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时间:2018-06-12
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1、暖通空调计算机控制系统设计 【摘要】以沈阳建筑大学建筑环境第一实验室的空调试验系统为对象,设计了以PC机、PLC为核心的计算机分布式控制系统,并结合各种智能传感器和执行机构来实时的检测、调节空调系统的运行状态。保证空调系统正常运行,并在满足技术要求的前提下最有效的节约能源,提高经济效益。【关键词】分布式控制系统;暖通空调;闭环控制中图分类号:TV96文献标识码:A(一)引言随着科技的飞速发展,智能控制的应用范围在逐渐拓展,并且引起了空调控制方案的变革。同时,计算机技术的飞速发展,引起了自动化系统结构的变革,逐步形成了以计算机控制系统为基础的空调控制系统。
2、据统计,空调系统的能耗通常占楼宇能耗的60%以上,为使空调系统以最小的能耗达到最佳的运行效果,即满足国际上最新的“能量效率”的要求,因此,研究空调的控制系统具有很大的经济意义。(二)闭环控制系统的基本结构整个调节系统采用的是闭环反馈控制,由传感器、调节器、执行器、调节对象组成。当传感器检测出被调节对象的参数θa后,与给定值θG7进行比较得出偏差信号e,然后再把偏差信号送入调节器中。调节器得到偏差信号后,根据其调节规律,自动输出调节信号p来控制执行器。执行器根据输入信号而动作,如控制调节阀开度,从而控制流过调节阀的介质流量,这样就实现了被控对象参数的自动调节
3、。本次实验室空调自动控制系统中,共有4个闭环控制环节,分别为:空调系统制冷量的闭环控制、空调系统供热量的闭环控制、实验房间空气温湿度的闭环控制、实验房间送风风速的闭环控制。(三)自动控制系统设计1.控制系统组成原理图图2为计算机分布式控制系统原理图。其上位机采用PC机,与通信接口等组成中央控制设备。PC机通过通信接口和RS-485总线冷连接,实现上位机与制冷系统、供热系统、主/副空调机组控制器的正常通信。下位机控制器采用PLC,其主要功能是读取现场数据、控制存储和解读用户逻辑、执行各种运算程序、输出运算结果、执行系统诊断程序、完成与中央控制主机和外部设备的
4、通信。各种控制设备因有PLC作为下位机,可独立运行,完成各自的功能;各控制设备也可以在上位机的控制和协调下运行,实现预定的各种功能。由于各控制设备可以脱离上位机工作,上位机的故障影响面大大减小,系统运行更加安全、可靠。72.空调系统冷源控制原理图实验室空调系统的冷源由制冷系统提供,整个冷源系统由冷却塔、定压补水箱、冷冻水泵、冷却水泵,冷凝机组组成。其中冷冻水泵和冷却水泵都是一备一用。控制系统的现场监测和控制设备有下位机PLC、冷冻水供/回温度传感器、冷却水供/回水温度压力传感器、水泵流量传感器、水泵压力传感器、变频控制箱、电磁阀等组成。其控制系统原理图如图
5、3所示:系统的监控原理如下:(1)PLC下位机对冷凝机组、冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔的运行状态、故障状态、手/自动状态反馈信号进行监测,并控制这些设备的启停,并能对故障进行报警。(2)对冷却水供/回水温度、冷冻水供/回水温度进行监测保证其在正常范围。其中冷冻水供水温度的典型值为7℃,冷冻水回水温度的典型值为12℃,冷冻水供回水温差为5℃,冷却水供水温度的典型值为32℃,冷却水回水温度的典型值为37℃,冷凝机组进出口温差和进水最低温度应按冷凝机组的具体要求确定。7(3)监测冷冻水流量,再根据供回水温差计算空调系统的冷负荷,根据冷负荷的大小,通过变频调速装置调
6、节冷冻水泵转速的快慢,实现节能的目的。其中水泵变频器运行频率上限值为45Hz、下限值为30Hz。3.空调系统热源控制原理图实验室空调系统的热源由供热系统提供,整个热源系统由蒸汽锅炉、补水定压箱、凝水箱、热水循环泵、补水泵、板式换热器组成。其中热水循环泵为一备一用。控制系统的现场监测和控制设备由下位机PLC、热给/回水温度传感器、水泵流量传感器、水泵压力传感器、锅炉出口蒸汽压力传感器、锅炉出口蒸汽温度传感器、板式换热器冷介质出/入口温度传感器、板式换热器热介质出/入口温度传感器、电磁阀等组成。其控制系统原理图如图4所示:系统的监控原理如下:(1)PLC下位机
7、对蒸汽锅炉、热水循环泵、补水泵的运行状态、故障状态、手/自动状态反馈信号进行监测,并控制这些设备的启停,并能对故障进行报警。(2)对热水的供、回水温度进行监测保证其在正常范围。锅炉输出饱和的蒸汽,经热交换后向空调机组提供温度较高的热水。回水温度反映了系统热负荷的大小,回水温度高,系统热负荷小,反之热负荷高。7(3)对板式换热器的运行参量、运行状态监测及控制,如:板式换热器一次侧蒸汽出/入口温度的检测,二次侧热给水出口温度的检测,二次侧热循环水入口温度的检测。4.试验房间空调机组控制原理图实验房间空调机组主要由新风阀、回风阀、排风阀、过滤器、冷/热盘管、送风
8、机组成。控制系统中的现场设备由下位机PLC、送/回风温度传感器、送
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