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暖通空调计算机控制系统设计

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2017/12/29来源:《建筑学研究前沿》2017年第20期文/李曰丰
[导读]本文探讨了暖通空调系统,就基于PLC技术的暖通空调设计进行了分析。

济南丰森空调设备有限公司? 济南? 250011
摘要:21 世纪是信息时代,各种电信技术推动了人类文明的发展。正是因为通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术的发展,促使家庭实现了生活方式更加现代化,居住环境更加舒适、安全。本文探讨了暖通空调系统,就基于PLC技术的暖通空调设计进行了分析。
关键词:暖通空调;计算机控制;系统设计

??????? 前言
??????? 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。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。
??????? 1 暖通空调系统
??????? 1.1暖通空调供水系统
??????? 具有冷却效果的管道装置都是能不断重复进行的。基于不同的要求,造冷可以进行多种分类。由于管进口和出口处的温度会维持在一个特定水平,当目标负荷水平存在波动时,水单位时间流过的体积会相应地发生变化。随着机电系统的不断进度,使用高自动化的电子设备变得更加容易,这种设备的使用会节约资源降低能耗,因此不断地被推广。如今的流量改变措施的实现方法是系统运转让低温水活动起来,这过程中水的流量无论在何种情况都是存在波动的。改变水的流量的终极目标在于经过源头流出的低温水的能量转化要能够与其到达系统末端能量需求相匹配。通过以上过程,具有可以有效降低能耗的优点。
??????? 1.2暖通空凋空气处理单元
??????? 在空气处理的机理上,最开始进行的一就是将新形成的风和前期的风汇合到一起,形成全新的风种,可给其下定义为混风。汇合后的风经过一定的机械传导过程,可实现风的传达。在气温较低的冬季,新汇合的风会得到一定的能量从而导致风的温度增大;而在气温较高的夏季,新汇合的风会有一个耗散能量的过程,风的温度减小,经过一定的传导装置疏导到相应的地方,从而实现制冷。房间里面的气体由换气装置导向房间外面,形成了回风效果。一般情况下,存在部分回风损失,但仍有部分回风会继续上述新风到汇合风在到回风过程的不断重复。在特定的装置里面,汇合后的风与前面的低温水发生能量传递,在此过程发挥重要作用的热量交换装置。经验表明,在实际工作状况中热量交换装置的运转情形与事先设计值间存在偏差,但是这种情况一般是正常的。
??????? 2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θG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。该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。
??????? 3自动控制系统设计
??????? 3.1控制系统组成原理
??????? 计算机分布式控制系统中。其上位机采用PC机,与通信接口等组成中央控制设备。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。
??????? 3.2空调系统冷源控制原理
??????? 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。系统的监控原理如下:
??????? 3.2.1PLC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。
??????? 3.2.2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。
??????? 3.2.3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。
??????? 3.3空调系统热源控制原理
??????? 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。系统的监控原理如下:
??????? 3.3.1PLC下位机对蒸汽锅炉、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。
??????? 3.3.2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。
??????? 3.3.3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。
??????? 3.4试验房间空调机组控制原理
??????? 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/回风湿度传感器、送/回风风速传感器、送风管道静压传感器、回风二氧化碳传感器、防冻开关、压差传感器、风阀执行器、电磁阀等组成。系统的监控原理如下:
??????? 3.4.1电动风阀与送风机回风机的连锁控制。当送风机、回风机关闭时,新风阀、回风阀、排风阀都关闭。新风阀和排风阀同步动作,与回风阀动作相反根据新风、回风及送风焓值的比较,调节新风阀和回风阀的开度。当风机启动时,新风阀打开;风机关闭时,新风阀关闭。
??????? 3.4.2当过滤网两侧压差超过设定值时,压差开关送出过滤网堵塞信号,并由监控工作站发出报警信号。
??????? 3.4.3送风温度传感器检测出实际送风温度,送往计算机与给定值进行比较,经计算机的计算后,输出相应的模拟信号,控制水阀的开度,直到实测温度非常逼近和等于设定温度。
??????? 3.4.4送风湿度传感器检测出实际送风湿度,送往计算机与给定值进行比较,经计算机的计算后,输出相应的模拟信号,调节加湿阀的开度,控制房间湿度达到设定值。
??????? 3.4.5由设定的时间表对风机启停进行控制,并自动对风机手动/自动状态、运行状态和故障状态进行监测;对送风机、回风机的启停进行顺序控制。
??????? 结束语
??????? 本文设计了以PC机和PLC为核心的暖通空调计算机分布式控制系统,实现了制冷系统的自动控制、空热系统的自动控制、空调机组的自动控制,并使各子系统协调工作,节能减耗。
参考文献
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