在冰蓄冷空調(diào)機(jī)房的自控中，我們需要對(duì)水流、水壓、液位、溫度等物理量進(jìn)行采樣和檢測(cè)。
水流的采集分定性采集和定量采集，前者可采用水流開關(guān)，后者常用的有電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量計(jì)和超聲波流量計(jì)。轉(zhuǎn)子流量計(jì)造價(jià)低廉，但因其結(jié)構(gòu)上的原因不是很適合用在機(jī)房自控上。超聲波流量計(jì)具有較高的計(jì)量精度，但因造價(jià)太高也較少采用。電磁流量計(jì)分為插入式和法蘭式兩類，計(jì)量原理和計(jì)量精度相同，但造價(jià)后者略高，安裝也是后者較為麻煩，但前者只能計(jì)量出流速，要在計(jì)算機(jī)中加入管徑后計(jì)算出流量。電磁式流量計(jì)在安裝時(shí)對(duì)管道有一定的要求，為了避開在采樣點(diǎn)存在空氣和渦流。
水壓的采樣分為壓差和壓力。在壓差采樣中常見的是采用壓差開關(guān)做定性采樣，即壓差達(dá)到某個(gè)值時(shí)觸點(diǎn)閉合。壓差也有定量采樣的，但由于壓差傳感器的價(jià)格往往比壓力傳感器高出一倍以上，所以除非有特殊的理由（比如需要在現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)成控制回路），一般都采用兩只壓力傳感器采樣然后由計(jì)算機(jī)計(jì)算成壓差。
液位檢測(cè)也分為定性檢測(cè)和定量檢測(cè)。定性檢測(cè)可采用液位開關(guān)，適用于在液位上限發(fā)出報(bào)警或在液位下限啟動(dòng)補(bǔ)液設(shè)備。定量檢測(cè)使用在需要對(duì)液位做精確反映的場(chǎng)合，比如通過(guò)液位反應(yīng)出的膨脹量來(lái)計(jì)算蓄冰量等。定量檢測(cè)常用的手段是浮子式和壓力式兩種，后者的精度較高，但要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的計(jì)算。
溫度采樣是冰蓄冷中央空調(diào)機(jī)房自控中用得最多的。不同采樣原理的溫度傳感器種類繁多，空調(diào)機(jī)房自控中用的比較多的是電阻式溫度傳感器。從嚴(yán)格的意義上說(shuō)，如果傳感器的定義是把物理變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，那么這類傳感器把溫度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮柚档淖兓?，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)從物理信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)變。這類傳感器必須外加恒流源，利用電阻兩端的電壓變化來(lái)反映電阻的變化從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的采樣。因此，這類傳感器的精度并不僅僅取決于傳感器本身，還取決于恒流源的精度。同時(shí)由于信號(hào)傳輸?shù)膶?dǎo)線是串聯(lián)在傳感器上的，因此若不采取措施，導(dǎo)線電阻隨溫度的變化或接線電阻日久后起的變化都會(huì)影響到采樣精度。
數(shù)字傳感器是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的前提，且不存在由信號(hào)傳送環(huán)節(jié)和信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)引起的誤差?，F(xiàn)階段里數(shù)字傳感器因的造價(jià)昂貴很難在中小規(guī)模的控制系統(tǒng)中普及，但隨著制造技術(shù)的成熟，大部分?jǐn)?shù)字傳感器的價(jià)格應(yīng)該和同精度的模擬傳感器持平甚至更低。在如何比較數(shù)字傳感器和模擬傳感器，有一個(gè)誤區(qū)就是不要把系統(tǒng)和器件混淆。以溫度為例，電阻式溫度傳感器需要配上恒流源才能使用，而且還要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備才能得到數(shù)字信號(hào)，因此在計(jì)算造價(jià)時(shí)需要把這些設(shè)備的因素也考慮進(jìn)去。對(duì)精度的比較也是一樣。數(shù)字傳感器的精度已經(jīng)包括了恒流源的誤差和A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備的誤差，應(yīng)該屬于系統(tǒng)精度而不是器件精度，因此不可簡(jiǎn)單的在二者之間就精度進(jìn)行比較，設(shè)計(jì)時(shí)也不能用對(duì)器材的精度去要求數(shù)字式傳感器。
