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1、制冷原理与技术制冷原理与技术制冷原理与技术1 1计算机巡回检测和数据处理系统计算机巡回检测和数据处理系统计算机巡回检测和数据处理系统的构计算机巡回检测和数据处理系统的构成见图成见图 5-15 5-15 制冷原理与技术制冷原理与技术2 2操作指导控制系统操作指导控制系统操作指导控制系统的构成见图操作指导控制系统的构成见图5-165-16。优点优点:灵活灵活;保险保险制冷原理与技术制冷原理与技术3.3.直接数字控制系统直接数字控制系统直直接接数数字字控控制制（DirectDigitalControl，简简称称DDC）系统的构

2、成见图）系统的构成见图5-17。制冷原理与技术制冷原理与技术4.4.监督计算机控制监督计算机控制监督计算机控制（监督计算机控制（Supervisory Supervisory Computer ControlComputer Control，简称，简称SCCSCC）系统的构）系统的构成见图成见图5-185-18。制冷原理与技术制冷原理与技术5.5.集散控制系统集散控制系统组成示意图见图组成示意图见图5-195-19。特点特点分层次分层次在管理、操作、显示三方在管理、操作、显示三方面集中面集中在功能、负荷和危险性三在功能、负荷和危险性三

3、方面分散方面分散制冷原理与技术制冷原理与技术制冷空调计算机控制系统的典型结构图制冷空调计算机控制系统的典型结构图见图见图5-205-20。计算机控制系统计算机控制系统硬件硬件软件软件制冷原理与技术1)1)硬件组成硬件组成主机主机外部设备外部设备过程输入输出设备过程输入输出设备人机联系设备人机联系设备通信网络设备通信网络设备见图见图5-21 制冷原理与技术制冷原理与技术）软件组成软件组成系统软件系统软件系统软件系统软件应用软件应用软件数据结构数据结构操作系统操作系统数据库系统数据库系统通信网络软件通信网

4、络软件诊断程序诊断程序汇编语言汇编语言高级算法语言高级算法语言控制语言控制语言制冷原理与技术应用软件应用软件过程输入程序过程输入程序控制程序控制程序过程输出程序过程输出程序人人-机接口程序机接口程序打印显示程序和各个公共子打印显示程序和各个公共子程序程序核心核心：控制程序控制程序制冷原理与技术5.2.5.2.制冷空调计算机控制系统的制冷空调计算机控制系统的输入输出技术输入输出技术模拟量不能直接送给计算机进行处理和模拟量不能直接送给计算机进行处理和控制控制实现模拟量与数字量之间转换的装置实现模拟量与数字量之间转换的装置就是模数（就是模数（A/DA/

5、D）或数模）或数模(D/A)(D/A)转换器。转换器。还包括开关量输入、输出和脉冲计数还包括开关量输入、输出和脉冲计数器、脉冲输出等器、脉冲输出等制冷原理与技术模拟量输入模拟量输入-A/D-A/D转换转换主要指标主要指标精度精度转换时间转换时间分辨率分辨率精度精度绝对精度绝对精度相对精度相对精度实际模拟量输入值实际模拟量输入值与理论值之差与理论值之差绝对误差与满刻度绝对误差与满刻度值之比值之比制冷原理与技术转换时间转换时间A/DA/D转换器完成一次转换器完成一次转换所需时间转换所需时间分辨率分辨率A/DA/D转换器对微小输入量转换器对微小输入量变化的敏感程

6、度变化的敏感程度二进制数的末位变二进制数的末位变化化1 1所需的最小输入电所需的最小输入电压对满量程值之比压对满量程值之比制冷原理与技术一个开或关状态的信号输入给计算机。一个开或关状态的信号输入给计算机。开关量输入开关量输入 3 3脉冲计数器脉冲计数器 4模拟量输出模拟量输出-D/A转换转换输入通道设置脉冲计数器，专门接收输入通道设置脉冲计数器，专门接收指定来源的脉冲信息，进行计数指定来源的脉冲信息，进行计数制冷原理与技术5开关量输出开关量输出计算机及其输出通道设备向控制系统计算机及其输出通道设备向控制系统提供的一种继电器接点的闭合动作提供的一种继电器接点的闭合动

7、作。6脉冲量输出脉冲量输出制冷原理与技术5.2.3 5.2.3 人机接口及抗干扰技术人机接口及抗干扰技术计算机控制系统在运行过程中，通常要计算机控制系统在运行过程中，通常要具备人机对话功能具备人机对话功能。干扰干扰就是有用信号以外的噪声或造成计算机就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。干扰是设备不能正常工作的破坏因素。干扰是客观存在的，研究干扰的目的是抑制干客观存在的，研究干扰的目的是抑制干扰进入计扰进入计算算机机。制冷原理与技术 1)1)按键和键盘接口按键和键盘接口键盘是一组按键或开关的集合，键盘接键盘是一组按键或开关的集合，键盘接口向计

