电气自动化在中央空调中的应用分析
电气自动化在中央空调中的应用分析
熊丽萍 河南工业和信息化职业学院 454000
【文章摘要】中央空调已经成为了当今高层
建筑中必不可少的部分， 他为人们带来舒适的同时， 也伴随有高能耗、
安全隐患和维护困难等问题， 随着电气自动化技术在中央空调中的应
用， 许多问题都得到了解决和改善。
【关键词】中央空调 ; 电气自动化 ;PLC;PID
0 前言
随着社会各项事业的发展和人们生活水平的提高， 空调设备已不再是奢侈
品， 已经走进了人们的工作和生活中， 但是， 在舒适的同时， 由空调所带来的各种
问题也接踵而至。 首先， 是能耗问题， 特别是夏天制冷时， 中央空调的耗电量会占到
整个大楼耗电量的 60% 以上。 其次， 是安全隐患问题， 中央空调用电量大， 线路的
负载增大， 容易因温度过高而引起火灾。最后， 是维护管理问题， 中央空调系统庞
大， 除主机房外， 几乎每个房间都有分支，过于分散， 维护管理费时费力。 电气自动
化技术， 特别是当今流行的 PLC 控制器的应用， 在很大程度上解决和改善了上述问题。
1 中央空调的配置
中央空调属高功率用电设备， 通常采取三相供电， 供电电压为工业电
压 380V， 由于功率高， 而电压又固定，故伴随着负载的增大， 供电线路中的
电流会逐渐增大， 电流的计算公式为 ：I=P÷ √ 3Ucosφ， 其中 P 为电功率， 并不仅仅是输出的制冷功率， 而是总的输入功率， 并且应选择负载最大时的总功率， 为三相电的线电压 380V， cosφ 为功率因数，
一般为 0.5。最高电流计算完毕之后， 即可进行线
路电缆和其它电路器件的选型和配置。 中央空调所需配件的选择时， 首先要注意其
额定电压是否与所供电压相匹配， 例如一些进口器件， 其额定电压可能会是 110V、
60Hz， 不相匹配的器件安装上之后会损坏， 甚至造成事故。 其次要注意其最大额
定电流是否大于计算出的 I， 若小于， 极易因电流过大而过热烧毁。 同时， 在一些重
要器件， 例如断路器、 保险丝等器件等选取时， 一定要留取一定的余量， 若计算出
的最大电流为 200A， 那断路器的额定电电气自动化在中央空调中
的应用分析熊丽萍 河南工业和信息化职业学院 454000流至少要为 250A， 以保证安全。
输电线路中电缆的选择则应考虑其用途， 主机的电缆与各房间内分机的电缆
的负载不同， 因而其型号也不可能相同。总之有一点， 该型号电缆的载流量不能小
于该路段计算出的最大电流。 选型时不要走入一个误区， 认为电缆的载流量与其横
截面积是成正比， 查询 《工业与民用配电设计手册》 可知， 而这并不是正比关系， 电缆的型号是根据铺设方式、
环境温度、 载流量等各种因素， 综合查表所得。 选型时，一定要综合考虑， 留好余量， 最大程度杜
绝线路火灾的发生。
2 中央空调的控制
2.1 中央空调控制方式的发展中央空调使用初期， 多采用继电器
控制， 继电器也是当时比较主流的电气控制元件， 但继电器控制所占空间大， 往往
在空调主机房外还要占用一间， 作为控制间， 并且继电器容易发生粘连等故障， 维
护起来耗费人力物力， 现在已经淘汰， 很少使用。直接数字控制器又称 DDC， 根据每座
大楼的实际情况， 设计单独 DDC， 内部也编入单独的程序， 控制方便， 所占空间小，
往往只需一个控制柜即可， 内部有各种指示灯， 操作与维护方便， 现在的许多楼宇
中的中央空调使用的就是这种控制技术，但其抗干扰能力较差， 针对性较强， 不易
移植， 每一个新的建筑都需重新设计， 对其应用和发展造成了限制。PLC 以其优良的性能， 在工业与其他
行业中得到了广泛的应用。 PLC可靠性强，不易受外界干扰， 内部功能强大， 编程方
式简单，I/O 口多， 并且可以扩展， 如今在中央空调的控制中得到了广泛的应用。
2.2 中央空调的 PLC 控制PLC 的 I/O 口主要用来输出开关量，
判断输入。 这一切由内部的 CPU 控制。PLC 中集成了丰富的指令集， 如继电器、
延时器等， 并且运行速率高， 能在最短的时间内作出判断， 进行控制。 其编程界面
也更加人性化， 采用梯形图语言， 通俗易懂， 学习者可在极短的时间内掌握。 对于
一些高层建筑的中央空调控制， 需要的控制端口过多，PLC 可提供丰富的 I/O 扩展
模块， 为编程者提供最大方便。 中央空调主要是对温度及性控制。PID 控制即比例、 积分、 微分控制， 通
过数据的反馈来进行调节， 是空调控制中最常用的温度控制手段， 图 1 中的调节器
指的就是PID调节器。 以往的控制方式中，PID 调节电路需自己设计， 并调节参数， 现
在的 PLC 中， 都已在内部集成了 PID 调节器， 编程时只需设定 PID 参数即可达到控
制目的， 若参数控制合理， 风柜中输出温度的精度可控制在 +0.5° C 之内。3 中央空调的管理
中央空调安装完毕之后， 还需长期的运行控制， 由于其系统庞大， 分散性过强，
很多设备都是嵌入墙体或在天花板之上，并且可能出现的故障很多， 若完全靠人工
检查的方式进行维护， 将耗费大量的人力和财力， 并且效率也不会太高。 若能采
用网络技术进行检查和控制， 将会方便很多。现在的建筑内多采用智能化控制，
空调也可通过电气自动化技术进行远程控制， 其控制方法有很多， 使用比较广泛的是集散控制系统， 简称 DCS。 该系统采
用一台或数台电脑作为检测与控制平台，现场的设备通过总线与电脑相连， 总线需
要统一的通信协议支持， 可选取 TCP/IP、CAN、485 等常用的协议， 但前提是总线
上的设备需拥有支持该协议的模块。 设备可通过总线将各自状态送至上位机， 上位
机也可通过总线发送控制命令， 控制现场设备动作。
上位机中， 需有相应的人机界面进行检测和控制， 市场中该类的软件很多，
如组态王、 昆仑动态等。 软件内部大都集成了图形化语言， 可根据现场情况自行搭
建， 操作容易， 图形生动形象。 软件内部集成多种总线协议， 通过设置， 总线上传上
来的数据可安排到特定的区域显示， 例如在组态中搭建了一个空调模型， 可在相应
的调节阀位置显示出现场中该调节阀的开度， 风机位置显示出相应现场中风机的
转速， 形象易懂。
4 结语
在各项技术飞速发展的今天， 人们的需求日益增大， 技术指标也日益提高， 电
气自动化技术作为中央空调系统的重要组成部分， 经过多年发展， 依然还有不足，
如PID参数的调节， 技术人员应继续努力，不断完善， 或者找出新的控制方法， 推动
科技的进步。
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