冰蓄冷自動控制系統(tǒng)設備及功能說明

1、 技術標 主要設備的選用及技術描述與響應說明第三章 機房自動控制系統(tǒng)一、冰蓄冷自動控制系統(tǒng)綜述工程的自控系統(tǒng)由上位機遠程控制系統(tǒng)、PLC現(xiàn)場控制系統(tǒng)、電動閥、傳感檢測器件、系統(tǒng)配電柜、系統(tǒng)軟件等部分組成。系統(tǒng)結構圖如下所示：PLC控制軟件為主的控制程序，該程序為美國西門子公司與CRYOGEL公司聯(lián)合開發(fā)，已經在美國的多個工程中和臺灣杰美利（GEMINI）得到應用，直接輸入后調整。上位機控制軟件也可帶采用CRYOGEL/（GEMINI）公司軟件包的WinCC操作系統(tǒng)。上位機遠程控制設置先進的集中控制臺，采用工控機配置打印機進行遠程監(jiān)控和打印，現(xiàn)場控制機采用PLC可編程控制器控制，進行系統(tǒng)控制、參

2、數(shù)設置、數(shù)據顯示，確保實現(xiàn)系統(tǒng)的參數(shù)化，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化運行。本系統(tǒng)中的核心控制部分與機電執(zhí)行裝置采用國際著名品牌（西門子、江森、霍尼韋爾）的產品。蓄能系統(tǒng)控制具體功能如下：控制系統(tǒng)通過對主機、蓄熱鍋爐、蓄冰裝置、板式換熱器、泵、冷卻塔、系統(tǒng)管路調節(jié)閥進行控制，調整蓄冷系統(tǒng)各應用工況的運行模式，在最經濟的情況下給末端提供穩(wěn)定的供水溫度。根據季節(jié)和機組運行情況，自控系統(tǒng)具備所有工況的轉換功能?？刂啤⒈O(jiān)測范圍： a、制冷主機、泵、冷卻塔啟停、狀態(tài)、故障報警；b、總供/回水管溫度顯示與控制； c、蓄冰裝置及蓄熱水箱進出口溫度、顯示與控制； d、蓄冰量、余冰量、乙二醇流量、瞬時釋冷速度、蓄冷速度等標準

3、規(guī)定參數(shù)的顯示； e、電動閥開關、調節(jié)顯示； f、備用水泵選擇功能； g、各時段用電量及電費自動記錄； h、空調冷負荷以及室外溫濕度監(jiān)測； i、可選的功能（包括樓宇智能化系統(tǒng)接口及接口轉換程序）?？刂葡到y(tǒng)對一重要的參數(shù)進行長時間記錄保存，并將空調的實際運行日負荷通過報表或曲線圖的方式記錄，可以查詢到某一段時間內的歷史數(shù)據值，供使用者進行了解、分析，而且所有的監(jiān)測數(shù)據可進行打印?？刂葡到y(tǒng)配置靈活的手動/自動轉換功能。現(xiàn)場控制柜可手動控制所有設備的啟停。可根據負荷變化情況調整運行策略，進行系統(tǒng)的優(yōu)化控制，最大限度發(fā)揮蓄冷系統(tǒng)轉移高峰負荷的能力，以最大限度節(jié)省運行費用。具備無人值守功能、節(jié)假日特別控

4、制功能。系統(tǒng)可通過電話線或局域網絡，對本工程的蓄冷、蓄熱與生活熱水系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控（可選的功能）。二、蓄冷系統(tǒng)運轉模式蓄冷系統(tǒng)按空調供回水溫度7/12設計，可以通過不同閥門的開、關或調節(jié)來實現(xiàn)以下4種不同的運行模式：A、 常規(guī)主機供冷雙工況主機制冰模式B、 常規(guī)主機供冷雙工況主機+蓄冰裝置聯(lián)合供冷模式C、 常規(guī)主機供冷蓄冰裝置聯(lián)合供冷模式D、 融冰單獨供冷模式其運行原理見冰蓄冷空調系統(tǒng)原理圖。（見本報價書第七部分）各個流程簡化的具體控制及運行情況說明如下：1、雙工況主機制冰+(基載主機供冷)該時段為電力低谷期，根據蓄冰系統(tǒng)的優(yōu)化原理，雙工況主機在電力低谷時段充分利用當?shù)氐牡蛢r電運行制冰。在該時

