大型宾馆、写字楼的电耗中，中央空调系统占据了很大的比例。如何降低电耗，提高经济效益，已经成为企业负责人越来越关注的问题。作为中央空调系统的重要组成部分--制冷机组的热端单纯靠冷却水带走热量，既加大了冷却水系统的负担又没有充分地利用热量，造成了能源的浪费。余热中央热水系统引入了热水机，利用制冷机组热端产生的热量来生产生活用热水，充分利用了热量又减轻了冷却水系统的负担，达到了节能的目的。同时，冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机长期恒速运行，不能根据大厦的实际用冷量和天气的冷暖变化来自动调节循环水量，这也是一种电能的浪费。因此，需要引入自动控制系统来自动调节水泵和风机的运行速度，以消除引入热水机给制冷系统可能带来的影响，稳定制冷机组的工作状态，降低电耗，保证设备的正常、经济运行。 　　１ 工程概况 　　这里介绍的工程的被控对象是中央空调制冷机组的冷冻水泵系统、冷却水泵系统、冷却塔风机和热水机提压泵。按照系统要求，要根据制冷机组的冷冻水出口压力（或温度）来控制冷冻水泵的流量，根据冷却水入口（回水）水温控制冷却塔风机的转速，根据冷却水出口水温（或压力）控制冷却水泵的流量，热水机提压泵的设置根据用户系统是否足够来确定。余热中央热水系统工艺流程见图１。 　　实现控制目的，其关键在于利用冷冻水（或冷却水）的压力（或温度）来控制水泵系统和风机的电机转速。在本方案中采用压力和温度传感器，采集温度和压力信号，ＰＬＣ作为主控设备，利用电机变速节能技术，使用变频器来控制水泵和风机的电机转速。其控制系统网络图见图２。 　　２ 控制方案 　　２．１ 单个水泵（或风机）的控制模式 　　根据冷冻水（或冷却水）的压力（或温度）控制水泵的流量和风机的转速，就是要实现对变频器装置的控制，即利用采集的压力和温度信号来控制变频器输出的频率。采用回馈模式实现死循环的跟踪控制，可以随天气情况、客人数量、活动内容等因素的变化来调节实际的负荷量。回馈控制可以采用压力回馈控制模式和温度回馈控制模式，具体哪种水泵采用压力回馈控制，哪种水泵采用温度回馈控制，要根据具体的现场情况及要求来决定。一般而言，冷冻水泵系采用压力回馈控制，冷却水泵系统、热水机提压泵和冷却塔风机采用温度回馈控制。控制模式见图３。 　　２．２ 控制逻辑与算法 　　由于该系统有四组需要控制的水泵系统或风机，因此每一组水泵系统或风机都应该有与其相对应的控制部分，包括独立的传感器、变频器和ＰＩＤ参数，其基本结构是相同的。现以冷冻水泵系统为例分析其控制算法。冷冻水泵系统组成如图４所示。 　　冷冻水泵系统由四台水泵组成，其中包括了三台备用泵。当大厦的用冷量较小时，只需要激活其中的一台水泵（常用泵），并且可以对该水泵的转速进行变频调节以达到最经济的运行。当大厦的用冷量较大时，就可能需要同时启用其中的两台或三台水泵，一台或两台全速运行，另外一台受控变频调速。每一台水泵原则上应该对应于一台变频器，但由于变频器价格较高，从经济的角度考虑，可以一组水泵系采用一个变频器。其控制逻辑为： 　　（１）１＃水泵为常用泵，与变频器相连，可实现变频调速，２＃、３＃、４＃泵为备用泵； 　　（２）通常情况下，１＃泵激活，其流量受控； 　　（３）用冷量加大，１＃泵全速激活仍不能满足要求时（压力或温度超过用户设定的阈值１），全速激活２＃、３＃、４＃泵中的一台，１＃泵的流量仍受变频器控制。