中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

1、目目 錄錄第 1 章 中央空調(diào)監(jiān)控中心控制系統(tǒng)工藝分析.11.1 中央空調(diào)監(jiān)控中心控制系統(tǒng)工藝發(fā)展背景.11.2 中央空調(diào)監(jiān)控中心控制系統(tǒng)工藝目標(biāo).11.3 中央空調(diào)監(jiān)控中心控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路.2第 2 章 中央空調(diào)監(jiān)控中心控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).32.1 中央空調(diào)監(jiān)控中心 儀表的選擇.32.2 中央空調(diào)監(jiān)控中心傳感器的選型.42.3 中央空調(diào)監(jiān)控中心控制方案分析.4第 3 章 基于紫金橋的中央空調(diào)監(jiān)控中心系統(tǒng)程序設(shè)計(jì).73.1 中央空調(diào)監(jiān)控中心主控界面.73.2 中央空調(diào)監(jiān)控中心趨勢(shì)界面.83.3 中央空調(diào)監(jiān)控中心儀表界面.8第 4 章 結(jié)論與體會(huì).9參考文獻(xiàn).10控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)1第第 1 章章 控制

2、系統(tǒng)工藝分析控制系統(tǒng)工藝分析1.1 控制系統(tǒng)工藝發(fā)展背景控制系統(tǒng)工藝發(fā)展背景隨著電腦技術(shù)的不斷發(fā)展，BAS(樓宇自動(dòng)化系統(tǒng))是目前智能化設(shè)計(jì)最重要的一部分。而在樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中，中央空調(diào)系統(tǒng)則是建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)最主要的控制系統(tǒng)。首先，這個(gè)控制系統(tǒng)來自于 EBI（企業(yè)自動(dòng)化建設(shè)）中BAS(樓宇自動(dòng)化系統(tǒng))的自動(dòng)邏輯模塊。這個(gè)系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)是被引進(jìn)過來的，具有先進(jìn)的硬件及軟件環(huán)境。其次，該軟件包括的 EBI 和 CARE（計(jì)算機(jī)輔助整治工程）與上位機(jī)、下位機(jī)控制器相對(duì)應(yīng)。最后，中央空調(diào)系統(tǒng)在建筑學(xué)中的控制能力經(jīng)過的嚴(yán)格探討，其中包括 PIN 控制，模糊控制和混合模糊PIN 控制算法，特別是對(duì)控

3、制方法，溫度和濕度在空調(diào)系統(tǒng)中的影響進(jìn)行了探討。實(shí)驗(yàn)是在一個(gè)規(guī)模較大的辦公系統(tǒng)大樓中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，混合模糊PIN 控制比模糊控制具有更好的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，能夠減少超調(diào)，有更快的響應(yīng)速度和更高的精確度。1.2 控制系統(tǒng)工藝目標(biāo)控制系統(tǒng)工藝目標(biāo)大樓中的中央空調(diào)系統(tǒng)包括有兩個(gè)冷卻機(jī)組的冷卻水系統(tǒng)和有 11 個(gè)空氣調(diào)節(jié)裝置的空氣處理系統(tǒng)（穩(wěn)定空氣量的系統(tǒng)） ，監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足下列要求：基本參數(shù)測(cè)量和開關(guān)控制設(shè)備；能量調(diào)整和管理；調(diào)整和控制能源，水和空氣系統(tǒng)?？傊?，監(jiān)控系統(tǒng)包括控制面板，操作界面，數(shù)據(jù)收集與分析，中央空調(diào)系統(tǒng)管理等。這些參數(shù)包括空調(diào)中的溫度，濕度和二氧化碳濃度，冷卻水中溫度和壓力

4、以及冷卻水系統(tǒng)是用來使這些參數(shù)工作在最佳狀態(tài)，所以先進(jìn)的控制系統(tǒng)是必要的。另外，隨著季節(jié)的變化和不同的設(shè)備使得監(jiān)控系統(tǒng)要根據(jù)不同條件而改變工作方式以便能夠節(jié)約能源。在 BAS 中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)適應(yīng)于分布式控制系統(tǒng)（DCS）中，其中包括中央處理器通信設(shè)備，和 11 個(gè)數(shù)字信號(hào)控制器（DDS） 。BAS 中制冷監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，AI 表示模擬輸入，AO 為模擬輸出，DI 為數(shù)字輸入，DO 表示數(shù)字輸出，I 代表溫度，F(xiàn) 代表流量。有兩個(gè)充滿冷水的冷卻裝置，分別由三個(gè)水泵來促進(jìn)冷卻水的循環(huán)，其中有兩個(gè)泵是備用的，冷卻水由集成模塊通過傳輸管道發(fā)送到 AHU 端。典型的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)維持空氣的流通，

