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中央空调自动控制系统设计说明


自控系统介绍 一、 概述 随着科技的不断发展和进步,现代化的建筑物迅速崛起及发展,已成为国民经济迅速增长的必然条件。而 现代化建筑物的大型化、智能化和多功能化,必然导致建筑物内机电设备种类繁多,技术性能复杂,维修服 务保养项目的不断增加,管理工作已非人工所能应付。因此,采用自动化监控系统技术及计算机管理已成为 现代建筑最重要的管理手段。它可以大量的节省人力、能源、降低设备故障率、

提高设备运行效率、延长设 备使用寿命、减少维护及营运成本,提高建筑物总体运作管理水平。 建筑自动化监控系统(Building Automation System,简称 BAS) ,实质上是一套中央监控系统(Central Control Monitoring System, 简称 CCMS),有时称为综合中央管理系统。现阶段已广泛应用于各类建筑领域, 以提供对各类建筑物内设备进行高效率管理与控制的有效途径。 BA 系统的主要功能是: 对机电设备实现以最优控制为中心的过程控制自动化; 以运行状态监视和计算为中心的设备管理自动化; 以安全状态监视和灾害控制为中心的安全管理自动化; 以节能运行为中心的能量管理自动化。 机房集中监控系统是智能建筑系统中最重要的子系统之一,这可以从以下几方面看出: 智能建筑设备控制中机房设备相对比例较大,控制流程和技术较复杂,涉及自动控制、通信、计算机、图 形及显示技术等。 机房集中监控系统,它不仅涉及对大厦的电、风、水等设备进行控制,而且与大厦的 IT(信息技术)应用 了有紧密的联系。 机房集中监控系统技术发展十分迅速,控制网络技术的突破性进展给楼宇控制领域带来巨大的影响。 机房集中监控系统是智能化工程中投资较大的部分。

1、 系统的必要性 随着计算机技术的发展和普及,计算机系统数量与日俱增,其配套的环境设备也日益增多,计算机房已成 为各大单位的重要组成部分。机房的环境设备(供配电、 UPS、暖通设备、等)必须时时刻刻为计算机系统 提供正常的运行环境。一旦机房设备出现故障,就会影响到计算机系统的运行,对数据传输、存储及系统运 行的可靠性构成威胁,如事故严重又不能及时处理,就可能损坏硬件设备,造成严重后果。所以机房的集中 管理更为重要,一旦系统发生故障,造成的经济损失更是不可估量。尤其目前国内普遍缺乏机房环境设备的 专业管理人员,在许多地方的机房不得不安排软件人员或者不太懂机房设备管理甚至根本不懂机房设备维护 的人员值班,这对机房的安全运行无疑又是一个不利因素。正是为了解决上述问题,本自控方案实现了机房 设备的统一监控,减轻了机房维护人员负担,提高了系统的可靠性,实现了机房的科学管理。

2、 设计依据 该系统的设计配置,完全依据业主对项目自控系统的招标文件及相关专业设计图纸。 该系统实施所涉及的技术标准和规范,产品标准和规范及工程标准规范包括如下: 《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008) 《智能建筑设计标准》(GB/T50314-2006) 《智能建筑工程质量验收规范》(GB 50339-2003) 《综合布线系统工程验收规范》 (GB 50312-2007) 《综合布线系统工程验收规范》 (GB 50311-2007) 《建筑物防雷设计规范》 (GB50057-2010) 《电气装置安装工程施工及验收规范》(GB50254-96GB50259-96) 《信息技术互连国际标准》(ISO/IEC ISP 12061-6-1995) 《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95 2005 年版) 《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003) 《自动化仪表安装工程施工质量检验验收规范》 (GB50131-2007)

3、 设计原则 我公司对该系统的设计思路,均遵循以下优化原则: 保证系统的可靠性、适用性和先进性。 系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平;同时,系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便 易行,容易掌握,适合中国国情和本项目的特点。 追求最优化的系统设备配置 在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下,追求最优化的系统设备配置,以尽 量降低系统造价。 实现一体化控制要求 将项目有限的几个子系统置于一个中央监控系统监视、控制之下,不但方便安装和操作,节约系统投资, 并且不同的子系统连接起来后,还可以产生单独控制所不具备的新功能。 保留足够的扩展容量 随着科技的发展,需要控制的场合和设备都会不断增加,所以控制容量上保留一定的余地,不全部用满, 以便在系统中加入新的控制点;也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。 舒适——提供舒适良好的工作环境 节能——降低能耗和管理成本

