摘 要：benwenzhuyaojieshaotaidajidianchanpinzaizhongyangkongtiaohengwenxitongshangdezhengtijiejuefangan。xitongtongguojiangbingshuifamendekaidunarukongzhijiagouzhongyishishidetiaojiebingshuideliuliang，peihewenkongqishangdePID 運算可對馬達轉速及冰水閥的開度做相互配合完成定溫控製的目的。係統運行證明：台達產品安全穩定，性價比高，值得業界推廣。

關鍵詞：中央空調  溫控器  PID  台達HMI

Abstract: This paper mainly introduces the whole solution of Delta electromechanical products in central air-condition’s constant temperature system.The control system puts ice water valve’s opening in control frame to regulate ice water’s flux timly.At the same time the system can match the motor’s rotate speed and ice water valve’s opening so that it can fulfill the system’s constant temperature control based on temperature controller’s PID operation.The operation practice proves that Delta products can work with good performance and stability, so it’s worth being widely spread. 

Key words: Central air-condition; Temperature controller; PID; Delta HMI

    zaidalouhuochangfangdezhongyangkongtiaoxitongzhong，dabufendejiagoushiyoubingshuizhujizhizaobingshuihouzailiujinggequyudesongfengxiangsongchulengkongqi。yibanchuantongdekongzhishang

，shiyibianpinqiduisongfengxiangmadazuobianpin(變轉速)的de控kong製zhi，以yi控kong製zhi出chu風feng量liang的de大da小xiao。而er單dan使shi用yong風feng量liang的de調tiao節jie是shi無wu法fa達da到dao恒heng溫wen的de要yao求qiu，隻zhi能neng適shi時shi的de減jian低di轉zhuan速su以yi減jian少shao冷leng房fang出chu力li及ji降jiang低di馬ma達da本ben身shen電dian能neng的de浪lang費fei。因yin此ci恒heng溫wen控kong製zhi上shang，則ze必bi需xu同tong時shi把ba冰bing水shui閥fa門men的de開kai度du一yi起qi納na入ru控kong製zhi架jia構gou中zhong以yi適shi時shi的de調tiao節jie冰bing水shui的de流liu量liang
，此ci時shi再zai配pei合he溫wen控kong器qi上shang的dePID 運算即可對馬達轉速及冰水閥的開度做相互配合而完成定溫控製的目地。

    台達機電至今已經能為客戶提供PLC控製器、溫度控製器
、計數器
、人機界麵
、變頻驅動器
、伺服驅動器、數shu控kong係xi統tong等deng一yi係xi列lie產chan品pin，可ke以yi向xiang客ke戶hu提ti供gong完wan善shan可ke靠kao的de機ji電dian一yi體ti化hua解jie決jue方fang案an。本ben文wen基ji於yu台tai達da機ji電dian產chan品pin在zai中zhong央yang空kong調tiao恒heng溫wen係xi統tong上shang的de應ying用yong，實shi現xian了le空kong調tiao恒heng溫wen係xi統tong的de良liang好hao控kong製zhi，效xiao果guo良liang好hao
，得de到dao業ye界jie同tong行xing認ren可ke。

    以下是以單一區域(一個樓層或獨立會議室)做恒溫控製
，並且使用最經濟的台達產品架構即可達到人性化的操作接口。係統框架圖如圖1所示：
    

    係統通過上位台達HMI進行控製係統的監控，通過RS485協議連接台達變頻器和溫控器；前者用於驅動送風量，後者用於控製三通冰水閥；這樣通過送風量和冰水閥的調節就可以實現對中央空調恒溫係統的有效控製。