5、AHU 包括過濾器，線圈，加濕器，風(fēng)扇等?？刂葡到y(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)21.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路溫度、濕度和通風(fēng)是中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的重要因素。對(duì)通風(fēng)造成的能源損失以及空氣流動(dòng)的預(yù)測(cè)成為加熱和冷卻的主導(dǎo)原因，下面列出的特點(diǎn)包括了支持監(jiān)控系統(tǒng)和操作調(diào)度控制及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。提供安全可控的通道，能夠監(jiān)測(cè)和故障排除，顯示設(shè)置點(diǎn)，ON/OFF 按鈕監(jiān)測(cè)職能：濕度，空氣質(zhì)量和溫度控制使用傳感器監(jiān)測(cè)空氣入口及出口的自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)，以提供或者鎖定冷卻和通風(fēng)。優(yōu)化啟動(dòng)和溫度預(yù)測(cè)，區(qū)域監(jiān)測(cè)和控制，能量記錄及審核；可用數(shù)據(jù)通過監(jiān)控系統(tǒng)中內(nèi)置傳感器匯聚在一起。實(shí)時(shí)報(bào)告監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)故障自動(dòng)報(bào)警計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)智能化大樓中所有

6、設(shè)備的檢測(cè)和監(jiān)控是樓宇自動(dòng)化的一部分，其中包括 HAVC 系統(tǒng)，導(dǎo)通系統(tǒng)和截止系統(tǒng)等，中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)體現(xiàn)了溫度控制，溫度調(diào)節(jié)，濕度，風(fēng)速和室內(nèi)空氣質(zhì)量等問題。另外，新鮮空氣聚集和VAV 風(fēng)機(jī)盤管的監(jiān)控系統(tǒng)也包括在 BAS 中。通過監(jiān)控系統(tǒng)和記錄的信息，能源節(jié)約的分布式控制和中央處理將被執(zhí)行，為智能化樓宇的管理提供便利，以減少能源的消耗和管理成本。然而，目前中央空調(diào)的監(jiān)控系統(tǒng)在智能化樓宇中的設(shè)計(jì)還存在一些普遍的問題，比如，在中國，由于室內(nèi)室外的不確定因素，導(dǎo)致 HVAC 系統(tǒng)受到影響以致控制不是很理想，甚至一些自動(dòng)化系統(tǒng)在某些大樓中不工作，有些控制系統(tǒng)也不穩(wěn)定，不能節(jié)能。事實(shí)上，根本原因在于空

7、調(diào)專業(yè)設(shè)計(jì)人員與自動(dòng)化專業(yè)設(shè)計(jì)師之間的溝通不足，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與本地化專業(yè)領(lǐng)域不同限制了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施。另一方面，自動(dòng)化設(shè)計(jì)師不了解中央空調(diào)系統(tǒng)，以致他們只能被動(dòng)的接受專業(yè)空調(diào)設(shè)計(jì)人員傳遞過來的工藝過程和控制要求，最終導(dǎo)致計(jì)算機(jī)監(jiān)控的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)無法得到優(yōu)化，從而增加了投資成本和故障的發(fā)生?？紤]到在中央空調(diào)控制系統(tǒng)監(jiān)控的難度，本文介紹了在 TV 建筑中的中央空調(diào)控制系統(tǒng)。這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)是為了適應(yīng)建筑物集成（BAS 的 EBI）的一個(gè)邏輯系統(tǒng)，詳細(xì)介紹控制系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)，上位機(jī)，下位機(jī)的 EBI 和CARE 軟件要求，最后是智能控制策略在監(jiān)控系統(tǒng)中的研究，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了該系統(tǒng)的

8、有效性?？刂葡到y(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)3第第 2 章章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 儀表的選擇儀表的選擇XMT 智能型單、雙路輸入數(shù)字顯示報(bào)警控制儀采用國外大規(guī)模單片機(jī)專用電路，將數(shù)顯控制儀表的功能匯集于該芯片的軟件中，集成度高，各項(xiàng)性能指示穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，功能設(shè)置方便，是目前國內(nèi)數(shù)字顯示控制儀表的先進(jìn)水平。型號(hào)代 碼說 明XMT-雙四位顯示D單路輸入輸入回路S雙路輸入 616080mm 880160mm外形尺寸 99696mmD單路1239普通位式兩位控制普通位式三位控制三位控制+聲響報(bào)警多位控制（4 路）控 制或報(bào) 警S雙路56789主、付回路之差值報(bào)警控制主、付回路之和值報(bào)警控制主回路、付