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在满足舒适性的前提下,机房集中监控系统通过合理组织设备运行,使大楼的运行费用为最低。即以能耗 值最低为控制目标,进行优化系统控制。 安全——提供突发故障的预防手段 如果建筑内的机电设备突然发生故障而停机,将对整个建筑产生不良后果。本自控方案可以从以下几个方 面预防这种局面的出现: 随时检查设备的实际负载和额定负载, 一旦发现设备过载, 立即自动卸载同时向中央控制室发出报警信号, 以防损坏贵重设备; 监视设备运行状况,一旦发现其中某台设备运行异常,立即报警通知检修人员前去检查,以防引起更大范 围的设备故障; 自动记录设备的累计运行小时数,当累计值达到规定的维修时间时,自动报告中央控制室,及时提醒进行 设备检修; 当一组设备中的某台设备出现故障不能继续运转时,自动切换到备用设备;同时,对于临时停电的情况, 当恢复供电后,系统自动执行顺序启动程序,可保证设备投运顺利,避免启动失败对设备的损害。 通过这些检测、报警和处理方式,使智能建筑对机电设备突发故障具备有效的预防手段,以确保设备和财 产安全。 高效——提高设备运行效率、减少管理人员数量 在没有智能楼宇自动化监控系统的建筑物中,设备的开关、维护及保养都需要人去操作,这样不可避免地 要求建筑配置庞大的人员队伍,而采用了本自控方案之后,上述工作均由系统根据预先设计好的程序自动完 成,大批的人力将被减少下来,首先节约了管理上的开支,同时也减少了由于管理众多人员所引起的一系列 问题。 实惠——降低初期的投资及未来升级费用 本自控方案的扩展性能极强, 实现起来极其灵活方便。 扩展时只需将所需的扩展模块连接至原有的控制器, 或将新增的控制器直接连接到楼内计算机局域网的网络通讯线上即可。 直接降低了设备控制的初期投资成本。 ——相信采用我公司为您精心优化设计,使您将获得具有高度的灵活性与可扩展性,满足将来发展的需要 的可靠动力,为您长久创造安全、健康、舒适宜人和能提高工作效率的人性化办公与商业环境。

二、 主机机房控制系统介绍: 本自控方案采用工业级控制器 PLC(可编程序控制器)为核心的控制系统,所有的逻辑控制功能均由程序 完成,简化了外围电路,极大的提高了系统的可靠性。并具有动态画面监控系统,监控显示采用触模式液晶 显示屏,操作简单方便。本系统能够对温度、压力、液位、设备状态等现场参数进行采集、显示,并根据工 艺要求自动控制机组、水泵、电动阀、风机等机房内所有设备的运行,能够连续记录系统数据,方便管理人 员查阅,能够自动判断系统及设备的故障,并发出声光报警。整套系统可以做到完全自动控制,无需人为参

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与。 本自控方案所有配件均采用工业级产品,主要部件均为国际国内知名厂家的产品,所有配件都经过多年在 各种项目中长期使用测试过,完全能够保证系统在恶劣的环境中长期稳定可靠的运行。 同时本公司可提供最优 化的机房配电系统及整体解决方案,并可根据用户要求设计其他功能。

监控界面

控制柜

…….
机组 循环泵 压力变送器 温度变送器 电动阀

1、 本控制系统的先进性 我单位自控系统采用了完善的现代工业控制技术,配备工业计算机系统及可编程控制器、执行机构和检测 元件,在充分考虑系统造价的前提下同时兼顾了自控系统的先进性、兼容性、可靠性和实用性。 自控系统采用集散型(DCS)结构,实现集中管理、分散控制的技术目标。系统由控制工作站(即上位机) 和现场控制器(即下位机)两部分组成。上位机以图形和菜单的形式提供友好的人机界面,并承担控制模型 中较为复杂的计算、以及系统运行数据的管理;下位机除提供底层输入输出操作外,还承担简单的闭环控制。 下位机在脱离上位机时能维持空调系统的基本运行,并具备支持这一功能的人机交互手段。 自控系统和水源热泵机组相结合能发挥更大的软硬件功能,可通过控制器直接控制机组,使得用户不用走 到机组前面也能够对热泵机组的运行状态了如指掌。 作为楼宇自控系统(BAS)的一个子系统, 本自控系统方案为 BAS 提供 Ethernet 网接口, 符合 OPC 通讯协议, 使 BAS 无需附加设备就能接纳本系统。本方案还维护一个数据共享区并实时更新共享区中的数据,供 BAS 中 其它系统读取、调用,以实现信息共享。

