自动控制资料--空调自控讲座(PDF-51页)

公司简介深圳市奥宇控制系统有限公司是深圳市高新技术企业，座落于南山软件园，主要从事工业自动化工程、节能技术及自动化产品的研发、制造。节约来源于：1.低成本解决方案。2.节能控制算法。3.高可靠性，低维护费。第一部分：产品用途介绍1．中央空调网络控制器：用于中央空调系统集中监控的DDC产品。2．中央空调冷水机组控制器：各种风冷，水冷主机控制器。包括从配置普通汉字液晶显示器到配置触摸屏的各种类型的控制器。一、中央空调系统为什么要自动控制或者集中监控？在工厂及楼宇中，空调的能耗在40%以上，因此空调节能是节能的重要手段。同时自动化监控可以使系统更安全地运行，并最大限度地提高舒适程度。对洁净车间而言，自动化监控更成为保证生产所必须的条件。同时，自动控制提高了设备寿命，降低了维护费用，最大限度地减少了突发事故造成的损坏，从而带来潜在效益。二、集中监控的中央空调系统是什么样的？（一）系统结构常见的方案采用集散型（DCS）结构，实现集中管理，分散控制的技术目标。控制系统在脱离上位机时应能保持空调系统的正常运行。本方案设计如下三个控制层面1、中央控制单元（上位机）在PC机上实现。操作者可在此层面通过点击菜单实现工况切换和系统启停，实现各相关设备间的联动、参数设定、修改、应急操作，记录历史参数，各类报表的生成和打印输出，故障报警。监控软件的操作平台为windows2000或者XP，监控软件为市场上任何组态软件，例如力控。中央自控系统作为楼宇自控系统（BAS）的一个子系统，本系统亦为BAS提供Ethernet以太纲络接口，以实现信息共享。本系统为楼宇消防系统预留一路开关量输入信号（DI信号）供消防系统在发生火警时通知自控系统启动紧急停车程序2、DDC控制器由DDC控制器，即STEP1、STEP2、STEP3、变频器等组成，当中央控制单元发生故障时不影响现场DDC的正常运行。3、现场仪表：温度，湿度，压力，流量传感器，压力开关，流量开关，电动阀门等。用于：（1）开关量信号的采取和控制，例如监测和控制水泵、液位、蝶阀、冷却塔风机和冷水机组等。（2）模拟量信号的采集和控制，例如温度、湿度、流量，压力信号的检测，电动调节阀，变频器的控制输出。一、变风量系统控制原理VAV系统优点：节能潜力大，可避免冷冻水、冷凝水上顶棚的麻烦等；然而VAV系统需要精心设计，施工，否则有可能：新风不足，气流组织不好，房间负压或正压过大，噪声偏大，系统运行不稳定，节能效果不明显等一系列问题。1定静压控制方法　　所谓定静压控制，就是在风管静压最低点安装静压传感器，测量该点的静压，并调节风机的转速，使该点的静压恒定在变风量末端的最低工作压力。定静压控制法的控制原理图如下所示：这种控制方法的优点是控制简单,控制管道静压的好处是有利于系统稳定运行并排除各末端装置在调节过程中的相互影响。但很显然，保持系统静压维持在设定值不变，是以消耗风机动力为代价的。控制管道静压的VAV系统与CAV相比是节能的，但它的风机动力消耗仍很可观。2变静压控制方法DDC控制并加装了风量检测的VAV末端装置，亦即压力无关型（Pressure-Independent）末端装置；此类装置通常采用室温——送风量——阀门的串级控制，因而避免了各末端装置进行了调节时的相互影响而且可实现末端装置与空调机的协调控制，以便更舒适和更节能。3TRAV—VAV系统的一种新形式TRAV（TerminalRegulatedAirVolume，末端调节的变风量系统）和VAV一样，也是一种变风量系统，通过调节风量来创造舒适环境。但TRAV不采用VAV中的静压调节，而由末端装置直接控制送风机。TRAV基于末端装置实时的风量需求，采用先进的控制软件，实施对送风机的控制。二、净化空调系统的室内压差控制压差控制在净化空调系统中是一个非常重要的环节。只有通过对净化区域的压差进行控制，保证合理的气流组织，才能达到净化和工艺的要求。