5、段內雙工況主機滿負荷運行，通過低溫的乙二醇溶液使蓄冰槽內的冰球蓄冰。雙工況主機在蓄冰工況下運行時，制冷主機的效率有相應的降低，乙二醇溶液僅在雙工況主機和蓄冰槽之間循環(huán)，隨著蓄冰量的增加和時間的推移，雙工況主機的出口溫度逐步降低。當蓄冰槽的名義蓄冰量達到要求時，雙工況主機自動停止蓄冰工況運行，過渡為常規(guī)工況運行。系統(tǒng)循環(huán)示意圖如下：（注：相同功能設備均用一個符號表示，以便于理解，詳細情況參閱系統(tǒng)原理圖，彩色線條表示不同用途循環(huán)液體的循環(huán)，下同）如此時基載主機停機，即為雙工況主機單獨制冰模式。2、雙工況主機 + 融冰聯(lián)合供冷該時段為空調冷負荷較大時段，為了滿足空調負荷要求同時盡量減少系統(tǒng)的電力運行

6、費用，冷負荷由基載和雙工況制冷機聯(lián)合蓄冰槽供冷。在該時段內制冷主機處于空調工況，蓄冰主機出口的乙二醇溶液和冰槽融冰后的乙二醇溶液混合進入板式換熱器。在非標準設計日內，空調冷負荷有相當減小，通過優(yōu)化控制實現(xiàn)蓄冰槽的有效融冰并保證系統(tǒng)內的冷負荷需求。系統(tǒng)運行原理示意圖如下：3、蓄冰槽單獨供冷如電價政策有利，在過渡季節(jié)，為了避免在電力高峰期內開啟冷機以及冷機的低效運行，該時段內蓄冰槽的總融冰供冷量為空調系統(tǒng)負荷的全部。根據優(yōu)化控制原理，為了減小運行電費，該時段的冷負荷由蓄冰槽單獨提供，制冷機白天停止運行，只在電力低谷段運行蓄冰。系統(tǒng)運行原理示意圖如下：4、制冷機單獨供冷根據當前的電價政策，根據不利于

7、使用低谷電所蓄冷量時，空調冷負荷結構改變時，為了將蓄冰槽的冷量盡量用于高峰時段，在平時段內的冷負荷可以適當由制冷機單獨提供。這時蓄冰槽與系統(tǒng)隔離開，蓄冰主機在空調工況運行，通過板式換熱器向空調系統(tǒng)提供冷凍水。系統(tǒng)運行原理示意圖如下：三、下位機PLC監(jiān)控方案3.1 手動/自動選擇功能系統(tǒng)可以根據用戶的需要，選擇手動或者自動運行模式；當系統(tǒng)選擇手動運行模式時，系統(tǒng)還可以根據用戶的需要進行硬手動和軟手動的運行方式；通過對觸摸屏控制鍵操作，根據需求選擇供冷或采暖及生活熱水方式，在軟手動操作功能，通過觸摸按鈕，可手動進行制冷主機的開/停、冷凍水泵、冷卻水泵、風機、乙二醇溶液泵操作；通過對控制柜上的相關按

8、鈕進行操作，可進入硬手動操作功能，通過按鈕，可手動進行制冷主機的開/停、冷凍水泵、冷卻水泵、風機、乙二醇溶液泵控制。在取得相關的授權后，可以通過人機對話界面對控制系統(tǒng)進行自動操作，根據所設定好的運行參數(shù)對系統(tǒng)的不同運行模式的自動運行及模式轉換；3.2 系統(tǒng)運行模式選擇功能系統(tǒng)可以根據歷史記錄、負荷數(shù)據、用戶預先設定（含日期、時間、和其它約束條件等）等自動選擇系統(tǒng)的工作模式；系統(tǒng)也可以接受用戶的手動運行模式；下位機中提供的主要四種運行模式為：a. 主機制冷模式b. 主機與蓄冰裝置聯(lián)合供冷模式c. 融冰單獨供冷模式d. 主機單獨供冷模式在雙工況制冷主機單獨制冰運行模式中，制冷主機為滿負荷工作，系統(tǒng)

9、并且能夠根據其采集的溫度參數(shù)自動判斷過程蓄冰的完成。制冷主機供冷與制冰裝置聯(lián)合供冷運行模式下，一方面要確保制冷主機的正常供冷，另一方面也要確保制冰裝置供冷的正常運行，以達到系統(tǒng)設計標準要求；系統(tǒng)單獨融冰供冷模式下運行時，系統(tǒng)能夠根據所采集的溫度參數(shù)準確調節(jié)放冷速度，并且在確保系統(tǒng)正常運行的前提下，盡量滿足系統(tǒng)的負荷變化，制冷主機單獨供冷模式運行時，與常規(guī)空調的控制完全一樣。3.3 全自動運行功能本系統(tǒng)可以通過定時功能設置，使系統(tǒng)完全按照用戶設定的參數(shù)進行運行；系統(tǒng)可以按照設定系統(tǒng)參數(shù)和控制模式自動運行，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的無人值守；系統(tǒng)在選擇參數(shù)后將完全由下位機進行控制；3.4 實時數(shù)據顯示以及歷史

