却水泵变频器，17、冷却水泵，18、温度传感器，19、变频器，20、中央空调主机。

具体实施方式：

中央空调变频协同控制装置，包括上位机1、中央空调PLC控制器2，所述的上位机1与中央空调PLC控制器2互联，所述的中央空调PLC控制器2与冷却塔风机控制装置3连接，所述的中央空调PLC控制器2与冷却水泵控制装置4连接，所述的中央空调PLC控制器2与冷冻水泵控制装置5连接，所述的中央空调PLC控制器2与冷水机组控制装置6连接。

所述的冷却塔风机控制装置3包括冷却塔供水温度传感器7、冷却塔回水温度传感器8、冷却塔风机继电器9、冷却塔风机10，所述的冷却塔供水温度传感器7、冷却塔回水温度传感器8输出端与中央空调PLC控制器2输入端连接，所述的冷却塔风机继电器9的输出端与冷却塔风机10连接，所述的冷却塔风机继电器9的输入端与中央空调PLC控制器2的输出端连接。

所述的冷却水泵控制装置4包括冷却水供、回水温度传感器15、冷却水泵变频器16、冷却水泵17，所述的冷却水供、回水温度传感器15输出端与中央空调PLC控制器2输入端连接，所述的冷却水泵变频器16的输出端与冷却水泵17连接，所述的冷却水泵变频器16的输入端与中央空调PLC控制器2的输出端连接。

所述的冷冻水泵控制装置5包括冷冻水供、回水温度传感器11、压力变送器12、冷冻水泵变频器13、冷冻水泵14，所述的冷冻水供、回水温度传感器11、压力变送器12的输出端与中央空调PLC控制器2的输入端连接，所述的冷冻水泵变频器13的输出端与冷冻水泵14连接，所述的冷冻水泵变频器13的输入端与中央空调PLC控制器2的输出端连接。

所述的的冷水机组控制装置6包括温度传感器18、变频器19、中央空调主机20，所述的温度传感器18的输出端与中央空调PLC控制器2的输入端连接，所述的变频器19的输出端与中央空调主机20连接，所述的变频器19的输入端与中央空调PLC控制器2的输出端连接。

Claims (5)

1.中央空调变频协同控制装置，包括上位机、中央空调PLC控制器，其特征在于：所述的上位机与中央空调PLC控制器互联，所述的中央空调PLC控制器与冷却塔风机控制装置连接，所述的中央空调PLC控制器与冷却水泵控制装置连接，所述的中央空调PLC控制器与冷冻水泵控制装置连接，所述的中央空调PLC控制器与冷水机组控制装置连接。 

2.根据权利要求1所述的中央空调变频协同控制装置，其特征在于：所述的冷却塔风机控制装置包括冷却塔供水温度传感器、冷却塔回水温度传感器、冷却塔风机继电器、冷却塔风机，所述的冷却塔供水温度传感器、冷却塔回水温度传感器输出端与中央空调PLC控制器输入端连接，所述的冷却塔风机继电器的输出端与冷却塔风机连接，所述的冷却塔风机继电器的输入端与中央空调PLC控制器的输出端连接。 

3.根据权利要求1所述的中央空调变频协同控制装置，其特征在于：所述的冷却水泵控制装置包括冷却水供、回水温度传感器、冷却水泵变频器、冷却水泵，所述的冷却水供、回水温度传感器器输出端与中央空调PLC控制器输入端连接，所述的冷却水泵变频器的输出端与冷却水泵连接，所述的冷却水泵变频器的输入端与中央空调PLC控制器的输出端连接。 

4.根据权利要求1所述的中央空调变频协同控制装置，其特征在于：所述的冷冻水泵控制装置包括冷冻水供、回水温度传感器、压力变送器、冷冻水泵变频器、冷冻水泵，所述的冷冻水供、回水温度传感器、压力变送器的输出端与中央空调PLC控制器的输入端连接，所述的冷冻水泵变频器的输出端与冷冻水泵连接，所述的冷冻水泵变频器的输入端与中央空调PLC控制器的输出端连接。 

5.根据权利要求1所述的中央空调变频协同控制装置，其特征在于：所述的冷水机组控制装置包括温度传感器、变频器、中央空调主机，所述的温度传感器的输出端与中央空调PLC控制器的输入端连接，所述的变频器的输出端与中央空调主机连接，所述的变频器的输入端与中央空调PLC控制器的输出端连接。