一種基於模糊控制的中央空調節能控制櫃的製作方法

2023-07-22 01:28:42

本實用新型涉及一種中央空調控制櫃，尤其涉及一種基於模糊控制的中央空調節能控制櫃。

背景技術：

中央空調系統結構複雜，能源消耗量大，有數據顯示中國建築能耗約佔社會總能耗量的30％左右，中央空調系統作為建築中的能源消耗大戶，其消耗的能耗量佔建築總能耗的50％-70％。

中央空調系統涉及部件多，系統中多迴路耦合，具有多變量、非線性、大滯後性等特點，使得實現中央空調系統的智能化控制難度增加。

採用經典PID控制算法加變頻器或者調速裝置是控制中央空調系統中電機轉速提高中央空調系統能源利用率的有效手段，有著控制精度高、穩定性好等優點。但是PID控制算法也存在的較大的缺陷，主要是因為該控制方式的主要設定參數即比例係數P、積分係數D和微分係數I一般都是在設備調試時通過經驗法得到，然後一直保持在實際運行中，相對固定，當邊界條件發生變化時，無法隨著實際的情況進行相應改變，適用於數學模型相對清晰的系統。

模糊控制是利用模糊數學的基本思想和理論的控制方法，是以模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎的一種計算機數字控制技術，模糊控制實質上是一種非線性控制，從屬於智能控制的範疇。

模糊控制器則是利用電子元件將模糊控制方法應用於工業系統的設備，目前模糊控制器一般使用專用模糊晶片，結合輸入信號進行實時模糊推理與決策運算並輸出控制信號。

目前，將模糊控制器應用於中央空調節能控制的較少，即使有，其應用也較為簡單，難以實現真正的節能效果；另外，現有的中央空調沒有對用戶冷熱偏好進行區分對待的功能，導致能源浪費或舒適度降低；現有中央空調也沒有檢測風道出風口風速，而是直接以風機轉速為參考標準，忽略了過濾器對風速的影響，降低了空調的節能性和舒適度。

技術實現要素：

本實用新型的目的就在於為了解決上述問題而提供一種基於模糊控制的中央空調節能控制櫃。

本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的：

一種基於模糊控制的中央空調節能控制櫃，包括工控機、PLC及其擴展模塊、觸控螢幕和溫度傳感器，所述PLC及其擴展模塊分別與所述工控機、所述觸控螢幕和所述溫度傳感器對應連接，所述PLC及其擴展模塊的控制輸出端與變頻器的控制輸入端連接，所述變頻器用於向中央空調的風機和水泵輸出變頻控制信號；所述中央空調節能控制櫃還包括用於檢測所述中央空調的風道出風口風速的風速傳感器和設於所述中央空調節能控制櫃的櫃體上的表示正常選擇的第一按鍵、表示偏熱選擇的第二按鍵、表示偏冷設置的第三按鍵，所述工控機內設有模糊控制器，所述風速傳感器的信號輸出端與所述PLC及其擴展模塊的風速信號輸入端連接，所述第一按鍵的信號輸出端、所述第二按鍵的信號輸出端、所述第三按鍵的信號輸出端分別與所述工控機的按鍵信號輸入端連接。

作為優選，所述風速傳感器包括底座、LED燈、遮光板、外置觸片、彈性體、外罩和PSD傳感器，所述彈性體、所述LED燈和所述外罩分別設置在所述底座上，用於感應氣流的所述外置觸片安裝在所述彈性體上且其外端置於所述外罩外，所述遮光板設置於所述LED燈的上方，所述遮光板與所述外置觸片連接，所述遮光板上設有用於光通過的通孔，所述PSD傳感器設置於所述外罩的內壁並位於所述LED燈的上方；所述PSD傳感器的信號輸出端與所述PLC及其擴展模塊的風速信號輸入端連接。這種風速傳感器利用外置觸片感應氣流，並利用遮光板與外置觸片之間的聯動改變PSD傳感器接收到的LED光接收量，從而得到氣流變化信息，根據常規數據轉換即可獲得風速信息。

具體地，所述PSD傳感器為一維PSD傳感器。

進一步，所述中央空調節能控制櫃還包括乙太網交換機，所述觸控螢幕通過所述乙太網交換機與所述PLC及其擴展模塊連接，乙太網交換機採用TCP/IP協議保證數據的可靠性。

本實用新型的有益效果在於：

本實用新型將模糊控制器應用於中央空調節能控制，並結合用戶冷熱偏好選擇進行區別對待，真正實現了節能效果，並提高了體感舒適度；通過風速傳感器實時檢測風道出風口風速，避免了過濾器對風速的影響，提高了空調的節能性和舒適度，而且利於用戶了解過濾器堵塞情況，便於及時清洗過濾器。

附圖說明

圖1是本實用新型所述基於模糊控制的中央空調節能控制櫃的電路原理框圖；

圖2是本實用新型所述風速傳感器的剖視結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：

如圖1所示，本實用新型所述基於模糊控制的中央空調節能控制櫃包括工控機、PLC及其擴展模塊、觸控螢幕、溫度傳感器、用於檢測中央空調的風道出風口風速的風速傳感器、設於中央空調節能控制櫃的櫃體上的表示正常選擇的第一按鍵、表示偏熱選擇的第二按鍵、表示偏冷設置的第三按鍵和乙太網交換機，PLC及其擴展模塊分別與工控機、觸控螢幕和溫度傳感器對應連接，PLC及其擴展模塊的控制輸出端與變頻器的控制輸入端連接，變頻器用於向中央空調的風機和水泵輸出變頻控制信號，工控機內設有模糊控制器，風速傳感器的信號輸出端與PLC及其擴展模塊的風速信號輸入端連接，第一按鍵的信號輸出端、第二按鍵的信號輸出端、第三按鍵的信號輸出端分別與工控機的按鍵信號輸入端連接，觸控螢幕通過所述乙太網交換機與PLC及其擴展模塊連接。

如圖2所示，所述風速傳感器包括底座7、LED燈6、遮光板3、外置觸片1、彈性體4、外罩5和一維PSD傳感器2，彈性體4、LED燈6和外罩5分別設置在底座7上，用於感應氣流的外置觸片1安裝在彈性體4上且其外端置於外罩5外，遮光板3設置於LED燈6的上方，遮光板3與外置觸片1連接，遮光板3上設有用於光通過的通孔，一維PSD傳感器2設置於外罩5的內壁並位於LED燈6的上方；一維PSD傳感器2的信號輸出端與PLC及其擴展模塊(見圖1)的風速信號輸入端連接。

如圖1和圖2所示，應用時，用戶根據自己的冷熱偏好選擇第一按鍵、第二按鍵或第三按鍵按下，如果不選擇，則默認選擇第一按鍵，工控機內的模糊控制器根據溫度信號、風速信號和用戶冷熱偏好信號，通過常規的模糊控制算法，計算出所需的風機和水泵轉速參數，並將其對應的控制信號通過PLC及其擴展模塊傳輸給變頻器，並通過變頻器控制風機和水泵的轉速，調節氣流和溫度，在實現提高舒適度效果的同時節約電能。

說明：上述模糊控制器的算法及相關控制過程均為現有常規技術，不是本實用新型的創新方案和保護對象。

上述實施例只是本實用新型的較佳實施例，並不是對本實用新型技術方案的限制，只要是不經過創造性勞動即可在上述實施例的基礎上實現的技術方案，均應視為落入本實用新型專利的權利保護範圍內。