10、趨勢圖形重要運行參數(shù)系統(tǒng)負荷、儲冰量、融冰量可以在觸摸屏上生成歷史趨勢圖形進行顯示；所有的監(jiān)測、控制數(shù)據可以進行打印；實時顯示所有的當前數(shù)據。3.5 節(jié)假日節(jié)能運行模式系統(tǒng)可以通過下位機觸摸屏進行節(jié)假日、特別工作日的預先設定；在節(jié)假日系統(tǒng)可以根據時間安排，自動選擇節(jié)能運行模式，以最大限度實現(xiàn)冰蓄冷的優(yōu)越性；系統(tǒng)也可以根據特別工作日的用冷需求，預先設計好運行模式，盡最大能力滿足系統(tǒng)的最大用冷要求，并且實現(xiàn)節(jié)能的目的；用戶可以根據需要和安排，進行運行模式設定；系統(tǒng)可以根據氣候的變化，提前或者推遲運行系統(tǒng)，以達到最佳的運行效果和最經濟的運行方式。3.6 系統(tǒng)故障診斷與處理系統(tǒng)具備全面的故障自診斷能力

11、；系統(tǒng)能夠對出現(xiàn)的運行故障進行自動處理能力；系統(tǒng)的主要故障診斷功能有： 各種傳感器（溫度、流量、液位等）運行故障；所有電機、水泵（冷卻水、冷凍水、乙二醇溶液）的運行故障；風機、冷卻塔運行故障； 蓄冰裝置的運行故障； 制冷主機的超溫、超壓、潤滑等故障；缺相報警。 計算機屏幕顯示故障區(qū)域流程圖，事故設備圖形變色或閃爍，屏幕上方用漢字顯示故障性質及發(fā)生時間，該監(jiān)控系統(tǒng)同時具有對運行過程重要參數(shù)進行聲、光報警功能。所有報警顯示有關報警監(jiān)控點的詳細資料，包括發(fā)生的時間及日期。3.7 蓄能系統(tǒng)的負荷管理蓄冷系統(tǒng)同樣可以通過蓄冷罐的溶液的流量和溫度變化對系統(tǒng)的蓄冷量、放冷量、蓄冷負荷、放冷負荷進行記錄、顯示

12、；3.8 多級安全模式系統(tǒng)為了確保安全、穩(wěn)定、正常運行，控制系統(tǒng)設有多級安全保護，工作人員必須具備有授權的安全密碼后，才能進入相應層段進行操作；系統(tǒng)設有一般觀察員、現(xiàn)場操作員、信息管理員、系統(tǒng)管理員四級安全模式；一般觀察員只能通過上位計算機對話窗口對系統(tǒng)的運行狀況、工作模式、故障報警等一些完全開放性的過程進行操作與查詢；現(xiàn)場可通過上位機對控制系統(tǒng)的相關參數(shù)進行設定、修改和手動控制操作；系統(tǒng)管理員可以對控制系統(tǒng)的一些非常重要的參數(shù)進行設定、修改和操作，同時系統(tǒng)管理員還可以對控制程序進行修改，或者添加一些控制功能等；* 附2：下位機觸摸屏組態(tài)畫面簡介整個冰蓄冷控制系統(tǒng)的下位機操作界面采用德國西門子

13、公司新推出的裝載了易觀察及高畫質新顯示器件的全中文觸摸屏操作界面TP270-10（本工程未要求提供觸摸屏控制，現(xiàn)場直接采用上位機控制），可實時地觸摸屏幕上按鈕，進行人機對話，并能設置、改變系統(tǒng)的各種參數(shù)，以適應不同的工況要求。該系統(tǒng)強大的中文幫助系統(tǒng)、專家診斷系統(tǒng)和智能故障識別功能能有效地指導用戶進行各種操作及故障的排除，真正地做到，一見就懂！一觸即會！開機顯示： 在開機畫面中，按下屏幕中央的空余部位，即可進入系統(tǒng)菜單畫面1、 系統(tǒng)菜單：按下相應的功能按鈕時，即可進入相應的系統(tǒng)菜單畫面。2、 自動運行模式按下相應的功能按鈕時，即實現(xiàn)四種運行模式功能。3、 節(jié)假日運行時間設定畫面根據本地的電價情