在GMP中就要求不同净化级别区域的压差应得到控制不小于+5Pa。在生物安全洁净室中，《生物安全实验室建筑技术规范》指出必须使实验室的负压梯度得到稳定可靠的控制。2压差控制方法对于压差控制系统来说，其所达到的结果实质上是对渗人或渗出空气的控制，就其控制策略而言可分为被动式和主动式控制。定风量(CAV)是一种被动式的控制方法，它使用手动风量调节阀，通过简单的送风和排风平衡，送风比排风少(或多)一定的量(余风量)，来达到所期望的压差。变风量系统(VAV)是一种主动式的压力控制策略，它通过电动风量调节阀连续不断的对送风量或排风量进行调节，以保持希望的压力。主动式的VAV压力控制方法可以分为两种:纯压差控制(OP)和余风量(又称为流量追踪)控制(AV).2.1纯压差控制方法纯压差控制方法相对而言简单明了，其基本原理如图1。其控制原理为:压差传感器测量室内与参照区域的压差(OP)，与设定点(即期望的压差)比较后，控制器根据偏差按PID调节算法对送风量(或排风量)进行控制，从而达到要求的压差。对于纯压差控制系统，响应时间一般要求在数分钟以内。2.2余风量(气流追踪)控制方法洁净室的送风量与排风量之间保持一定的风量差(称为余风量)，必然会导致洁净室产生一定的压差。余风量(气流追踪)控制即控制系统实时测量风量(送风和排风量)变化，通过调节送风量或排风量，动态的达到相应的风量平衡，使送风量和排风量之间保持恒定的风量差，从而维持恒定的压差。其基本原理见图2，控制系统利用气流测量装置实时测量送风量和排风量，排风量可以在排风主管上测量，或如图中在各个单独的排风上进行测量并求和，控制器据此调节送风量，使其追踪排风量的变化，保持一定的余风量，从而达到所希望的压差值。可以看出余风量控制是一个开环控制系统。在这里，余风量就是达到所希望压差时渗人或渗出洁净室的空气流量(单位为CFM)。负的余风量即总排风量大于总送风量，它将导致负压的产生，而正的余风量则是总送风量大于总排风量，它将导致正压产生。2.3两种控制方式的比较：一般建筑技术构成的房间，它能够达到的控制压差约为2.5Pa，对于测量来说这是一个非常小的压差(信号)，同样对于测量传感器的校正来说也是非常困难的。由于门的开关、生物安全柜调节门的移动、人员的运动等很多因素造成的扰动(噪声)约可达到25Pa。因此对于纯压差控制而言，其测量信号与噪声之比为1:10。相对而言，余风量(或流量追踪)控制系统的信号测量是采用流量测量装置对送风量和排风量进行测量。而送风量和排风量通常都是比较大的测量值，在这样的情况下，信号噪声比可以高达10:1。因此，在这样的情况下，系统可以达到很高的精度、很高的稳定性以及非常迅速的响应。因此在对压差控制有较高要求的运用中，通常都推荐或要求使用这样的控制方法。目前有一类线性的、压力无关的风量调节阀，能够根据阀门位置提供相应流量反馈信号(例如文丘里阀)，它在进行流量控制的同时能够进行流量测量。当前这样的压力无关型风量调节阀，已经在很多要求较高压差控制中取得了成功的应用。中央空调监控系统框图上位计算机监控（力控组态软件）STEP现场控制热水泵232/485总线多路温度采集冷媒入口冷媒出口冷却入口冷却出口室内温度定外温度热水温度冷库温度手动/自动转换主控信号流量计液位检测消防信号风机故障水流故障电机过载过滤器机组压力压缩机组水塔风机冷媒泵冷却泵打印机风柜风机风机盘管变频器报警器视频输出STEP现场控制PLC是通用可编程序控制器，主要通过梯形图等工具二次开发应用功能。一般DDC能实现的功能PLC都能实现，但是由于没有专业针对性，很难做到最佳的性能价格比，另外应用水平取决于编程者对工艺的熟悉程度。DDC是专业控制器：不如PLC那样通用，但是对于一个专业领域，例如中央空调，已经固化了大量的专家级控制策略，不仅能做到最好的性能价格比，而且还降低了对应用者的技术要求。STEP系列是中央空调专用DDC控制器。