若仍不能满足要求（压力或温度超过用户设定的阈值２），则依此法再全速激活一台泵，１＃泵始终受控，从而达到合理利用电能的目的； 　　（４）每次全速激活备用泵时，优先激活累计运行时间最少的备用泵（时间相等时依照用户设定激活），使得３个备用泵都处于热储备状态，延长设备的使用寿命； 　　（５）当１＃泵检修时，可以将２＃泵与变频器相连（即将变频器输出的三相电源与２＃泵相连）。 　　上述控制逻辑表明，本控制系统采用了开关ＰＩＤ－ＦＣ控制，当采样值与设定值偏差较大时，采用开关控制（全速激活备用泵）；当采样值与设定值偏差较小时，则采用ＰＩＤ控制（变频调速一台泵）。 　　开关控制是由ＰＬＣ根据采样值与阈值的比较得到的差量来决定电子开关的闭合，ＰＩＤ控制则是由ＰＬＣ根据离散型的增量式ＰＩＤ算法得到控制量，其一般算法为： 　　增量：Δｕ（ｋ）＝Ｋｐ｛ｅ（ｋ）－ｅ（ｋ－１）＋ｅ（ｋ）＋［ｅ（ｋ）－２ｅ（ｋ－１）＋ｅ（ｋ－２）］｝ 　　控制量：ｕ（ｋ）＝ｕ（ｋ－１）＋Δｕ（ｋ） 　　式中，Ｋｐ、Ｔ１、ＴＤ为ＰＩＤ系数，Ｔ为采样周期，ｅ（ｋ）、ｅ（ｋ－１）、ｅ（ｋ－２）为连续三次采样的值与给定值的差，Δｕ（ｋ）为第Ｋ个采样周期的控制量增量，ｕ（ｋ）则为第Ｋ个采样周期的控制量，也就是传给变频器的频率值。ＰＩＤ系数采用模糊控制器来自行调整，即为ＰＩＤ－ＦＣ控制器，其结构如图５所示。其中： 　　ＫＩ（ｔ）＝ＫＩ（ｔ－１）＋ΔＫＩ； 　　ＫＤ（ｔ）＝ＫＤ（ｔ－１）＋ΔＫＤ； 　　Ｋｐ（ｔ）＝Ｋｐ（ｔ－１）＋ΔＫｐ； 　　ＵＰＤＩ＝ＫＰｅ（ｔ）＋ＫＩΣｅ（ｔ）＋ＫＤΔｅ（ｔ）； 　　控制表的设计与一般模糊控制器的控制表设计一样，经过８个步骤完成：确定输入输出的模糊子集及论域，选择控制规则，确定各模糊子集的隶属度函数，进行模糊控制器关系运算，计算采样值的偏差和偏差变化，将偏差和偏差变化模糊化，进行模糊决策和模糊判决，最终得到实际的控制量。 　　３ 工程实现 　　本系统包括传感器、控制器和变频器三个部分。控制部分结构图如图６所示。 　　我们选用压力变送器和温度变送器将采样温度和压力变为电信号。控制器需要不间断的给出控制量，一般的ＰＣ机难以满足这样的要求，因此选用ＰＬＣ完成自动控制和故障报警功能，其内置的ＰＩＤ控制器还可以大大减少设计工作量。采用触摸屏提供友好的人机界面，用户可以查看系统的运行状况，各主要测温、测压点的实时监测值，并可以更改开关阈值。 　　４ 结束语 　　在本控制系统的设计中，灵活使用了开关控制和ＰＩＤ控制，缩短了响应时间，提高了控制精度，同时在硬件设计上采用ＰＬＣ作为主控器，满足工业控制简单、方便、稳定的要求。而且，设备均处于热储备状态，延长了机器的平均使用寿命，也保障了整个系统运行的稳定性。将该系统用于楼宇中央空调的自动控制中，可以实时有效地控制制冷机组系统的水泵系统和冷却风机，根据大厦的实际用冷量合理调节冷冻水和冷却水的流量，即合理控制水泵系统和风机的负载，从而达到节约电能的目的。同时，在余热利用中，可以消除引入热水机对原系统的影响，稳定系统工作。 ffice ffice" />