    在(zai)一(yi)般(ban)的(de)傳(chuan)統(tong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)，因(yin)馬(ma)達(da)送(song)風(feng)為(wei)定(ding)頻(pin)出(chu)力(li)，會(hui)造(zao)成(cheng)環(huan)溫(wen)已(yi)到(dao)達(da)設(she)定(ding)溫(wen)時(shi)，仍(reng)輸(shu)出(chu)過(guo)多(duo)冷(leng)房(fang)能(neng)力(li)，造(zao)成(cheng)環(huan)溫(wen)太(tai)低(di)以(yi)致(zhi)人(ren)員(yuan)的(de)舒(shu)適(shi)度(du)不(bu)佳(jia)
，也(ye)造(zao)成(cheng)能(neng)源(yuan)的(de)浪(lang)費(fei)。配(pei)合(he)台(tai)達(da)HMI 及溫控器的使用
，即可提供一個方便的使用接口來精確設定所要的室溫(達小數下一位)，並且藉由溫控器PID 運yun算suan功gong能neng
，適shi度du開kai啟qi閥fa門men的de開kai度du及ji調tiao節jie送song風feng量liang達da到dao恒heng溫wen的de要yao求qiu
，也ye可ke以yi減jian少shao冰bing水shui消xiao耗hao以yi節jie省sheng冰bing水shui機ji的de電dian力li耗hao能neng。因yin此ci藉ji由you小xiao額e的de工gong程cheng及ji材cai料liao費fei用yong即ji可ke達da到dao舒shu適shi環huan境jing及ji每mei日ri節jie能neng的de效xiao果guo。

    於理論的學理上

，馬達的轉速和耗能為3 次方關係
，因此當馬達的頻率由60Hz 降為30Hz 時，此時的耗能隻需1/8。但由於空調環境中有人員產生CO₂ 的問題，因此經驗上通常最低的運轉頻率為不低於30Hz，以達到空氣正常循環的要求。而冰水閥的開度調整可適時調節冰水流量，若是係統中有多部冰水機供應冰水，此時也可利用PLC 程序判斷是否要將部份冰水機卸載以減少多部冰水機連轉所造成的能源浪費。

係統配置如表1所示。

	型號	參數設定
HMI	3.8寸	各係列皆可使用，而3.8寸最為經濟且已符合要求
變頻器	VFD-B	1) 02-00 = 4 (頻率來源由通訊RS485) 2) 02-01 = 3 (運轉指令來源由通訊RS485，Stop 鍵有效) 3) 通訊格式為9600、7、E 、1 即可
溫控器	DTC1000L	1) 設定為冷卻控製 2) 選擇為PID 控製(P=1、I=240、D=0)

 

    由於此係統中未使用到PLC，因此一些簡易的判斷程序，將利用HMI 上的宏來實現，以下將說明畫麵架構及內部中所編寫的宏程序。

(變頻器站號為1，溫控器站號為3)

HMI 畫麵如圖4所示:
    

宏程序:

宏一共分為3 部份，(clock 宏、按鈕on/off 宏及cycle 宏)。

Clock 宏說明: 計算出變頻器的運轉頻率，並寫至變頻器中。

1) 批注

2) 把溫控器H1000(PV 值)讀出放到$100 中供畫麵顯示用)

3) 把溫控H1012(輸出量)讀出放到$102 中。

4) 由於輸出量$102 為小數下一位
，因此除10隻取出整數部份$103 供畫麵顯示用。

5) 批注

6) 當溫控輸出量$102 小於60.0%時
，跳到LABEL1 中，把$150 設為3000(即變頻器運轉頻率為30.00Hz)。由於變頻器最低運行為30Hz，利用此行宏控製住。

7) 若溫控輸出量$102 大於60.0%時，把輸出量*5 傳到$150

中。(當溫控輸出量為60%~100%當中，送風率變化30

~50Hz

，因60Hz 風量太大
，因此最大頻率控製在50Hz)

8) 跳至第11 行。

9) LABEL1 位置。相關宏程序如圖5所示。
     

10) 當溫控輸出量$102 小於60.0%時，變頻器運轉頻率$150 固定為30.00Hz。

11) LABEL2 位置。

12) 把宏程序算出的運轉頻率$150 傳送給變頻器H2001(頻率命令)緩存器來改變設定值。

13) 由於變頻器的頻率設定值$150 為小數下2 位
，因此除100 取出整數部份至$200 中，供畫麵顯示用。

按鈕on/off 宏說明: 按下啟動/停止鈕後，啟動/停止變頻器。啟動畫麵如圖6所示。
     

1) 按鈕型式為交替型，當按鈕為ON 時，啟動 ”編輯

ON 宏”  ，把變頻器中H2000(對驅動器的命令)設為2
，此時變頻器即啟動運轉。

2) 按鈕型式為交替型
，當按鈕為OFF 時，啟動 ”編輯OFF 宏”  ，把變頻器中H2000(對驅動器的命令)設為1，此時變頻器即停止運轉。

Cycle 宏說明: 當變頻器於Run 狀態時，讓風扇產生轉動的動畫來呈現。狀態圖畫麵如圖7所示。

     