9、回路二位控制或單限報(bào)警主、付回路二位控制有聲響報(bào)警主、付回路分別三位控制輸入信號(hào)X X見輸入信號(hào)代號(hào)表（表一）Y無配電輸出配電輸出PDC24V 配電輸出控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)4注：雙路輸入，僅適用于都為 0-10mA、4-20mA、0-5V、1-5V 熱電阻、熱電偶。2.2 傳感器的選型傳感器的選型傳感器一旦控制問題和監(jiān)控參數(shù)確定下來，傳感器的選擇，I/O 驅(qū)動(dòng)，計(jì)算機(jī)硬件/軟件，還有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)，以及鏈接線路即可確定。中央空調(diào)硬件系統(tǒng)通常是小型分散控制系統(tǒng)沒有一個(gè)工作站點(diǎn)和一些較低級(jí)的控制器，中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)是在 EBI 系統(tǒng)上設(shè)計(jì)和發(fā)展起來的，整個(gè)系統(tǒng)由硬件，如中央處理器，DDS，傳感器等構(gòu)成，

10、控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成。溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)和 IC 溫度傳感器。IC 溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。 接觸式溫度傳感器的檢測(cè)部分與被測(cè)對(duì)象有良好的接觸，又稱溫度計(jì)。 溫度計(jì)通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，從而使溫度計(jì)的示值能直接表示被測(cè)對(duì)象的溫度。一般測(cè)量精度較高。在一定的測(cè)溫范圍內(nèi)，溫度計(jì)也可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)體、小目標(biāo)或熱容量很小的對(duì)象則會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，常用的溫度計(jì)有雙金屬溫度計(jì)、玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計(jì)

11、。隨著低溫技術(shù)在國防工程、空間技術(shù)、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究，測(cè)量 120K 以下溫度的低溫溫度計(jì)得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計(jì)、蒸汽壓溫度計(jì)、聲學(xué)溫度計(jì)、順磁鹽溫度計(jì)、量子溫度計(jì)、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉?。低溫溫度?jì)要求感溫元件體積小、準(zhǔn)確度高、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計(jì)的一種感溫元件，可用于測(cè)量 1.6300K 范圍內(nèi)的溫度。2.3 控制方案分析控制方案分析軟件的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括兩個(gè)子系統(tǒng)。其一是監(jiān)督和管理系統(tǒng)的工作站，一個(gè)是智能控制系統(tǒng)的 DDC 現(xiàn)場(chǎng)控制器。EBI 系統(tǒng)軟件工作點(diǎn)和 DDS 軟件

12、可用來對(duì) CARE 進(jìn)行編程控制。EBI 是一個(gè)復(fù)雜的管理和控制應(yīng)用系統(tǒng)：（1） 以一種簡單明了的方式顯示數(shù)據(jù)（2） 允許手動(dòng)輸入程序控制（3） 自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)計(jì)劃控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)5（4） 顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)（5） 生成報(bào)告EBI 的支持其他工業(yè)協(xié)議如 BACnet，OPC 和 LonWorks 技術(shù)等。一個(gè)典型的 EBI 的系統(tǒng)包括服務(wù)器，站點(diǎn)，控制器和通信鏈路等。EBI 的在服務(wù)器上運(yùn)行，主機(jī)收集和處理數(shù)據(jù)，管理系統(tǒng)活動(dòng)并執(zhí)行自動(dòng)化任務(wù)。 該站實(shí)際上是我們通過監(jiān)視和控制的系統(tǒng)在“控制面板設(shè)置” 。該站點(diǎn)是一個(gè)單獨(dú)的 EBI 的程序，運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)以及在服務(wù)器上。在該系統(tǒng)中，站點(diǎn)和服務(wù)器運(yùn)行在

13、相同的計(jì)算機(jī)上。此站點(diǎn)表現(xiàn)為一系列的信息。每個(gè)顯示屏是一個(gè)“控制面板” ，顯示設(shè)置或某一類型的信息，并具有一套適當(dāng)?shù)目刂?，如“按鈕”和“滾動(dòng)條” 。有兩個(gè)基本類型的顯示模式：系統(tǒng)：這是有 EBI 和顯示提供信息標(biāo)準(zhǔn)化方式。 ，系統(tǒng)會(huì)顯示包括列表和包含系統(tǒng)配置的細(xì)節(jié)“電子表格“。自定義：這些已建立專門為特定的系統(tǒng)，并使其更容易理解和控制系統(tǒng)的活動(dòng)。例如，securityrelated 顯示可能會(huì)顯示一個(gè)特定的布局，而空氣調(diào)節(jié)顯示器可能包括示意圖的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。CARE 軟件通過提供的圖形來創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件和控制器的控制程序。CARE是 Windows 應(yīng)用程序，需要利用的菜單欄，會(huì)話框，指向并點(diǎn)擊功