現(xiàn)在已在多個(gè)冰蓄冷空調(diào)的工程中采用了數(shù)字式溫度傳感器，取得了理想的使用效果。除了現(xiàn)場(chǎng)總線的諸項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)外，數(shù)字式溫度傳感器的另一個(gè)特點(diǎn)就是它非好既壞，不存在不準(zhǔn)這第三種狀態(tài)，更不會(huì)在傳輸和轉(zhuǎn)換過(guò)程中發(fā)生衰減和漂移，這就使自控系統(tǒng)可以放心地使用它，而不會(huì)因?yàn)椴蓸硬粶?zhǔn)而引起控制上的混亂。
在冰蓄冷空調(diào)機(jī)房的自控中，除了設(shè)備啟停的控制外，較常用的控制執(zhí)行器是變頻器和電動(dòng)閥門。
變頻器主要是用于對(duì)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流量、壓力等物理量的控制。變頻器是個(gè)模擬控制器件，自控系統(tǒng)可以對(duì)它實(shí)現(xiàn)定量控制。現(xiàn)在也有不少變頻器裝有RS485工業(yè)總線接口或其它總線接口，實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸數(shù)字化和總線化。
在供水溫度已由其它控制回路恒定的環(huán)節(jié)，如果我們要對(duì)回水溫度進(jìn)行控制，就可以利用變頻器去調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)而調(diào)整流量，根據(jù)能量等于流量和溫差頂乘積關(guān)系就能對(duì)回水溫度進(jìn)行控制。
在末端為變流量系統(tǒng)的工程中，需要對(duì)供回水差壓進(jìn)行控制，以避免遠(yuǎn)端欠壓或近端過(guò)壓的情況發(fā)生。控制供回水差壓的方法有很多，采用變頻器對(duì)循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)是一種常見的方法，其原理是調(diào)整循環(huán)水的流量，使之自動(dòng)跟蹤末端的分發(fā)量，從而穩(wěn)定供回水的差壓。
在設(shè)計(jì)使用變頻器對(duì)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的系統(tǒng)時(shí)，需對(duì)系統(tǒng)的最小流量進(jìn)行計(jì)算，一般如果最小流量有可能小于設(shè)計(jì)值的20%時(shí)，就因考慮在泵的后面裝卸流閥，以維持水泵的最小流量。同時(shí)，在自控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)上要對(duì)變頻泵的調(diào)節(jié)設(shè)置下限，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到限制值時(shí)應(yīng)停止對(duì)調(diào)節(jié)做出響應(yīng)。
電動(dòng)閥門分為開關(guān)閥和調(diào)節(jié)閥兩類，開關(guān)閥較多的是用在工況切換上，用以改變管道系統(tǒng)中各設(shè)備之間的邏輯關(guān)系，它的設(shè)計(jì)和使用都較為簡(jiǎn)單。調(diào)節(jié)閥屬于定性控制器件，自控系統(tǒng)可通過(guò)它對(duì)某些物理量進(jìn)行精確控制。常用的調(diào)節(jié)閥有球閥和蝶閥兩種，受結(jié)構(gòu)的限制球閥的口徑都較小，因此在大口徑工程中往往采用蝶閥做調(diào)節(jié)閥，或者，采用多個(gè)球閥的并聯(lián)使用。 