8、算机提供被按键的代码口向计算机提供被按键的代码编码键盘编码键盘非编码键盘非编码键盘图图5-22 制冷原理与技术制冷原理与技术机械式按键机械式按键弹性触点振动弹性触点振动抖动干扰抖动干扰图图5-23 消除抖动干扰消除抖动干扰硬件硬件单稳态触发器单稳态触发器滤波器滤波器软件软件延时延时重复扫描重复扫描制冷原理与技术制冷原理与技术 2 2LEDLED显示器接口显示器接口七七段段或或十十六六段段LED可可以以显显示示数数字字、字字母母和和符符号号，单单段段LED（圆圆形形或或方方形形）可可以以显显示示状态。状态。如果用几片七段如果

9、用几片七段LEDLED组成一行数字，究竟改组成一行数字，究竟改变其中哪位数字，还应该进行位选和片选，例如变其中哪位数字，还应该进行位选和片选，例如图中，用片选信号图中，用片选信号Ci的高低来控制是否选该片。的高低来控制是否选该片。图图5-24图图5-25 制冷原理与技术制冷原理与技术制冷原理与技术在计算机控制系统中，为了便于操作员了在计算机控制系统中，为了便于操作员了解系统工作状态，除了采用解系统工作状态，除了采用LED数字显示器数字显示器外，还应设置状态指示灯和声光报警器。外，还应设置状态指示灯和声光报警器。图图5-26 制冷原理与技术

10、制冷原理与技术3 3干扰的来源和传播途径干扰的来源和传播途径1)干扰传播途径干扰传播途径:干扰干扰外部外部内部内部与系统结构无关，是由外与系统结构无关，是由外界环境因素决定的界环境因素决定的由系统结构和制造工艺等由系统结构和制造工艺等因素所决定因素所决定强电设备起动和工作强电设备起动和工作干扰电磁场干扰电磁场空间传播的电磁波和雷电的干扰空间传播的电磁波和雷电的干扰高压输电线周围交变磁场的影响高压输电线周围交变磁场的影响图图5-27 制冷原理与技术制冷原理与技术干扰传干扰传播的途播的途径径静电耦合静电耦合磁场耦合磁场耦合公共阻抗耦合公共阻抗耦合电场通过电容电

11、场通过电容耦合途径窜入耦合途径窜入其它线路其它线路通过导体间的通过导体间的互感耦合形成互感耦合形成发生在两个电路的电流流经一个公共阻抗时，发生在两个电路的电流流经一个公共阻抗时，一个电路在该阻抗上的电压降会影响到另一个电路一个电路在该阻抗上的电压降会影响到另一个电路制冷原理与技术制冷原理与技术图图5-29两导线间的磁场耦合两导线间的磁场耦合制冷原理与技术公共阻抗耦合公共阻抗耦合制冷原理与技术如如果果系系统统的的模模拟拟信信号号和和数数字字信信号号不不是是分分开开接接地的，则数字信号就会耦合至模拟信号中去。地的，则数字信号就会耦合至模拟信

12、号中去。模拟信号和数字信号是分开接地的，模拟信号和数字信号是分开接地的，两种信号分别流入大地，这样就可以避免两种信号分别流入大地，这样就可以避免相互干扰，因为大地是一个无限吸收面。相互干扰，因为大地是一个无限吸收面。图图5-31 制冷原理与技术制冷原理与技术2)2)串模干扰串模干扰串联于信号源回路之中的干扰，也称横向串联于信号源回路之中的干扰，也称横向干扰或正态干扰。干扰或正态干扰。如果邻近的导线（干扰线）中有交变如果邻近的导线（干扰线）中有交变电流电流Ia流过，那么由流过，那么由Ia产生的电磁干扰产生的电磁干扰信号就会通过分布电容信号就会通过分布电容C1和和C2的

13、耦合，的耦合，引人放大器的输入端。引人放大器的输入端。制冷原理与技术制冷原理与技术 3)3)共模干扰共模干扰图图5-33共模干扰共模干扰地、信号放大器的地以及现场信号地、信号放大器的地以及现场信号源的地之间，通常要相隔一段距离源的地之间，通常要相隔一段距离，在，在两地之间往往存在着一个电位差两地之间往往存在着一个电位差V Vc c，V Vc c对对放大器产生干扰放大器产生干扰。制冷原理与技术制冷原理与技术共共模模电电压压V Vc c对对放放大大器器的的影影响响，实实际际上上是是转转换换成成串串模模干干扰扰的的形形式式加加人人到到放放大

