恒溫恒濕機(jī)組的控制解析課件

1、1目錄第1章 緒論恒溫水箱通斷控制實(shí)驗(yàn)第2章 恒溫水箱通斷控制第1次討論課：恒溫水箱通斷控制第3章整體式恒溫恒濕機(jī)組的控制第2次討論課：整體式恒溫恒濕機(jī)組的控制第4章 散熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制1、2第3次討論課： 散熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制第5章 空調(diào)系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)1 、2第4次討論課：空調(diào)系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)第6章 冷熱源與水系統(tǒng)的控制1 、2第7章 通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第8章 建筑自動(dòng)化系統(tǒng)第5次討論課：動(dòng)手操作第3章 恒溫恒濕機(jī)組的控制3主要內(nèi)容恒溫恒濕機(jī)組及其控制管理的需求傳感器的選擇及其接口電路（了解常見(jiàn)傳感器的原理、使用方式）執(zhí)行器的選擇及其接口電路（了解常見(jiàn)末端設(shè)備的控制調(diào)節(jié)方式）基于計(jì)算機(jī)的控制器（了解基

2、于單片機(jī)的控制器的基本原理、外電路、控制調(diào)節(jié)邏輯）控制調(diào)節(jié)過(guò)程第二次大作業(yè)41.恒溫恒濕空調(diào)機(jī)監(jiān)測(cè)對(duì)象房間溫度房間濕度水位、水流、送風(fēng)控制設(shè)備壓縮機(jī)電加熱器電加濕器風(fēng)機(jī)51.恒溫恒濕空調(diào)機(jī)的控制管理需求啟停控制啟動(dòng)順序：風(fēng)機(jī)冷凝側(cè)風(fēng)機(jī)（或冷卻水系統(tǒng)） 壓縮機(jī) 判斷風(fēng)速加熱器判斷水箱液位加濕器停止順序：加熱器加濕器壓縮機(jī)冷凝側(cè)風(fēng)機(jī)（或冷卻水系統(tǒng)） 風(fēng)機(jī)房間參數(shù)控制調(diào)節(jié)根據(jù)實(shí)測(cè)值與設(shè)定值決定壓縮機(jī) 、加熱器、加濕器、風(fēng)機(jī)的啟停控制精度：溫度0.1，濕度3%避免同時(shí)升降溫、加除濕，避免冷熱抵消61.恒溫恒濕空調(diào)機(jī)的控制管理需求自動(dòng)運(yùn)行、安全保護(hù)壓縮機(jī)：冷凝壓力過(guò)高、油壓過(guò)低、冷卻水流速過(guò)低 、油溫過(guò)

3、低電加熱器：風(fēng)速過(guò)低時(shí)斷電電加濕器：水位過(guò)低時(shí)斷電空氣過(guò)濾器阻力過(guò)大時(shí)報(bào)警人機(jī)界面輸入溫濕度設(shè)定值顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)單臺(tái)設(shè)備的操作命令72.傳感器需監(jiān)測(cè)的參數(shù)空氣的溫度、濕度冷凝壓力空氣過(guò)濾阻力冷卻水流送風(fēng)氣流加濕器水位各設(shè)備的運(yùn)行狀況82.傳感器溫濕度等物理參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量實(shí)現(xiàn)正確控制的保障實(shí)現(xiàn)節(jié)能效益、管理效益的保障BJ: BeijingSH: Shanghai92.傳感器傳感器故障對(duì)能耗影響一例102.傳感器傳感器故障對(duì)能耗影響一例48121620243236404448525660ha,AHU,dis, ha,mix kJ/kgha,AHU,disha,AHU,disha,coil,exh

4、a,coil,exha,mixha,mixha,AHU,retha,AHU,retha,freshha,freshFresh airMix airReturn airCoil exhaustAHU exhaust112.傳感器傳感器故障的種類無(wú)讀數(shù)或讀數(shù)無(wú)變化122.傳感器傳感器故障的種類高頻噪聲132.傳感器傳感器故障的種類長(zhǎng)期緩慢漂移142.傳感器傳感器的平均無(wú)故障時(shí)間MTBF（Mean Time Between Failure）溫度濕度 CO2風(fēng)速 MTBF1（小時(shí)） 100,00050,00020,00050,000MTBF1（年）11.45.72.35.7MTBF2（年）2.21.7