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自控系统界面

自控系统方案的中央计算机采用工业微机,为金属全密封工业机箱,配备可连续工作的工业电源及 PC 完 全兼容主板,能适应较为恶劣的工业现场,并能满足长时间不间断工作的要求。系统总体结构参见下页所示, 主系统下辖 4 个子系统: 开关量输入/输出模块,用于控制水泵、风阀、风机的开关量输出,及上述设备的运行状况检测、故障检 测和液位开关检测。 模拟量输入/输出模块,用于对模拟量信号的检测,及对调节阀等设备的模拟量输出。 中央控制单元可通过 RS485 通讯接口,实现热泵机组内部参数的读取。 现场总线集线器,用于对所有集成式数字传感器输出信号的采集。子系统由可编程控制器(PLC)组成, 中央控制单元与各子系统之间由 RS485 通讯接口实现数据交换。

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控制柜外观 2、 自控系统结构特点: 采用一对多的 DCS 结构,集中管理分散控制,以充分释放故障风险。 采用了总线技术,使结构更为紧凑,故障率得以进一步降低。 采用了电流变送传感器,稳定可靠,不受干扰且不存在信号衰减。 中央控制单元由工业微机担任,金属全密封工业机箱,配备可连续工作的工业电源及 PC 完全兼容主板, 能适应较为恶劣的工业现场,并能满足长时间不间断工作的要求。 下位机以控制器为核心,完成数据采集及底层的控制回路。下位机在脱离上位机时仍能对空调系统进行基 本控制,下位机和上位机通过 RS485 总线进行数据交换。

3、 三个操作层面 “全自动层面”—— 不仅能根据工况自动启停设备,还能根据控制目标不断调控系统运行参数。 “上位手动层面”—— 即当第一层面失效或因操作者对系统有非常规操作要求时, 可在上位机的图形接口

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上利用鼠标的点击可启动或关闭任意设备。 “配电柜手动操作”— 所有的设备具有手自动转换开关, 在特殊情况下可以不依赖自动系统,由人为手 动开启。

触摸屏显示界面 4、 中央控制单元 中央控制单元由工业控制计算机及外围辅助设备自动监测控制和管理软件等组成,为整个自控系统的核心 部分. 中央控制单元的主要作用是对自控系统的管理功能,如提供图形化人机交互界面,负责将系统的运行数据 定时加入到数据库、并具有数据库维护及制表、打印等功能,根据对各受控设备和检测点的巡检结果作出故 障判断并发出故障或异常报警,根据事先按逐时负荷编制的时间表自动切换系统工况以在必要时实现无人值 守等。 中央控制单元还为操作人员对系统进行人工干预提供操作界面,通过该界面,经过特殊授权的操作人员可 绕过自动控制系统直接启停设备。 中央控制单元的工业计算机采用金属全密封工业机箱,配备可连续工作的工业级电源和 PC 完全兼容的主 板,能适应较为恶劣的工业现场,并能满足长时间不间断工作的要求。 中央控制单元采用工业计算机,出于安全考虑,中央监控计算机不配备软器和光驱。 中央控制单元配备 22 寸液晶显示器及操作柜等外围辅助设备。 中央控制单元从用户角度出发,结合我国的实际情况精心设计了工业控制软件和上位机监控软件。该控制 软件不仅实现了楼宇自控系统监控、历史数据记录等控制功能,还具备了丰富的故障检测、故障报警、故障 处理功能,保证了系统的安全可靠运行。

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5、 现场控制单元 现场控制单元器采用开放式可编程控制器(PLC),分为开关量输入输出、模拟量输入输出等部分。 现场控制单元利用 RS485 通讯接口接受中央控制单元的指令,并将现场数据采集的结果送给中央监控计算 机。 开关量输入输出模块负责对状态信号的采集及实现状态控制输出。它们分别是各水泵、电机及风机的运行 状态、各液位开关、主要开关的运行状态及故障状态等信号。 模拟量输入输出模块负责对过程信号的采集及实现过程控制输出。它们分别是流量传感器、压差传感器的 采样信号、以及各调节阀的控制信号。

三、 控制范围

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序 号

受控设备 数据通讯

控制内容

监控点类型、数量 AI DI AO DO 6 3 12 12 12 12 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 12 12 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 10 10 62 62 11 11 148 65 65