14、大器器输输人人端而起作用的。端而起作用的。(a)单端输入单端输入(b)双端输人双端输人图图5-34单端和双端输入时共模电的引单端和双端输入时共模电的引入入制冷原理与技术4)4)长线传输干扰长线传输干扰信号在长线中传输会遇到三个问题信号在长线中传输会遇到三个问题长线传输易受到外界干扰长线传输易受到外界干扰具有信号延时具有信号延时高速度变化的信号在长线中传输高速度变化的信号在长线中传输时，还会出现波反射现象。时，还会出现波反射现象。制冷原理与技术4.4.干扰的抑制干扰的抑制1)1)共模干扰的抑制共模干扰的抑制共模干扰的抑制措施主要有以下三种：共模干扰的抑制措施主要有以下三

15、种：变压器隔离变压器隔离（见图（见图5-35）光电隔离光电隔离（见图（见图5-36）浮地屏蔽浮地屏蔽（见图（见图5-38）干扰的来源干扰的来源串模干扰串模干扰共模干扰共模干扰长线传输干扰长线传输干扰制冷原理与技术图图5-35变压器隔离变压器隔离制冷原理与技术图图5-36光电隔离光电隔离制冷原理与技术图图5-38浮地屏蔽浮地屏蔽制冷原理与技术2)2)串模干扰的抑制串模干扰的抑制用双绞线作信号引线滤波图图5-39无源阻容低通滤波器无源阻容低通滤波器图图5-40有源低通滤波器有源低通滤波器制冷原理与技术3)3)长线传输干扰的抑

16、制长线传输干扰的抑制始端匹配：在传输线始端串入电阻始端匹配：在传输线始端串入电阻R，如，如图图5-43所示，所示，终端匹配终端匹配为了进行阻抗匹配，必为了进行阻抗匹配，必须事先知道传输线的波阻抗须事先知道传输线的波阻抗Rp，波阻，波阻抗的测量如图抗的测量如图5-41所示。所示。最简单的终端匹配方法如图最简单的终端匹配方法如图5-42 制冷原理与技术制冷原理与技术图图5-42终端匹配终端匹配图图5-43始端匹配始端匹配制冷原理与技术4 4）信号线的选择和敷设信号线的选择和敷设信号线类型的选择：对信号精度要求信号线类型的选择：对信号精度要求比较高，或干

17、扰现象比较严重的现场，采比较高，或干扰现象比较严重的现场，采用用屏蔽信号线屏蔽信号线是提高抗干扰能力的可行途是提高抗干扰能力的可行途径。径。选择了合适的信号线，还必须合理地进行敷选择了合适的信号线，还必须合理地进行敷设。图设。图5-44信号线的敷设信号线的敷设。考虑方面考虑方面实用实用经济经济抗干扰抗干扰（最主要）（最主要）制冷原理与技术制冷原理与技术5.5.接地技术接地技术接地的目的接地的目的抵制干扰，使计算机工作稳定抵制干扰，使计算机工作稳定保护计算机设备和操作人员保护计算机设备和操作人员的安全的安全分为分为工作接地工作接地保护接地保护接地制冷原理

18、与技术1)1)地线系统的分析地线系统的分析在计算机控制系统中，一般有以下几种地线在计算机控制系统中，一般有以下几种地线：低频电路应单点接地，低频电路应单点接地，高频电路应就近多点接高频电路应就近多点接地地。在过程控制计算机中，对上述各种地的处理一般在过程控制计算机中，对上述各种地的处理一般是采用是采用分别回流法单点接地分别回流法单点接地。模拟地、数字地、。模拟地、数字地、安全地（机壳地）的分别回流法如图安全地（机壳地）的分别回流法如图5-455-45所示。所示。模拟地模拟地数字地数字地安全地安全地系统地系统地交流地交流地（注意点）（注意点）制冷原理与技术制冷原理与

19、技术2 2）输入系统的接地输入系统的接地在计算机输入系统中，传感器、变送器和在计算机输入系统中，传感器、变送器和放大器通常采用放大器通常采用屏蔽罩屏蔽罩，而信号的传送往往，而信号的传送往往使用使用屏蔽线屏蔽线。对于屏蔽层的接地要慎重，也。对于屏蔽层的接地要慎重，也应遵守应遵守单点接地单点接地原则。输入信号源有原则。输入信号源有接地接地和和浮地浮地两种情况。两种情况。图图5-46（a）中，热电偶（信号源端）接）中，热电偶（信号源端）接地，而放大器（接收端）浮地地，而放大器（接收端）浮地而图而图5-46（b）中信号源浮地，而接受端）中信号源浮地，而接受端接地接地制冷原理与技术