在自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，對(duì)調(diào)節(jié)閥門的使用有個(gè)常見的理解上的誤區(qū)，即認(rèn)為調(diào)節(jié)閥屬于線性器件。正是這個(gè)誤區(qū)導(dǎo)致許多工程的控制達(dá)不到理想的效果。從執(zhí)行器的角度觀察，調(diào)節(jié)閥的確是線性的，也就是它的閥門開度是和自控系統(tǒng)的模擬控制信號(hào)成線性關(guān)系。而且，如果閥門兩端的差壓是恒定的，那么流過(guò)閥門的水流也應(yīng)該是和閥門的開度成線性關(guān)系的。可事實(shí)是閥門兩端的差壓是隨閥門開度而變化的，這就在系統(tǒng)的控制信號(hào)和流過(guò)閥門的水流之間產(chǎn)生了非線性失真。計(jì)算和實(shí)踐證明，這種非線性失真如果不在控制模型中加以補(bǔ)償，對(duì)控制效果會(huì)有較大的影響。若要對(duì)這種畸變?cè)诳刂频臄?shù)學(xué)模型中進(jìn)行補(bǔ)償，需要大容量和高精度的運(yùn)算，而對(duì)閥門的控制又屬于實(shí)時(shí)控制，也就是必須在規(guī)定的周期內(nèi)完成控制所需的全部運(yùn)算，否則下一個(gè)周期就會(huì)開始而形成在控制周期上的嵌套。因此，這就對(duì)自控系統(tǒng)的運(yùn)算精度和運(yùn)算速度提出了很高的要求。
對(duì)于閥門的非線性補(bǔ)償，目前的自控系統(tǒng)通常采用三種做法：最簡(jiǎn)單的做法是不予理睬。這種做法較多地存在于全部控制都在下位機(jī)上實(shí)現(xiàn)而上位機(jī)可有可無(wú)的系統(tǒng)上。因?yàn)橄挛粰C(jī)的特長(zhǎng)是控制而不是運(yùn)算，因此要使下位機(jī)達(dá)到與非線性補(bǔ)償相應(yīng)的運(yùn)算能力會(huì)使造價(jià)大大增加而使系統(tǒng)失去市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，所以這種系統(tǒng)往往不對(duì)閥門控制特性的非線性時(shí)針進(jìn)行補(bǔ)償，其代價(jià)是較高的運(yùn)行成本和較差的舒適程度。第二種做法是全部非線性補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算都由下位機(jī)實(shí)現(xiàn)。這是標(biāo)準(zhǔn)的做法，因?yàn)樵贒CS系統(tǒng)中，對(duì)控制和管理有明確的分工，所有與控制有關(guān)的運(yùn)算都應(yīng)在下位機(jī)上實(shí)現(xiàn)。但是其代價(jià)就是需要把大量的投資花在提高下位機(jī)的運(yùn)算能力上，使之能滿足要求。這種不是根據(jù)控制規(guī)模而是根據(jù)運(yùn)算規(guī)模來(lái)對(duì)下位機(jī)選型的做法，會(huì)使設(shè)備功能的冗余量大大增加，從而大量的投資只是用于滿足DCS結(jié)構(gòu)的形式標(biāo)準(zhǔn)。第三種做法是把復(fù)雜的運(yùn)算提到上位機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種由下位機(jī)實(shí)現(xiàn)信息采集，由上位機(jī)進(jìn)行信息處理的分工能使各自的特長(zhǎng)都得到充分發(fā)揮，從而既達(dá)到了目的又沒(méi)有太多地提高設(shè)備投資。當(dāng)上位機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可以把控制交由下位機(jī)而將復(fù)雜的運(yùn)算旁路，從而維持系統(tǒng)的基本運(yùn)行，這同樣能達(dá)到DCS系統(tǒng)分散故障風(fēng)險(xiǎn)的目的，只是此時(shí)頂控制效果不盡人意，但隨之而來(lái)的好處是它在投資上要比第二種方法減少許多。

以上對(duì)上位機(jī)和下位機(jī)功能的分配不僅適用于閥門非線性失真的補(bǔ)償，對(duì)管道溫度的控制等需要大規(guī)模數(shù)學(xué)模型的控制回路都可作為參考。