冷水机组 启/停 冷水机组 运行状态 1 冷水机组 冷冻侧蝶阀 开关控制 冷冻侧蝶阀 状态反馈 冷却侧蝶阀 开关控制 冷却侧蝶阀 状态反馈 冷冻泵 启停控制 2 冷冻水循环泵 冷冻泵 变频控制 冷冻泵 运行状态 3 冷却水循环泵 冷却泵 启停控制 冷却泵 运行状态 冷却塔风机 启停控制 冷却塔风机 变频控制 冷却塔风机 运行状态 4 冷却塔 冷却塔进水蝶阀 开关控制 冷却塔进水蝶阀 状态反馈 冷却塔出水蝶阀 开关控制 冷却塔出水蝶阀 状态反馈 冷冻水供水温度 冷冻水回水温度 5 冷冻水 冷冻水供水压力 冷冻水回水压力 冷冻水供回水压差 冷冻水压差旁通阀控制 冷却水供水温度 6 冷却水 冷却水回水温度 冷却水供水压力 冷却水回水压力 7 8 9 10 11 空调冷水定压补水装置 软化水箱 补水泵 启停 补水泵 运行状态 水箱液位 监控点统计: 合计: 共:

四、 基本功能 ? 能够在自动/手动方式下运行,自动运行状态下根据工艺流程自动运行,具有安全保护功能,防止误操作; 手动运行状态下无任何操作限制(只在维护时使用)。 ? 设置中央监控站,对系统进行监视与控制,根据现场实际情况画出监视界面,直观生动。 ? 可选择采用液晶触模屏作为显示终端,操作简单方便。

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? 可通过监控界面设定工艺参数,如温度、压力的报警上下限、及其它参数。 ? 可判断设备的故障并在界面中显示。 ? 可以显示设备的不同状态。如在界面中设备为绿色代表设备正常运行;如在界面中设备为灰色代表设备停 止状态;如在界面中设备为红色闪烁代表设备处于故障状态。当故障时可发出声光提示。 ? 可以显示某一参数在一段时间内变化的二维曲线历史趋势图图,如压力、温度。 ? RS485 通讯接口扩展功能,可将数据上传至楼宇集中控制系统中,通讯接口采用 MODBUS RTU 通讯协议 ? 自动检测冷冻水(热水)供、回水温度和供、回水压力。 ? 自动检测冷却水供、回水温度。 ? 自动检测冷机冷冻水进口温度。 ? 自动控制冷冻水泵、冷却水泵、冷冻机的顺序启停及相关阀门的顺序调节,并检测其运行状态。 ? 运行模式的自动切换。 ? 根据供、回水压力自动调节旁通阀的开度,以保证管网压力和流量稳定。 ? 专家系统诊断及故障报警。 ? 多回路参数检测与现场显示。 ? 被控参数的设定。 ? 设备运行状态显示。 ? 传感器、执行器及被控设备的故障诊断与报警; ? 手动/自动控制切换及现场手动控制。 ? 可通过中央管理工作站对其进行远程控制。 ? 能自动、实时采集冷站所有机电设备的运行状态、故障状态、过程控制参数等运行数据,并能按预先设定 的监控要求对冷站所有机电设备进行自动控制。 ? 所有机电设备采用状态反馈检测方式进行控制,即系统发出控制信号后等待检测状态反馈信号如阀门的位 置信号,电机的运行信号等。以达到可靠控制及故障判断。 ? 显示冷站所有机电设备当前和历史报警记录 100 条以上。 ? 提供友好的人机操作界面,以图形方式显示冷站所有机电设备当前和历史某一时刻的运行参数。 ? 具有系统登陆和系统操作等方面的安全权限管理功能。 ? 系统能提供稳定、可靠的设备监控功能,同时,系统具有很好的兼容性、可扩展性。 ? 工况切换和设备起停控制,这是控制系统的基本功能。空调系统在同一个管道系统中,根据水泵与阀门的 不同组合构成不同的工况。在切换工况时,不仅要遵循各工况的设备组合,还要考虑设备的启停顺序、以 及启停的时间间隔。自控系统只需用鼠标在相应工况的按扭上点击就能方便准确地切换至该工况。与此同 时,制冷站各设备的启动和停机都有严格的顺序和时间间隔,自控系统能自动遵循事先定好的顺序和延时 时间来启停空调系统。此功能在图形界面下仅用鼠标的点击即可方便地切换工况,在方便操作的同时还能

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保证系统在工况切换时的安全。 ? 设备运行状态和故障状态的检测。自控系统对各运行设备的状态和故障情况进行实时检测,并将检测结果 显示在屏幕上。自控系统还通过管道的温度、压力和流量对整个管道系统的状况实现检测,当出现异常时 会发出声光报警。所有的故障和异常都会被系统记录在数据库。当系统认为所出现的异常会危及到设备安 全时会启动紧急停车程序。