DDC(DirectDigitalController)和PLC的区别一、STEP1集中空调网络控制器STEP1控制对象主要是末端空调机组，也可以用于换热器、压差旁通阀、风机、水泵的控制。支持MODBUS通讯协议，可以十分方便的实现联网控制。第二部分：奥宇DDC产品介绍二、STEP2小型中央空调控制器STEP2是为单台空调机组设计的小型控制器，主要用于新风机组，小型空调机组的控制，支持MODBUS通讯协议。（1）任意参数的控制，包括：温度、湿度、空气或水压力、空气或水流量、风速、CO2浓度（2）恒温恒湿控制时的工况自动转换。（3）新风补偿，焓值控制、最佳工况转换等节能控制算法。（4）适用于阀门类执行器，也适用于电加热、电加湿等其他类型的执行器。STEP系列控制器功能介绍：（5）适用于任何类型的新风机组、空调机组，包括：两管制、四管制机组，人工或者自动转换冬夏（热冷）工况的机组等。（6）自动根据温湿度精确计算焓值。（7）分离功能：最多可以分离成10个独立控制回路。（8）输入，输出口，控制算法自由组态。（9）远程设定：接受远程温湿度设定信号。1．STEP3STEP3是一个面向楼宇和大型中央空调系统集中监控的直接数字控制器。可以对楼宇中的冷冻站、热交换设备、空调系统、通风系统、给排水系统、等等设备进行监测和控制。可以十分方便的组网，实现分散控制，集中管理。应用领域：各种中央空调设备监控，具有扩展功能，适用大型中央空调系统的控制。STEP3扩展模块充分考虑了楼宇控制对模拟量、开关量输入输出的要求，按照最佳性价比设计，级联方式扩展,STEP3及其扩展模块构成子站，每个子站最多控制112点楼宇设备。系统最多可以有128个子站，实现14336点的系统控制。节能及工况自动转换原理说明：t偏差＝0，Ф偏差05三类：单一偏低控制。四类：偏差消除控制输出不变。t偏差＝0，Ф偏差＝09t偏差0，Ф偏差＝08t偏差0，Ф偏差07表冷已关，就开对应执行器。分两种情况：如果表冷、加热、加湿同时工作，必先关表冷；否则，直接开对应执行器（温度对应加热器，湿度对应加湿器）。t偏差0，Ф偏差06表冷已关，就开对应执行器。同时偏低，先关表冷，按照min（增量）关小。t偏差0，Ф偏差0二类：同时偏低控制。4t偏差0，Ф偏差03t偏差0，Ф偏差＝02对应执行器已关，就开表冷。只要存在偏高就关对应的执行器。如果加热加湿全关，则按照max（增量）开大。t偏差＝0，Ф偏差0一类：偏高控制。1工况转换控制策略偏差情况类别序号STEP1应用实例：(1)在空调机房同时控制1个压差旁通阀和一个汽水换热器(2)4路独立的新风机组控制(3)4管制新风机组控制(4)标准恒温恒湿机组控制(5)带焓值控制的恒温恒湿机组控制STEP3应用实例：（1）恒温恒湿机组监控（2）冷冻站监控四、主机控制器应用领域：各类中央空调主机功能：定时开关机，切换制冷制热工作状态，故障自动判断、报警及显示，历史故障保存，自动除霜，手动强制除霜，电加热辅助控制，冬季停机防冻，输入信号常开/常闭设置，能量均衡控制，无人值守管理，中文信息显示，即插即用组网等功能。螺杆水冷冷水机组户式中央空调风冷模块机组水源热泵机组深圳赛格三星空调自控项目汤姆逊佛山彩管厂空调自控系统改造项目日立赛格电子枪项目空调自控系统东莞雅新集团中央空调变频节电改造项目空调集中监控客户举例赛格日立中央空调监控管理系统奥宇DDC特点：1、经过验证的节能算法。2005年获得深圳市政府颁发的《南玻杯节能评优活动优秀节能项目奖》。2、强大联网监控功能，可以连接上位机或触摸屏、和任何进口或国产上位机组态软件通讯。4、发明键盘组态方法（发明专利：200510035500.X），方便现场调试和维护。5、根据温湿度自动计算焓值，含湿量。满足空调主机和末端设备的一切监控要求。第四部分奥宇DDC产品的特点奥宇主机控制特点：1、不仅具有常规控制器的一切功能，还支持联机调试：将一台或多台冷水机组直接连接计算机，用奥宇免费软件在计算机上调试机组。2、比较优势：组网及多级冗余