20、图图5-46输入接地方式输入接地方式制冷原理与技术3 3）主机系统的接地主机系统的接地为了防止干扰，提高可靠性。为了防止干扰，提高可靠性。几种主机接地方式几种主机接地方式全机一点接地全机一点接地：主机外壳接地，机芯浮空：主机外壳接地，机芯浮空：如图如图5-48所示。所示。制冷原理与技术制冷原理与技术6 6供电技术供电技术电电网网的的干干扰扰，频频率率的的波波动动将将直直接接影影响响到到计计算算机机系系统统的的可可靠靠性性与与稳稳定定性性。另另外外，计算机的供电不允许中断。计算机的供电不允许中断。因此，必须采取电源保护措施，因此，必须采取电源保护措施

21、，防止电源干扰，保证不间断供电。防止电源干扰，保证不间断供电。制冷原理与技术1 1）供电系统的一般保护措施供电系统的一般保护措施 2 2）电源异常的保护措施）电源异常的保护措施过程计算机的供电不允许中断，为此，可采用过程计算机的供电不允许中断，为此，可采用不间断电源不间断电源UPS，其原理如图，其原理如图5-50所示。所示。图图5-49计算机一般供电框图计算机一般供电框图制冷原理与技术制冷原理与技术5.2.4 5.2.4 计算机计算机PIDPID控制技术在制控制技术在制冷空调系统中的应用冷空调系统中的应用以往以往采用双位和比例调节器。采用双位和比例调

22、节器。现在现在采用更先进的控制规律和控制方采用更先进的控制规律和控制方法。如：法。如：PID PID控制规律控制规律特点特点原理简单，易于工程实现，原理简单，易于工程实现，且鲁棒性强，适用面广。且鲁棒性强，适用面广。制冷原理与技术1.1.数字数字PIDPID控制算法控制算法其传递函数形式为：其传递函数形式为：Kp为增益，为增益，Kp=1/，Ti为积分时间，为积分时间，Td为微分时间，为微分时间，u为控制量，为控制量，e为被控量为被控量y与与给定值给定值r的偏差。的偏差。（5-104）制冷原理与技术用用计计算算机机实实现现PIDPID控控制制算算式式，必必须须把把微微

23、分分方程式（方程式（5-1045-104）离散化，改写成差分方程。）离散化，改写成差分方程。（5-106）（5-107）其中，其中，T为采样周期（或控制周期）；为采样周期（或控制周期）；n为采样序号。为采样序号。制冷原理与技术将式（将式（5-1065-106）和（）和（5-1075-107）代入式（）代入式（5-5-104104），可求得差分方程：），可求得差分方程：（5-108）其中，其中，u(n)为第为第n时刻的控制量。时刻的控制量。PID算法算法位置型位置型增量型增量型制冷原理与技术位置型位置型PID算式的调节动作是连续的算式的调节动作是连续的增增量量型型P

24、ID算算式式考考虑虑控控制制器器的的输输出出非非位位置置式式，而采用增量式。求而采用增量式。求n时刻控制量的增量为：时刻控制量的增量为：（5-109）其中，称之为比例增益（放大系数）；称之为积分增益；,称之为微分增益。制冷原理与技术第第n时刻的实际控制量为：时刻的实际控制量为：(5-110)为了程序编制方便，也可将（为了程序编制方便，也可将（5-1095-109）式整理成）式整理成如下形式：如下形式：(5-111)增量型增量型PIDPID算式优点算式优点程序编制简单程序编制简单历史数据可以递推使用历史数据可以递推使用占用存储单元少占用存储单元少运算速度快运算速度快制冷原理

25、与技术理想微分理想微分PIDPID控制的实际控制效果并不理控制的实际控制效果并不理想，见图想，见图5-535-53。因此，在实际应用中，通常采。因此，在实际应用中，通常采用含有实际微分的用含有实际微分的PIDPID控制算式。控制算式。在计算机直接数字控制系统中，通在计算机直接数字控制系统中，通常是采用以下三种实际微分常是采用以下三种实际微分PIDPID控制器。控制器。图图5-53PID数字控制器的阶跃响应数字控制器的阶跃响应制冷原理与技术1 1）实际微分）实际微分PIDPID控制算式之一控制算式之一该算式的传递函数为：该算式的传递函数为：(5-112)其中，其中，Kp为比