冰蓄冷空調(diào)自控系統(tǒng)的基本功能
冰蓄冷空調(diào)由于自身的特點(diǎn)而對(duì)自控系統(tǒng)有一定的依賴，而這種依賴就決定了自控系統(tǒng)的基本功能。就一般情況而言，冰蓄冷空調(diào)對(duì)自控系統(tǒng)有如下四個(gè)方面的基本要求：

1、工況切換和設(shè)備起停控制。
冰蓄冷空調(diào)是在同一管道系統(tǒng)上通過(guò)對(duì)水泵和閥門等設(shè)備的不同組合而得到不同的工況的，而不同的工況組合又體現(xiàn)出不同的運(yùn)行策略。因此，選擇冰蓄冷空調(diào)只是為降低運(yùn)行費(fèi)用在設(shè)備上提供了可能，而真正實(shí)現(xiàn)降低運(yùn)行費(fèi)用還需將系統(tǒng)中所有設(shè)備有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，并使操作者方便快捷地在各工況之間切換。
就具體的工程而言，不同的工況對(duì)參與運(yùn)行的水泵以及閥門的開啟和關(guān)閉都有不同的規(guī)定，與此同時(shí)，對(duì)各設(shè)備的啟動(dòng)順序和設(shè)備啟動(dòng)的時(shí)間間隔都有具體的要求。這就要求自控系統(tǒng)能為工況的切換提供方便、安全的操作手段。理想情況下，操作者希望通過(guò)鼠標(biāo)在屏幕上的點(diǎn)擊或通過(guò)菜單的選擇就能切換工況。但是自控系統(tǒng)在提供操作方便的同時(shí)又要能夠防止人員的誤操作，所以建議把工況切換和系統(tǒng)啟動(dòng)分為兩步操作，即切換工況只是為系統(tǒng)啟動(dòng)做好了工況的選擇，而并不是在切換工況后直接啟動(dòng)系統(tǒng)。

2、融冰速率控制。
為了真正做到移峰填谷，蓄冰系統(tǒng)都追求較高的融冰速率，以期能在峰電時(shí)段內(nèi)完全釋放冷量。但隨之而來(lái)的問(wèn)題是，如果不對(duì)融冰速率進(jìn)行控制則蓄冰裝置將以最快的速度融冰，造成冷量的浪費(fèi)。因此，冰蓄冷空調(diào)要求自控系統(tǒng)能對(duì)融冰速率進(jìn)行控制，使其能跟蹤負(fù)荷情況并滿足系統(tǒng)對(duì)供冷量的要求。
控制融冰速率的方法有很多，但大體可歸納為兩類：改變出水溫度和改變出水流量。如果以換熱器為蓄冰裝置的負(fù)載來(lái)描述，前者改變的是換熱器冷媒水側(cè)入水的溫度，后者改變的是換熱器冷媒水側(cè)入水的流量。通常情況下，前一種方式更能兼顧換熱效率，追求較低的換熱溫差。
控制融冰速率的最終目的是控制水的溫度。由于管道中的水溫有很大的慣性，一旦建立起了變化趨勢(shì)后溫度會(huì)朝著固有的方向變化而不會(huì)立即對(duì)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)做出響應(yīng)，這就使該回路的控制特性偏軟，并且有很大的滯后。管道中水溫的這些特性使常規(guī)的PID調(diào)節(jié)往往不能取得理想的效果。因此，在要求較高的應(yīng)用中需在控制模型中加入程度較深的反饋，條件允許時(shí)還可在控制模型中引入一定的預(yù)警措施，使控制器的調(diào)節(jié)動(dòng)作產(chǎn)生在溫度變化之前。

3、空調(diào)水供回水差壓控制。
當(dāng)末端采用變流量系統(tǒng)時(shí)，空調(diào)水供回水總管之間的差壓是隨末端的使用情況而變化的。雖然變流量的末端系統(tǒng)有很多的優(yōu)點(diǎn)，但如果不對(duì)供回水總管之間的差壓進(jìn)行控制，其危害也是顯然的。首先，差壓的波動(dòng)會(huì)使整個(gè)管道系統(tǒng)中控制閥門的閥權(quán)度發(fā)生變化，這將破壞常規(guī)的PID控制環(huán)的穩(wěn)定行，當(dāng)閥權(quán)度減小到一定程度時(shí)還會(huì)導(dǎo)致控制閥的振蕩。其次，當(dāng)該差壓不足時(shí)，會(huì)使遠(yuǎn)端的能量供應(yīng)不足，影響使用效果；反之，差壓過(guò)大又會(huì)影響到末端系統(tǒng)的安全。因此，這就要求自控系統(tǒng)能對(duì)該差壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并采取相應(yīng)的調(diào)整手段來(lái)使差壓穩(wěn)定在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。