14、能。CARE提供了四個(gè)主要職能創(chuàng)建程序文件下載到控制器：裝載原理圖，控制策略，開關(guān)邏輯和時(shí)間程序。設(shè)備原理圖：在建立工程的第一步是定義一個(gè)項(xiàng)目。一個(gè)項(xiàng)目是一個(gè) 1 到30 集控制器上的總線。一個(gè)控制器可負(fù)責(zé)超過一個(gè)工程，然后為每個(gè)工程創(chuàng)建原理圖。例如圖 2-2，這是空調(diào)器的原理圖。圖 2-1 空調(diào)器原理圖時(shí)間控制：時(shí)間程序來控制設(shè)備開/關(guān)時(shí)間，以配合設(shè)備日程安排（例如，平日，周末和節(jié)假日）可以定義并分配一周時(shí)間表。在完成一個(gè)工程之后，我們使用其他 CARE 的默認(rèn)編輯功能和轉(zhuǎn)換文件的控制器的格式，然后我們可以下載該文件在控制器上進(jìn)行操作和測(cè)試。 空調(diào)系統(tǒng)正常良好的運(yùn)行，不僅與相應(yīng)的空調(diào)系統(tǒng)有關(guān)

15、，而且還自動(dòng)控制控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)6相關(guān)。這個(gè)空調(diào)系統(tǒng)控制模塊主要包括開關(guān)控制，連續(xù)調(diào)整，控制空調(diào)內(nèi)溫度和濕度，開關(guān)主要控制開關(guān)冷凍裝置，風(fēng)扇和水泵等相互關(guān)聯(lián)的控制器件。溫度控制系統(tǒng)在這里，采用溫度控制混合模糊 PID 控制.?；旌夏：?PID 控制的配置顯示如圖 2-3 所示。圖 2-3 中，r 為設(shè)定值，e 為錯(cuò)誤輸入值，U 是控制輸出變量，E 是錯(cuò)誤的模糊狀態(tài)的隸屬度，EC 不同程度錯(cuò)誤的模糊狀態(tài)，C 是控制模糊狀態(tài)輸出，R 代表識(shí)別器，F(xiàn) 代表輸入頻率，RULE 代表模糊尺度，D 代表模糊輸出。圖 2-2 溫度控制系統(tǒng)PIDEECFRBULEEDuObject控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)7第第 3

16、章章 基于紫金橋的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)基于紫金橋的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)3.1 主控界面主控界面 主控制界面顯示了整個(gè)中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模擬圖，采用組態(tài)王 6.5 進(jìn)行界面的繪制，清晰明確地顯示出整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)流程和各部分之間的工作聯(lián)系情況。控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)8圖 3-1 主控界面運(yùn)行前圖 3-2 主控界面運(yùn)行中3.2 趨勢(shì)界面趨勢(shì)界面顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的趨勢(shì)曲線控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)9圖 3-3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)曲線圖 3-4 歷史數(shù)據(jù)的趨勢(shì)曲線3.3 儀表界面儀表界面進(jìn)行各配置部件相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控與記錄的界面圖 3-5 運(yùn)行儀表界面第第 4 4 章章 結(jié)論與體會(huì)結(jié)論與體會(huì)控制系統(tǒng)

17、綜合實(shí)驗(yàn)10我們從綜合自動(dòng)控制上與數(shù)字電路找到結(jié)合點(diǎn)，經(jīng)過對(duì)相關(guān)軟硬件的研究學(xué)習(xí)和實(shí)踐，成功的模擬出一套中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和整體設(shè)計(jì)模式。通過模擬 PLC 的連接等，進(jìn)行了多項(xiàng)數(shù)據(jù)的模擬測(cè)量和運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄，得到了比較滿意的成品。經(jīng)過本次課程設(shè)計(jì)之后，我感覺這是一次理論與實(shí)際相結(jié)合的考驗(yàn)，我們?cè)谶@次實(shí)習(xí)中受益頗多，也讓我們?cè)谝徊讲降奶剿髦信囵B(yǎng)了解決問題的能力，讓我們的所學(xué)知識(shí)得以應(yīng)用，并且認(rèn)識(shí)到我們的不足，任何事情只有一步步的探索才能最終發(fā)現(xiàn)解決問題的方法。兩個(gè)星期以來，我們對(duì)自動(dòng)控制的理論有了初步的系統(tǒng)了解。我們學(xué)會(huì)了面包板組裝與電路調(diào)試登機(jī)橋，我們了解到了焊普通元件與電路元件的技巧、印制電路板圖的設(shè)計(jì)制作與工藝流程的作用等。這些知識(shí)不僅在課堂上有效，對(duì)以后的電子工藝課的學(xué)習(xí)有很大的指導(dǎo)意義，在日常生活中更是有著現(xiàn)實(shí)意義；也對(duì)自己的動(dòng)手能力是個(gè)很大