26、例增益，为比例增益，Ti为积分时间，为积分时间，Td为微为微分时间，分时间，Kd为微分增益。为微分增益。为了便于编写程序，可用图为了便于编写程序，可用图5-54的框图来表示式的框图来表示式（5-112）。）。制冷原理与技术图5-54 算法之一的框图制冷原理与技术实际程序编制用的增量型差分方程式为：实际程序编制用的增量型差分方程式为：(5-113)(5-114)(5-115)(5-116)(5-117)(5-118)其中其中ud(n)和和ud(n-1)分别为实际微分环节第分别为实际微分环节第n、n-1个采样时刻的输出。个采样时刻的输出。制冷原理与技术2 2

27、）实际微分实际微分PIDPID控制算式之二控制算式之二该算式是带一阶惯性迟延滤波器的该算式是带一阶惯性迟延滤波器的PID控制器，控制器，其传递函数为：其传递函数为：(5-119)为了便于编写程序将式（5-119）用框图来表示，见图5-55。制冷原理与技术微分作用的输出差分方程为微分作用的输出差分方程为 (5-120)其中积分作用的输出差分方程为：积分作用的输出差分方程为：(5-121)其中,制冷原理与技术比例作用的输出差分方程为：比例作用的输出差分方程为：(5-122)将式将式(5-121)加式加式(5-122)，得位置型，得位置型PID算式为：算式为：(5-123

28、)通过上述推导，可得式（通过上述推导，可得式（5-109）的增量型）的增量型递推差分方程式为：递推差分方程式为：制冷原理与技术（5-124）制冷原理与技术理理想想微微分分PID数数字字控控制制器器和和实实际际微微分分PID数数字字控控制制器器的的阶阶跃跃响响应应如如图图5-53所所示示，比比较较这这两两种种PID数数字字控控制制器器的的阶跃响应，阶跃响应，1）理想微分理想微分PID数字控制器的控制品质较差。数字控制器的控制品质较差。2 2）实际微分实际微分PID数字控制器的控制品质较好。数字控制器的控制品质较好。制冷原理与技术2.2.数字数字PIDPID控制

29、算法的改进控制算法的改进在在PIDPID控制中，积分作用是消除残差，为控制中，积分作用是消除残差，为了提高控制性能，对积分项可采取以下四条了提高控制性能，对积分项可采取以下四条改进措施。改进措施。1）积分分离）积分分离2）抗积分饱和）抗积分饱和3 3）梯形积分）梯形积分4 4）消除积分不灵敏区）消除积分不灵敏区制冷原理与技术1 1）积分分离）积分分离采采用用积积分分分分离离措措施施，即即偏偏差差e(n)e(n)较较大大时时，取取消消积积分分作作用用；当当偏偏差差e(n)e(n)较较小小时时，才才将将积积分分作作用用投投入入。即：即：当当时，用时，用PD控制；控制；当当时，用

30、时，用PID控制。控制。积分分离值积分分离值应根据具体对象及要求确应根据具体对象及要求确定。若定。若值过大，达不到积分分离的目的；值过大，达不到积分分离的目的；若若值过小，一旦被控量值过小，一旦被控量y y无法进入积分区，无法进入积分区，只进行只进行PDPD控制，将会出现残差（见图控制，将会出现残差（见图5-565-56）。）。制冷原理与技术图5-56 积分分离曲线图 5-57 两种积分形式制冷原理与技术2 2）抗积分饱和）抗积分饱和如果执行机构已到极限位置仍然不能消除偏差时，如果执行机构已到极限位置仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管计算由于积分作用，尽管计算P

31、ID差分方程式所得的运算结差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，而执行机构已无相应的动作。果继续增大或减小，而执行机构已无相应的动作。3 3）梯形积分梯形积分为了减少残差，应提高积分项的运算精度。可将为了减少残差，应提高积分项的运算精度。可将矩形积分改为梯形积分（见图矩形积分改为梯形积分（见图5-57），梯形积分的计），梯形积分的计算式为：算式为：(5-129)使超调量增加，控制使超调量增加，控制品质变坏。品质变坏。措施措施对运算出的控制量对运算出的控制量u(n)限幅，同时把限幅，同时把积分作用切除掉。积分作用切除掉。制冷原理与技术4 4）消除积分不灵敏区）消除积分不灵敏区 P