5、0.50.5152.傳感器傳感器準(zhǔn)確測(cè)量的實(shí)現(xiàn)正確感知物理量的變化:不能影響被測(cè)物理量電信號(hào)的可靠傳輸傳輸線路長(zhǎng)度沿途磁場(chǎng)干擾接收端的高精度轉(zhuǎn)換電壓、電流模擬信號(hào)脈沖信號(hào)數(shù)字信號(hào)162.傳感器傳感器的輸出信號(hào)電壓信號(hào)接收端阻抗小，電流大時(shí)，外引線電阻引起的壓降大接收端阻抗大，電流小時(shí)，抗干擾能力差420mA電流信號(hào)電流大，抗干擾能力強(qiáng)15105200.25電流(mA)負(fù)載電阻(k)0.50.7511.25172.傳感器溫度傳感器的類型熱敏電阻型金屬電阻靈敏度：0.1%/K線性熱敏電阻靈敏度：3%5%/K非線性熱敏電阻型注意事項(xiàng)電阻的溫升不能影響被測(cè)對(duì)象的溫度90mm鉑電阻通過(guò)5mA電流測(cè)水溫時(shí)

6、溫升0.01K，測(cè)空氣溫度溫升0.1K解決溫升誤差的辦法只在測(cè)量時(shí)供電，不測(cè)量時(shí)斷電時(shí)間比法測(cè)熱敏電阻的電阻值182.傳感器溫度傳感器的類型熱敏電壓型熱電偶：溫差電勢(shì)百毫伏級(jí)半導(dǎo)體PN結(jié)：電壓大，但一致性難保證192.傳感器溫度傳感器的類型集成芯片（IC型）電流型：AD590（美國(guó)ANALO G DEV ICES 公司的單片集成兩端感溫電流源）流過(guò)器件的電流(A) 等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開(kāi)爾文) 度數(shù)測(cè)溫范圍為- 55+150； 電源電壓范圍為430 V精度高，在- 55+-150范圍內(nèi)，非線性誤差為0.3Reference：M.P. Timko, “A Two-Terminal IC

7、 Temperature Transducer,” IEEE J. Solid State Circuits, Vol. SC-11, p. 784-788, Dec. 1976. Understanding the SpecificationsAD590. 202.傳感器溫度傳感器的類型數(shù)字通信型集成芯片（智能傳感器）溫度測(cè)量：LM75IC總線接口 測(cè)溫范圍為- 55+125；電源電壓范圍為35.5 V測(cè)溫分辨率0.1K，精度0.25K溫濕度測(cè)量：SHTXX相同封裝外形測(cè)相對(duì)濕度分辨率1%適合建筑環(huán)境控制212.傳感器濕度傳感器的類型電容式：濕度變化引起電容變化，轉(zhuǎn)換為電流變化氯化鋰電阻式：

8、濕度變化引起電阻變化氯化鋰露點(diǎn)溫度：加熱氯化鋰敏感元件，使其表面水蒸汽分壓力等于空氣水蒸汽分壓力，測(cè)出氯化鋰溫度得到對(duì)應(yīng)的水蒸汽分壓力測(cè)量信號(hào)的變送420mA標(biāo)準(zhǔn)電流脈沖輸出數(shù)字通信（智能傳感器）222.傳感器開(kāi)關(guān)型輸出的傳感器制冷循環(huán)的壓力報(bào)警 壓力開(kāi)關(guān)流速過(guò)低報(bào)警 流速開(kāi)關(guān)水位過(guò)高、過(guò)低報(bào)警 水位開(kāi)關(guān)空氣過(guò)濾器壓差報(bào)警 微壓差開(kāi)關(guān)233.執(zhí)行器電加熱器、加濕器的通斷觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)交流接觸器單片機(jī)控制 光電隔離控制1彈簧34243.執(zhí)行器電加熱器、加濕器的通斷電子開(kāi)關(guān)電子開(kāi)關(guān)可控硅調(diào)壓固態(tài)繼電器（Solid State Relay,SSR）253.執(zhí)行器風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)電機(jī)的控制直接啟?？刂?63.執(zhí)

9、行器風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)電機(jī)的控制降壓?jiǎn)?dòng)273.執(zhí)行器風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)電機(jī)的控制變頻控制283.執(zhí)行器電動(dòng)水閥的控制電磁閥 通斷，斷電后狀態(tài)：常開(kāi)/常閉293.執(zhí)行器電動(dòng)水閥的控制電動(dòng)閥 連續(xù)調(diào)節(jié)開(kāi)度，斷電后閥位不變電熱閥 通過(guò)感溫元件的熱脹冷縮實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)閥緩開(kāi)緩關(guān)，會(huì)產(chǎn)生水錘，無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，使用壽命長(zhǎng)，無(wú)噪音304.控制器基于計(jì)算機(jī)的控制器單片機(jī)單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit，MCU），在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口電路的單芯片微型計(jì)算機(jī)。8051系列是一種應(yīng)用廣泛的典型單片機(jī)： Intel的：80C31、80C51、87C