1) 讀取變頻器H2101.0(LED Run 燈狀態)，當Run 燈

為ON 時，開始改變風扇的8 張動畫狀態圖。

2) 移至第9 行。

3) LABEL1 位置

4) 當動畫已顯示到第8 張時，跳至LABEL10 位置

把$160=0，以切回第1 張。

5) 還未到第8 張時，$160 的值加1
，以顯示下一張。

6) 移至第9 行。

7) LABEL10 位置

8) 當上方程式已顯示到第8 張時
，程序跳到此處

把$160=0 以切回第一張。

9) LABEL2 位置

    上述的內容中，我們有提到溫控器中的PID 參數分別為P=1，I=240
，D=0 duibingshuifazhixingkongzhihoujikedadaohengwendemude。yuanyinzaiyukongtiaodehuanjingxiangduiyugongyedeshebeishishuyuwendubianhuahenhuanmandexitong，yinciwomenbingbuxuyaoyizhixingAutoTurning 的動作來取得PID 值，而直接透由以下慨念性的

PID 觀念即可手動設定出我們實際的需要。

    於溫控器中的輸出量總合
，是由P 量 + I 量 + D 量 + IOF來取得，而當中的D 量是外亂因素的反應及IOF是預設的基礎輸出量，這兩者因素對於空調的係統中
，我們並不需使用因此皆設為0，隻需以下麵的P 量及I 量及可達成。

4.1 P 量:
1) 由於空調係統是以冷氣空調為例， 輸出量與溫度關係圖如圖8所示。
     

圖8   輸出量與溫度關係圖

因此溫控器的控製模式要選為冷卻控製(Ctrl=Cool)。

2) 假設要求溫度為26 度
，因此SV 值為26。

3) 由右圖中得知
，若P 值設為1 時(即當26+1=27)度時輸出的P 量即為100%(閥門全開)。

4) 當溫度到達26 度時
，輸出P 量為0%(閥門全關)
，因此27 度~26 度的過程中

，是以線性的比例來

對應每一過程中的輸出P 量。

5) 若是在冷房能力是足夠的情形下，溫度是不易超過27 度的
，因為

會產生100%的冷房輸出把溫度壓下來。

6) 但當溫度已到達26 度時，由圖中的輸出P 量可得知為0%(閥門全關)
，以全關的狀態要保持住恒溫是不可能的，因此我們需再配合I 量的計算，來補足恒溫所需的基本輸出量。

1) 結合上述P 量觀念
，當隻有P 量的控製時，溫度的控製隻能達到右圖中(1)的狀態，和設定溫產生一段的誤差而難以達到恒溫的要求。因此配合I 量的計算輸出
，把P 量再加上適當的I 量，如右圖(2)所示

，即可達到所需的目的。如圖9所示。
     

圖9  溫度與時間關係圖

2) 由於我們知道I 值是對某單位時間做積分，因此當I 值愈小時
，表示於很短時間即做一次積分，此時很容易造成I 輸出量過大

，而產生振蕩現象。

3) 台達溫控器對於I 值的出廠默認值為240
，這是屬於徧大的I 值，而由於空調係統並不需要很快速的反應，因此直接套用此值即可。而如果用於其它需要快速反應的環境時，我們也可以適度的減少I 值，以加快係統的反應
，但當然可要以不發生振蕩情形為基礎的條件

下。

    上述方案經過長期實際應用驗證

，不僅能使中央空調係統達到良好的恒溫功能，而且節能效果非常明顯；在類似係統整合控製場合，台達機電產品均能憑借優越的性能為客戶帶來最大的收益。

 

【1】台達DOP-B人機界麵應用技術手冊，台達內部資料  2007

【2】台達VFD-EL變頻器技術手冊，台達內部資料  2007

【3】變頻器在工業中的選擇與應用劉繼黨等 科技信息    2009年第23期

【4】台達DTA係列溫控表技術手冊，台達內部資料  2006

 

 

施炳彰  台達機電事業部技術專家
，現從事台達自動化產品技術整合應用與研究。