32、IDPID数数字字控控制制器器的的增增量量型型PIDPID算算式式（5-1095-109）中积分作用的输出为：中积分作用的输出为：(5-130)由于计算机字长的限制，当运算结果小于字长所由于计算机字长的限制，当运算结果小于字长所能表示的精度时，计算机就将此数作为能表示的精度时，计算机就将此数作为“零零”丢丢掉。掉。uui i(n(n）容易出现小于字长的精度而丢数，容易出现小于字长的精度而丢数，此时也就无积分作用，这就称为积分不灵敏区。此时也就无积分作用，这就称为积分不灵敏区。制冷原理与技术为为了了消消除除积积分分不不灵灵敏敏区区，通通常常采采用用以以下下措措施施:(5-132)直

33、直到到累累加加值值S Si i大大于于时时,才才输输出出S Si i，同同时时把把累累加加单单元元清清零零，其其程程序序流流程程如如图图5-585-58所所示。示。增增加加A AD D转转换换位位数数，加加长长运运算算字长，这样可提高运算精度；字长，这样可提高运算精度；当积分项当积分项uui i(n)(n)连续出现小连续出现小于输出精度于输出精度的情况时，不要把它们作为的情况时，不要把它们作为“零零“舍掉，而是把它们一次次累加起来舍掉，而是把它们一次次累加起来制冷原理与技术图图5-58消除积分不灵敏区程序流程消除积分不灵敏区程序流程制冷原理与技术微分项是微分项是P

34、IDPID数字控制器中响应最敏感数字控制器中响应最敏感的一项应尽量减少数据误差和噪声，以消的一项应尽量减少数据误差和噪声，以消除不必要的扰动。为此，可作以下二项改除不必要的扰动。为此，可作以下二项改进。进。1)偏差平均偏差平均2)测量值微分测量值微分制冷原理与技术5.2.5 5.2.5 现代控制理论在制冷空调现代控制理论在制冷空调系统中的应用系统中的应用随着计算机控制技术的不断发展，现代随着计算机控制技术的不断发展，现代控制理论也越来越多地被应用于制冷空调控制理论也越来越多地被应用于制冷空调系统中，包括模糊控制、自适应控制等。系统中，包括模糊控制、自适应控制等。这些先进控制技术

35、的引入，使这些先进控制技术的引入，使得制冷空调系统实现了智能化，得制冷空调系统实现了智能化，系统运行更节能，也更接近于人系统运行更节能，也更接近于人们的实际需要。们的实际需要。制冷原理与技术1)1)以舒适度为控制目标以舒适度为控制目标的空调系统的控制的空调系统的控制舒适度舒适度PMV（PredictedMeanVote）是被应）是被应用于空调系统控制的基本舒适度评价参数。用于空调系统控制的基本舒适度评价参数。影响影响PMV的主要因素包括：的主要因素包括：人体的活动量人体的活动量着衣量着衣量室内外温度室内外温度湿度湿度气流的强度、方向以及辐射热的大小气流的强度、方向以及辐射热的大

36、小制冷原理与技术PMV能够通过公式（能够通过公式（5-135）表达。）表达。（5-135）当当PMV为零时，人们的平均不满意为零时，人们的平均不满意率为率为5%，通常控制，通常控制PMV在在0.5范围内范围内波动时，能够满足人们对舒适性要求。波动时，能够满足人们对舒适性要求。其中，其中，M为活动量（为活动量（kcal/h）；）；A为人为人体的表面积（体的表面积（m2）；）；L为根据为根据Fanger舒适舒适公式计算的人体热负荷（公式计算的人体热负荷（kcal/m2h）。）。制冷原理与技术表5-5 PMV热舒适表PMV+3+2+10-1-2-3人类热感觉太热热微热适中微

37、凉凉冷PPD（%）100752552575100 制冷原理与技术下面以列车空调控制系统为例，介绍一个以下面以列车空调控制系统为例，介绍一个以PMV舒适度为目标的室内被控温度的设定方法。舒适度为目标的室内被控温度的设定方法。列车空调系统见图列车空调系统见图5-59 其制冷系统见图其制冷系统见图5-60。该控制系统的框图见图该控制系统的框图见图5-61设定室内温度与环境参数的关系见图设定室内温度与环境参数的关系见图62-64 制冷原理与技术制冷原理与技术制冷原理与技术图5-62 室外温度对室内设定温度的影响制冷原理与技术图4-63

38、室外平均辐射温度对设定温度的影响制冷原理与技术图5-64 空气的相对湿度对室内设定温度的影响制冷原理与技术在舒适空调系统的控制中，目前更多地引入了神神经网络经网络与模糊控制模糊控制等智能控制方法。图图5-65显示舒适空调控制系统功能设置。制冷原理与技术图图5-66 采用神经网络计算空调个体用户的PMV 制冷原理与技术图图5-67 传统空调控制系统与舒适空调控制系统的房间温度设定值对比制冷原理与技术图图5-68 传统空调控制系统与舒适空调控制系统PMV值变化规律对比制冷原理与技术图图5-69 两种系统控制下冷