14、況，合理的選擇相應的時段運行某一種工作模式。4、 參數(shù)設定畫面 觸摸相應的數(shù)值輸入區(qū)域，從彈出的鍵盤中輸入所需的參數(shù)。5、 溫度曲線顯示畫面 通過曲線方式，可以了解系統(tǒng)在一段時間內的運行情況。6、 歷史報警記錄畫面 查看歷史報警記錄，可以了解系統(tǒng)所發(fā)生的故障情況。四、上位機遠程監(jiān)控方案1、上位機系統(tǒng)結構控制系統(tǒng)的物理模型如下圖所示，對于控制系統(tǒng)中上位機的具體組成以及說明如下： 2、上位機監(jiān)控軟件組態(tài)王6.5（監(jiān)控中心）& 組態(tài)王6.5是基于Windows下操作系統(tǒng)，采用Microsoft COM/DCOM技術開發(fā)，支持ANSIC，Visual Basic，SQL，和OPC& 組態(tài)王6.5用戶歸

15、檔功能支持組態(tài)王6.5內置的SYBASE SQL Anywhere數(shù)據庫與管理系統(tǒng)相集成。& 利用集成的報表系統(tǒng)生成各種形式的報表及歷史數(shù)據庫編程接口和時 DDE數(shù)據交換生成Excel報表。& 采用組態(tài)王6.5作為系統(tǒng)組態(tài)軟件和運行平臺，人機界面友好，操作簡單易學，可以實現(xiàn)多種功能；& 具有強大的先進的安全管理系統(tǒng)，組態(tài)王彩分級和分區(qū)的雙重保護策略，應用系統(tǒng)中的第一個可操作元素都可以被指定級別和安全區(qū)，在系統(tǒng)運行時，若操作者權限小于可操作元素的訪問權限，或者工作安全區(qū)不可操作元素的安全區(qū)時，可操作規(guī)元素是不可訪問或操作的。& 上位機監(jiān)控軟件可以脫離下位機而不會影響下位的工作，這可以保證由于通訊

16、等干擾原因而使整個系統(tǒng)的安全運行；& 具有PPI、MPI、Profibus等多種通訊協(xié)議，與下位機和其它系統(tǒng)通訊簡單；& 系統(tǒng)可以利用INTERNET實現(xiàn)遠程監(jiān)控，并且可以與調度大樓的MIS系統(tǒng)進行數(shù)據交換和共享，而且能夠很好地進入BAS系統(tǒng)；3、優(yōu)化控制軟件優(yōu)化控制軟件是為了保證蓄冰（蓄熱）系統(tǒng)有計劃可靠的進行，根據室外溫度、天氣預報、天氣變化趨勢及以前的歷史記錄數(shù)據，通過優(yōu)化軟件計算出設計日逐時負荷，自動選擇主機優(yōu)先還是融冰（水箱供熱）優(yōu)先。對制冷機或鍋爐的供冷（熱）量和蓄冷（熱）量進行調節(jié)，因此它要求進行實時負荷預測和優(yōu)化，根據系統(tǒng)分析推算出最優(yōu)化控制模式，以最大限度的節(jié)約費用。 優(yōu)化控

17、制軟件它負責系統(tǒng)的在線預測及負荷的優(yōu)化分配，把所分析出的控制結果實時的送給前臺的控制程序，以決定運行模式的自動投入及開機的控制。優(yōu)化控制軟件的算法室外的溫、濕度天氣預報等外部數(shù)據負荷預測通過比較前面的運行數(shù)據與預測值，逐時類推系統(tǒng)的最優(yōu)化控制數(shù)學模型計算出最優(yōu)化控制策略3、最優(yōu)化控制組成上位機監(jiān)控軟件現(xiàn)場級控制系統(tǒng)上位機后臺優(yōu)化控制軟件 蓄能系統(tǒng)的最優(yōu)化控制系統(tǒng)主要包括三個部分：上位機監(jiān)控軟件、上位機后臺優(yōu)化控制軟件、現(xiàn)場級控制。它們與自動控制相連接，實現(xiàn)對整個蓄能系統(tǒng)的自動控制。實現(xiàn)各種工況的自動轉換，達到機房運行無人值守。同時上位機的監(jiān)控軟件還可以實時監(jiān)測系統(tǒng)的運行情況。其三者的關系如下圖