10、51，80C32、80C52、87C52等； ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等； Philips、華邦、Dallas 、STC Siemens(Infineon)等公司的許多產(chǎn)品 。314.控制器基于計(jì)算機(jī)的控制器單片機(jī)命名規(guī)則STC89C52RC40C-PDIP401217H3B001.90C2012年第17周制造324.控制器基于計(jì)算機(jī)的控制器8051單片機(jī)管腳構(gòu)成2個(gè)供電管腳2個(gè)連接晶振1個(gè)重置3個(gè)外部程序輸入4X8個(gè)輸入輸出通道（P0P3)數(shù)據(jù)輸入DI數(shù)據(jù)輸出DO模擬輸入AI模擬輸出AO334.控制器基于計(jì)算機(jī)的控制器8051單片機(jī)管腳構(gòu)成P3第二功能各引腳功能定

11、義P3.0：RXD串行口輸入P3.1：TXD串行口輸出P3.2：INT0外部中斷0輸入P3.3：INT1外部中斷1輸入P3.4：T0定時(shí)器0外部輸入P3.5：T1定時(shí)器1外部輸入P3.6：WR外部寫控制P3.7：RD外部讀控制344.控制器基于計(jì)算機(jī)的控制器單片機(jī)輸入輸出的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入DI：監(jiān)測(cè)管腳的電壓變化，超過(guò)閾值讀“1”數(shù)據(jù)輸出DO： 指定管腳的電壓，接通電路外圍電路與單片機(jī)的隔離354.控制器基于計(jì)算機(jī)的控制器單片機(jī)輸入輸出的實(shí)現(xiàn)模擬輸入AI：測(cè)出管腳的電壓，計(jì)算出相應(yīng)被測(cè)物理量的值模擬輸出AO：指定管腳電壓，驅(qū)動(dòng)外電路工作在需要的狀態(tài)串行通信UART（Universal Asynch

12、ronous Receiver/Transmitter）364.控制器控制器外電路374.控制器控制器軟件風(fēng)機(jī)的開(kāi)、停加濕器補(bǔ)水閥壓縮機(jī)、加熱器、加濕器啟停冷卻水電磁閥開(kāi)關(guān)初始化讀鍵盤輸入并顯示停機(jī)狀態(tài)下是否接收到開(kāi)機(jī)命令？是否“保護(hù)狀態(tài)”的測(cè)量是否到時(shí)？是測(cè)量各個(gè)保護(hù)狀態(tài)并實(shí)施相關(guān)動(dòng)作否開(kāi)機(jī)程序開(kāi)機(jī)狀態(tài)下是否接收到停機(jī)命令？“控制邏輯”是否到時(shí)該執(zhí)行？否測(cè)量各個(gè)控制參數(shù)執(zhí)行控制邏輯“控制參數(shù)”的測(cè)量是否到時(shí)？否停機(jī)程序是是385.控制調(diào)節(jié)算法占空比控制占空比(Duty Ratio)：在一串理想的脈沖周期序列中（如方波），正脈沖的持續(xù)時(shí)間與脈沖總周期的比值。395.控制調(diào)節(jié)算法控制對(duì)象溫度濕度

13、調(diào)節(jié)設(shè)備冷機(jī)：降溫除濕，不能頻繁啟停加熱器：升溫，慣性小，調(diào)節(jié)性能好加濕器：加濕，慣性大，遲滯大設(shè)備控制要求啟?？刂萍訜崞?、加濕器：可較高頻率啟停，1min冷機(jī)：運(yùn)行、停止時(shí)間5min405.控制調(diào)節(jié)算法控制策略虛線框外：粗調(diào)快速設(shè)備全功率輸出I區(qū)：加熱器II區(qū)：加濕器III區(qū)：冷機(jī)IV區(qū)：冷機(jī)、加熱器V區(qū)：冷機(jī)、加濕器VI區(qū)：加熱器、加濕器虛線框內(nèi)：細(xì)調(diào)穩(wěn)定415.控制調(diào)節(jié)算法高精度恒溫溫度控加熱器III、IV、V區(qū)進(jìn)入：根據(jù)濕度控冷機(jī)I、II、VI區(qū)進(jìn)入：根據(jù)濕度控加濕器高精度恒濕濕度控加熱器III、IV、V區(qū)進(jìn)入：根據(jù)溫度控冷機(jī)I、II、VI區(qū)進(jìn)入：根據(jù)溫度控加濕器控制策略的制定原則溫濕度控制解耦利用慣性小、調(diào)節(jié)特性好的電加熱器控制精度要求高的被控參數(shù)425.控制調(diào)節(jié)算法準(zhǔn)穩(wěn)定區(qū)的劃分Tset0.5時(shí)：準(zhǔn)穩(wěn)定區(qū)振蕩Tset5時(shí)：達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)435.控制調(diào)節(jié)算法準(zhǔn)穩(wěn)定區(qū)的邊界避免設(shè)備頻繁啟停：邊界是一條帶445.控制調(diào)節(jié)算法穩(wěn)定區(qū)內(nèi)的調(diào)節(jié)策略利用占空比控