39、水盘管冷量消耗对比事实上，在解决空调系统的热舒适控事实上，在解决空调系统的热舒适控制问题上，制问题上，模糊控制模糊控制方法更加适用。方法更加适用。制冷原理与技术2.2.以高效节能为目标的制冷系统的以高效节能为目标的制冷系统的控制控制在系统的控制中就加入一系列的自适应控在系统的控制中就加入一系列的自适应控制与智能控制方法，与常规控制系统相比，制与智能控制方法，与常规控制系统相比，能够达到更高的能效比。能够达到更高的能效比。机组中普遍采用的智能控制方法包括以机组中普遍采用的智能控制方法包括以下几种：下几种：1)采用变频器并应用现代控制理论控制采用变频器并应用现代控制理论控制2)控制

40、压缩机的启动负载控制压缩机的启动负载3)实施冷量优先控制，避免系统不必实施冷量优先控制，避免系统不必要的故障停机要的故障停机。制冷原理与技术1)采用变频器并应用现代控制理采用变频器并应用现代控制理论控制论控制压缩机连续地调节冷量的输出压缩机连续地调节冷量的输出下面我们叙述一个家用分体式变频空下面我们叙述一个家用分体式变频空调系统模糊控制的实现过程。调系统模糊控制的实现过程。常规的节流元件常规的节流元件-热力膨胀热力膨胀阀的调节方式阀的调节方式节流控制元件电子膨胀阀节流控制元件电子膨胀阀能达到能达到要求要求达不到要求达不到要求制冷原理与技术模糊控制系统的方框图见图

41、模糊控制系统的方框图见图5-70 变频压缩机控制实现了冷量的连续调节变频压缩机控制实现了冷量的连续调节使得被控温度波动更小使得被控温度波动更小满足了人们对于热舒适性的需要满足了人们对于热舒适性的需要实现了系统的高效节能。实现了系统的高效节能。制冷原理与技术目前生产的变速驱动的离心式机组具有目前生产的变速驱动的离心式机组具有一个冷量控制板。一个冷量控制板。这个冷量控制板具有智能化的自适应这个冷量控制板具有智能化的自适应控制功能。控制功能。制冷原理与技术 2)2)控制压缩机的启动负载控制压缩机的启动负载为防止螺杆式、离心式压缩机在机组初为防止螺杆式、离心式压缩机在机组

42、初始起动的短时间内，负载上升过快始起动的短时间内，负载上升过快控制压缩机启动时负载的上升速度。控制压缩机启动时负载的上升速度。使冷水温度缓慢地达到控制点。使冷水温度缓慢地达到控制点。可以延长压缩机的使用寿命可以延长压缩机的使用寿命可以减小机组运行过程中的电可以减小机组运行过程中的电力需求量。力需求量。制冷原理与技术（3 3）实施冷量优先控制实施冷量优先控制,避免系避免系统不必要的故障停机统不必要的故障停机在在大大型型机机组组的的控控制制中中，出出现现某某些些异异常常工作情况时工作情况时系系统统不不会会立立即即关关机机，而而对对压压缩缩机机的的移动滑阀进行控制移动滑阀进行控制从而

43、控制了压缩机的能量从而控制了压缩机的能量如如果果异异常常工工作作情情况况不不能能因因此此而而消消除除，系统才会关机报警，以待检修。系统才会关机报警，以待检修。制冷原理与技术5.2.6 5.2.6 单片机在制冷空调系统中单片机在制冷空调系统中的应用的应用大型的机组大型的机组PLC控制控制小型的机组小型的机组大多采用单片机大多采用单片机实现了机组的智能控制实现了机组的智能控制节约控制系统的制作费用节约控制系统的制作费用单片机在制冷空调中的应用单片机在制冷空调中的应用制冷原理与技术制冷原理与技术图图5-76 遥控中断服务程序流程(实现解码过程)制冷原

44、理与技术单片机控制软件的主程序流程图见图单片机控制软件的主程序流程图见图5-77。软件采用软件采用模块结构模块结构，由一个主程序和若干子，由一个主程序和若干子程序组成。主程序通过调用各个子程序来完程序组成。主程序通过调用各个子程序来完成所有的空调控制器功能。其中，初始化子成所有的空调控制器功能。其中，初始化子程序完成单片机端口、控制寄存器、程序完成单片机端口、控制寄存器、RAM单单元的初始设定工作元的初始设定工作。单片机还可实现循环风功能、定时单片机还可实现循环风功能、定时运行功能、睡眠功能以及自动除霜功运行功能、睡眠功能以及自动除霜功能等。能等。制冷原理与技术图5-77