18、所示：4、上位機監(jiān)控系統(tǒng)的前臺監(jiān)控軟件： 上位機中央監(jiān)控軟件負責整個蓄能系統(tǒng)的圖形界面的顯示。如下圖1冰蓄冷所示： 該界面友好、直觀、中文操作環(huán)境、方便的參數(shù)設定與控制、故障報警、打印報表、歷史數(shù)據查尋等多種功能。在前臺監(jiān)控界面上，還能夠對溫度、模式、開機臺數(shù)進行設定。上位機監(jiān)控系統(tǒng)主要有以下功能4.1、手動/自動選擇功能系統(tǒng)可以根據用戶的需要，選擇手動或者自動運行模式；在取得上位機的授權后，可以通過上位機的人機對話界面對控制系統(tǒng)進行軟手動操作，可手動控制制冷系統(tǒng)中的主機開/停、冷凍水泵、冷卻水泵、風機、乙二醇溶液泵或供暖系統(tǒng)中的鍋爐、水泵、電動閥門以及系統(tǒng)的不同運行模式的選擇；4.2、系統(tǒng)運

19、行模式選擇功能系統(tǒng)可以根據歷史記錄、負荷預測數(shù)據、用戶預先設定（含日期、時間、和其它約束條件等）等自動選擇系統(tǒng)的工作模式；同樣系統(tǒng)也可以接受用戶的手動運行模式；系統(tǒng)提供以下幾種運行模式為：蓄冷系統(tǒng)中：雙工況制冷主機單獨制冰運行模式；制冷主機與制冰裝置聯(lián)合供冷運行模式；融冰單獨供冷模式；制冷主機單獨供冷模式；系統(tǒng)可以根據實際的負荷預測進行控制制冷量或蓄熱量；聯(lián)合運行模式下工作時，系統(tǒng)能夠根據上位機的優(yōu)化軟件對負荷預測數(shù)據、操作人員預先設定的相關數(shù)據、系統(tǒng)自動采集的參數(shù)等自動選擇采用主機（鍋爐）優(yōu)先、或者融冰（蓄熱裝置）優(yōu)先。 4.3、全自動運行功能本系統(tǒng)可以通過定時功能設置，使系統(tǒng)完全按照用戶設

20、定的參數(shù)進行運行；系統(tǒng)可以按照上位機控制中心對已設定的系統(tǒng)參數(shù)和控制模式自動運行，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的完全無人值守；系統(tǒng)在選擇參數(shù)后將完全由下位機進行控制；系統(tǒng)在已經設定好參數(shù)的情況下，上位機可以脫離系統(tǒng)而完全由下位進行全自動運行與控制。 4.4、實時數(shù)據記錄以及歷史查詢上位機可以將實時控制和監(jiān)測數(shù)據進行自動保存；各個監(jiān)測點的數(shù)據可以保存一年以上；所有監(jiān)測數(shù)據可以根據時間的先后生成圖形曲線；用戶可以根據需要在上位機上查詢系統(tǒng)的歷史運行曲線，最長可以達到一年，部分重要數(shù)據以及查詢多年的數(shù)據；所有的監(jiān)測、控制數(shù)據可以按照用戶要求進行打印、統(tǒng)計和報表等；所有數(shù)據查詢可以在控制中心（上位機）進行，少量重要數(shù)

21、據可以通過觸摸屏進行查詢。4.5、節(jié)假日節(jié)能運行模式系統(tǒng)可以通過上位機進行節(jié)假日、特別工作日等預先設定；同樣系統(tǒng)也可以通過下位機的觸摸屏進行節(jié)假日、特別工作日的預先設定；在節(jié)假日系統(tǒng)可以根據時間安排，自動選擇節(jié)能運行模式，以最大限度實現(xiàn)電蓄能的優(yōu)越性；系統(tǒng)也可以根據特別工作日的用負荷需求，預先設計好運行模式，盡最大能力滿足系統(tǒng)的最大負荷要求，并且實現(xiàn)節(jié)能的目的； 4.6、用戶定時開機運行用戶可以根據需要和安排，進行運行模式設定；系統(tǒng)可以根據氣候的變化，提前或者推遲運行系統(tǒng)，以達到最佳的運行效果和最經濟的運行方式。4.7、系統(tǒng)故障診斷與處理CRT屏幕顯示故障區(qū)域流程圖，事故設備圖形變色或閃爍，屏幕上方用漢字顯示故障性質及發(fā)生時間，該監(jiān)控系統(tǒng)同時具有對運行過程重要參數(shù)進行聲、光報警功能。4.8、蓄能系統(tǒng)的負荷管理和能量分配系統(tǒng)可以根據冷凍水（采暖熱水）的流量和溫度變化，計算過程的實時負荷，以及過程的負荷分布；系統(tǒng)可以根據供水管路的壓降，自動調節(jié)管路中冷凍水（采暖熱水）的流量，如果用戶需要可以調節(jié)各支管路系統(tǒng)的