日立变频多联式中央空调的控制系统
专题：百年日立
一、变频多联机的控制策略
变频多联机的特点是一台室外机拖带多个室内机，室内机之间存在耦合，每个室内机相互影响，如果一个室内机工况发生了变化，将会影响其他室内机工作的稳定性。而且，变频多联机的室内机一般具有自由组合、数量不确定的特点，同样能力的室内机之间具有任意变更的特点，因此，对控制策略提出了更高的要求，室内机和室外机必须要独立控制，而不能作为一个整体，并且控制系统必须具有解耦功能、随意移植和扩展性。但是同时，室内外机之间又是相互联系的，数据信息相互交换，各种条件相互制约，在系统的协调下工作，即室内外机虽然是互相独立的控制系统，但是它们之间通过制冷循环参数的变化进行协调工作。
变频多联机控制系统的首要任务是如何设计控制策略和算法来保证变频多联机系统稳定、安全、高效的运行；其次，要保证室内温度具有一定的精度。根据变频多联机的这些特殊要求，控制系统的设计只能采用基于现场总线技术的分散式控制系统。室内机和室外机分别设有自治的控制系统，即对室内机和室外机分别进行独立的控制。
室内机控制系统的目的是保持每个房间的室内温度(即室内机的能力与室内负荷相匹配)，而室内机的风量一般由用户设定，控制系统无法改变，控制变量只能是室内机电子膨胀阀的开度，通过电子膨胀阀的控制完成室内机能力或室内温度的控制。日立的做法(三位一体的温控技术)是：根据室内机回风温度与设定温度的差值划定不同的温差区间，在不同的区间内设定不同的过热度目标值。在同一时刻，采用蒸发器过热度的控制(或出风和回风温差控制)进行电子膨胀阀开度的粗调，然后再根据压缩机排气过热度控制对开度值进行修正。当室内机电子膨胀阀的控制使得蒸发器过热度、出风和回风温差保持在设定范围内后，室内机电子膨胀阀的控制转变为仅控制排气过热度。采用排气过热度作为控制目标可以将温度控制有机结合在一起，使得控制算法的制定更为简洁，而且更有效地保护压缩机的运行安全。
室外机控制系统的主要任务是保证压缩机容量的输出与室内机的能力总和相匹配。实际运行时，室外机通过室外电子膨胀阀的开度、压缩机的运转频率f和台数，以及室外机风扇的转速的控制完成室外机能力的输出控制。日立多联机在室外机控制运行中，有很多独特之处，以制热除霜为例，常见多联机采用TT除霜模式，即除霜参数只是参考了时间(Time)、室外温度传感器和热交换器传感器温度(Temperature)，而日立采用专利的压力除霜模式(PTT除霜模式)在TT除霜模式的基础上，创新的引入了压力传感器来感测压力信号(Pressure)，通过压力、温度和时间参数进行变参数除霜，更准确把握除霜时机，避免室外机制热运行频繁结霜，除霜所需时间短，确保了冬季制热效果。同时通过室外机风扇转速、室外机的运行压力、电子膨胀阀开度结合压缩机的变频控制，进行最优循环控制，延缓了室外换热器结霜的形成，并且使结霜减少，只有普通除霜模式的1/3。
综上，变频多联机控制系统是一种功能完全分散的控制系统，各组成部分完全通过通讯线进行信息的传递。这种控制系统也为室内机完全独立控制和室内机与室外机灵活组合提供了可靠的通讯保障。
二、现场总线技术及日立H-LINK通讯配线系统
基于通讯速率、可靠性和成本等方面的考虑，在变频多联机中多采用经济可靠的HOMEBUS现场总线(双绞线通讯介质)。通过双绞线最多可将128台空调室内机、16台室外机连接起来组成一个通讯网络，日立将这样一个由空调室内、外机和双绞通讯线组成的通讯系统命名为H-LINK系统，如图2-1所示：
图 2-1 H-LINK系统
个别控制和集中控制在用户独立控制空调室内机运行时，通常使用有线控制器、无线遥控器等现场控制器等进行控制。当全部或部分空调系统需要集中控制时，可采用日立中央控制器(对较小规模空调系统)或CS-NET空调管理系统(对较大规模空调系统)进行集中统一管理。
在CS-NET空调管理系统中，通过网关HARC，最多可将已连接为H-LINK系统的128台室外机和1024台室内机连接至空调系统管理电脑，在管理电脑上可对全部空调进行方便快捷、简明直观的监视和控制操作，并可实现空调按设定日程运转、房间遥控器使用权限设置等强大管理功能。通过因特网，还可以实现空调的网络远程监控功能。
日立H-LINK系统(第一代)的主要特点：
l 一个H-LINK系统中室内机最多不能超过128台，室外机最多不能超过16台。所有控制线加起来不能超过1000米
l 控制线为截面积大于0.75mm2的2芯双绞线。
l 控制线无极性
l 在运用中央控制器(PSC-5S)或CS-NET进行集中控制时,空调控制线需要连接成H-LINK系统, 集中控制设备在离控制室最近的H-LINK配线上引线即可。
CS-NET系统(第一代)的主要功能：
◆ 空调系统运行状态监视 ◆ 房间遥控器操作权限管理
◆ 空调系统控制 ◆ 空调运行日程管理
◆ 空调运行数据记录 ◆ 故障报警功能
日立电费分户计量系统：
中央空调用电管理和节能一直是行业内的热点问题，为此日立在空调管理系统的基础上开发出了电费分户计量系统。该系统由自动抄表系统和空调管理系统共同组成，以室内/室外机的运转时间、能力大小、电子膨胀阀开度值等运转数据为分配依据，分户计量软件把电能表(安装于空调机组电源线上)所测的总耗电量分配到各台室内机上去。
其主要特点：
● 可实时对电费进行精确计算
● 可以按小时实时查看用户的电费
● 按用电量峰、平、谷电价不同的复费率计量电费
日立电费分户计量系统图
三、网络远程控制和楼宇自控管理
日立变频多联机通过网关HARC-BX和HC-A64BNP，可与Lonworks和BACnet等开放式协议的BA系统自由对接，也可以通过提供RS-485接口网关(HLRSCON)、开放网关通讯协议的方式接入BA或智能家居系统，每种网关都可以连接64台室内机。
通过这些网关，BA可以实现——
①.实时监视空调机组运行状态及参数；
②.向对象空调机组发出操作命令。
以通过HARC-BX网关实现与LonWorks协议的BA系统通讯为例，楼宇的中央监控装置能够对多联机空调进行以下功能操作，极大方便了业主对于空调的管理和控制。
● 监视运行状态 / 控制开关机设定
● 监视和控制运转模式设定
● 监视和控制温度设定
● 监视和控制风量设定
● 监视和控制风向设定
● 监视报警和报警代码
● 遥控器控制许可 / 禁止设定
● 控制全部开关设定
● 监视室内实际温度和室外温度
集中控制和远程控制示意图
日立变频多联机强大的控制体系有力保障了系统连续、安全、高效的运行，为客户创造舒适健康的空间环境。日立在多联机智能化集中控制和管理方面的发力，为消费者提供更为便捷可控的操作系统，更为重要的，通过智能化系统的应用，逐步改变消费者的使用习惯和使用方式，引导消费者在节能领域的不断进步！