45、主程序流程图制冷原理与技术5.2.5 PLC5.2.5 PLC在制冷空调系统中的应用在制冷空调系统中的应用 PLC是一种计算机控制系统是一种计算机控制系统中央处理器电源编程器输入接口输出接口图5-78 PLC的基本组成制冷原理与技术与其他控制器相比与其他控制器相比PLCPLC具有独特的优点：具有独特的优点：与继电器控制相比较与继电器控制相比较继电器继电器控制逻辑采用硬接线逻辑控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等，组合成控制逻辑后动作等，组合成控制逻辑。缺点缺点连线多

46、而复杂、体积大、功耗大连线多而复杂、体积大、功耗大灵活性和扩展性很差灵活性和扩展性很差PLCPLC灵活性和扩展性好灵活性和扩展性好,功耗小。功耗小。制冷原理与技术与工业控制计算机相比较与工业控制计算机相比较工业控工业控制计算机制计算机缺点缺点优点优点具有丰富的软件支持具有丰富的软件支持以编制出生动的动画图象以编制出生动的动画图象运行速度快运行速度快软件编制复杂软件编制复杂价格高价格高抗干扰能力不如抗干扰能力不如PLC强强制冷原理与技术与单板计算机相比较与单板计算机相比较单板单板计算机计算机优点优点结构简单结构简单使用方便使用方便价格较便宜价格较便宜一般用于数字

47、采集和工业控制一般用于数字采集和工业控制，不是不是专门针对工业现场的自动化控制而设计专门针对工业现场的自动化控制而设计缺点缺点抗干扰能力差抗干扰能力差编程复杂不宜掌握编程复杂不宜掌握不如不如PLC可靠可靠制冷原理与技术由由PLCPLC与触摸控制屏组成的制冷空调机组的控制系统与触摸控制屏组成的制冷空调机组的控制系统PLC所实现的功能可以划分为所实现的功能可以划分为：检测功能检测功能记忆功能记忆功能预报功能预报功能执行功能执行功能能够做到一键开机、一键关机能够做到一键开机、一键关机能够实现机组的能量调节、轻故障自动处理能够实现机组的能量调节、轻故障自动处理与重故障报警、

48、开停机程序控制等功能与重故障报警、开停机程序控制等功能与常规的控制系统相比与常规的控制系统相比：可以实现包括自适应控：可以实现包括自适应控制、模糊控制在内的更复杂的调节控制规律、改制、模糊控制在内的更复杂的调节控制规律、改善调节品质、提高机组运行的经济性。善调节品质、提高机组运行的经济性。制冷原理与技术为实现机组运行状态的监视、参数的控制、为实现机组运行状态的监视、参数的控制、故障的诊断以及安全保护等功能，故障的诊断以及安全保护等功能，PLC必须必须对机组各部件中的主要参数进行检测与显示。对机组各部件中的主要参数进行检测与显示。PLC系统与常规的控制系统存在的一个系统与常规的

49、控制系统存在的一个较大的不同点在于它可以较大的不同点在于它可以记录以往的运行记录以往的运行数据，实现记忆功能数据，实现记忆功能。记忆功能记忆功能机组资料的存储机组资料的存储以往运行数据的记录以往运行数据的记录这样才能更好地实施机组的管理、进行运行这样才能更好地实施机组的管理、进行运行经验的总结以及机组运行趋势的分析和判断。经验的总结以及机组运行趋势的分析和判断。制冷原理与技术PLCPLC的故障诊断方式分为两种：的故障诊断方式分为两种：2）间接诊断：）间接诊断：1）直接诊断）直接诊断：通过对机组主要运行参数通过对机组主要运行参数的采集，将的采集，将采样值与设定值或规定值进行比较，得

50、采样值与设定值或规定值进行比较，得出相应的结论。出相应的结论。通过对机组主要运行参数进行采集，根据这通过对机组主要运行参数进行采集，根据这些运行数据及历史运行数据进行综合计算、些运行数据及历史运行数据进行综合计算、分析，判断机组异常工作或将要发生异常的分析，判断机组异常工作或将要发生异常的设备或部件，实现故障预报的功能。设备或部件，实现故障预报的功能。制冷原理与技术可以实现远程监测功能，可以实可以实现远程监测功能，可以实现与其它计算机的连接与通讯，现与其它计算机的连接与通讯，实现远程监控。实现远程监控。PLC的作用的作用与常规的控制器相同，与常规的控制器相同，PLC可实可实现机组所

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