控制空調(diào)水供回水總管之間的差壓，簡(jiǎn)單而行之有效方法就是在空調(diào)水供回水總管上加裝旁通閥，控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際的差壓來(lái)調(diào)整閥門的開度。在采用換熱器的系統(tǒng)中，這種方法能保證流經(jīng)換熱器二次邊的流量恒定在設(shè)計(jì)值上，以兼顧換熱效率并追求較低的換熱溫差。這種方法的缺點(diǎn)是水泵的成本不能隨負(fù)荷的減少而下降。同時(shí)，由于旁通閥上的差壓變化很大，這就導(dǎo)致在大的閥權(quán)度變化下，旁通閥很多時(shí)候?qū)嶋H是工作在開/關(guān)狀態(tài)，無(wú)法達(dá)到理想的控制效果。
因此，另一種常見的辦法就是采用速度可調(diào)的水泵。由自控系統(tǒng)根據(jù)空調(diào)水供回水總管之間的差壓來(lái)調(diào)整變速泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到穩(wěn)定差壓的目的。為了在最壞的情況下仍有足夠的水流來(lái)保證水泵的安全，許多情況下在采用了調(diào)速泵后仍須安裝旁通調(diào)節(jié)閥門。

4、逐時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)。
嚴(yán)格意義上說(shuō)逐時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)不是一個(gè)控制功能，但由于它對(duì)冰蓄冷空調(diào)有著重要的意義，因此也列在基本功能中。
為了盡量減少高價(jià)峰電的使用，操作者需要對(duì)當(dāng)天的逐時(shí)負(fù)荷有個(gè)了解，從而制定出操作策略，力求在峰電時(shí)段少使用冷機(jī)并盡可能使蓄冰量能在峰電時(shí)段內(nèi)完全釋放。缺少嚴(yán)格制定的操作策略往往會(huì)產(chǎn)生這樣的情況：或者預(yù)留了過(guò)多的冷量從而在峰電時(shí)段結(jié)束時(shí)仍有較多的剩余冷量，或者過(guò)早地將冷量完全釋放而不得不在峰電時(shí)段多使用冷機(jī)。制定操作策略的意義還在能合理安排蓄冰量的使用，除了給峰電時(shí)段預(yù)留外，還能在冷機(jī)因負(fù)荷較低運(yùn)行效率下降的時(shí)候使用融冰供冷。
制定操作策略的依據(jù)是逐時(shí)符合，所以，逐時(shí)負(fù)荷的預(yù)測(cè)對(duì)冰蓄冷空調(diào)降低運(yùn)行成本有著重要的意義。但是，要實(shí)現(xiàn)逐時(shí)負(fù)荷的預(yù)測(cè)卻有相當(dāng)?shù)碾y度，這一方面是由于影響逐時(shí)負(fù)荷的因素太多，更主要是對(duì)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的要求。目前預(yù)測(cè)逐時(shí)負(fù)荷的方法大多離不開系統(tǒng)運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)。因此，獲得和維護(hù)一個(gè)完整的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)就成為實(shí)現(xiàn)逐時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)的先決條件，這在操作上顯然有一定的難度。
要使逐時(shí)負(fù)荷的預(yù)測(cè)功能變得切實(shí)可行，這一方面有待于可以不借助歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的預(yù)測(cè)方法，同時(shí)也有待于更簡(jiǎn)便可行的維護(hù)和建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的手段。