? 参数整定所见即所得。控制参数的整定直接影响到系统运行的效果和稳定性,在一般的自控系统中,这是 一项需要反复修正而又举足轻重的工作。本方案在参数整定界面中同步显示参数修改后的控制曲线,使操 作者能在整定参数的同时就看到修改后的效果,使该项工作变得方便、快捷。 ? 故障诊断和报警。控制系统对各设备的运行状况进行实时监测,在出现故障时发出警报,必要时启动紧急 停机程序。系统还提供系统检测的辅助功能,在系统维护和检修中有一定的辅助意义。 ? 无人值守顺序控制。控制系统提供一张时间表,操作人员可根据逐时负荷对该表进行编辑,指定各时段运 行哪种工况,然后控制系统即能按该时间表运行,并在无人值守的情况下按时间表自动切换工况。此功能 仅在确有必要时使用。 ? 与局域网中其它计算机交互。自控系统通过以太网接口接收从末端控制系统传来的运行数据,并根据需要 显示在本系统的屏幕上。 自控系统还可接受局域网中其它经授权的终端计算机的指令, 提供远程监控服务。 ? 其它甲方希望自控系统提供的功能。 五、 控制柜组装 ? 采用 3mm 厚的镀锌钢板做安装板,左右各三组固定点与柜体横梁用 8mm 螺丝连接,稳定坚固。 ? 采用 UT 系列的接线端子,质量可靠无虚接现象。 ? 采用优质 PVC 封闭式线槽,易于维护,线束不会跳出线槽。

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? 整体控制柜采用无跳线接法,即所有同线号的线均采用端子汇流排连接,每一端子上只有一根线,避免了 跳线的某一节点虚接影响以后所有跳线。

? 采用国标优质 BVR 软线压接优质线鼻作连接导线,线号管采用机打线号,标准内齿线号管,与导线稳定接 触,不易滑动,统一长度美观整齐。 ? 采用 1.5mm 厚的优质安装导轨,所有辅助元件均采用施耐德原装正品产品如微型断路器,中间继电器等, 所有微型断路器上口采用汇流排连接。 ? 采用导轨安装开关电源,铝合金外壳的优质开关电源,具有输出保护,短路保护状态指示等功能,

? 每一输出控制端采用保险保护并预留单独的接地端子,避免了某一输出短路造成整个电源失电。

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六、 控制系统解决方案 1、 控制系统 自控系统的中央计算机采用工业微机,为金属全密封工业机箱,配备可连续工作的工业电源及 PC 完全兼 容主板,能适应较为恶劣的工业现场,并能满足长时间不间断工作的要求。系统总体结构如下所示,主系统 下辖 4 个子系统: 开关量输入/输出模块,用于控制水泵、开关量电动阀的开关量输出,及上述设备的运行状况检测、故障 检测和液位开关检测。 模拟量输入/输出模块,用于对模拟量信号的检测,及对模拟量调节阀等设备的模拟量输出。 中央控制单元可通过 RS485 通讯接口,实现热泵机组内部参数的读取。 子系统由可编程控制器(PLC)组成,中央控制单元与各子系统之间由 RS485 通讯接口实现数据交换。 主机控制系统采用工业级控制器 PLC(可编程序控制器)为核心的控制系统,所有的逻辑控制功能均由程 序完成,极大的减少了外围控制电路,。监控显示采用计算机或液晶触模显示屏,操作简单方便。系统能够 对温度、压力、液位、设备状态等现场参数进行采集、显示,并根据工艺要求能够自动控制水泵、电动阀、 风机等设备的运行,能够记录一段时期内的数据,方便管理人员查阅,能够自动判断系统及设备的故障,并 发出声光报警。

2、 三个操作层面,确保系统运行的可靠性。 “全自动层面”——不仅能根据工况自动启停设备,还能根据控制目标不断调控系统运行参数。 “上位手动层面”—— 即当第一层面失效或因操作者对系统有非常规操作要求时, 可在上位机的图形接口 上利用鼠标的点击可启动或关闭任意设备。 “配电柜手动操作”— 所有的设备具有手自动转换开关, 在特殊情况下可以不依赖自动系统,由人为手 动开启。

3、 所有设备采用闭环控制: 电动阀、水泵、机组等设备均采用闭环控制,即控制系统发出控制命令的同时检测被控设备的状态,大大 提高了设备控制的可靠性和安全性,例如当控制一电动阀门开启是系统首先发出开启命令,同时等待阀门开 到位信号,当开到位信号到达时认为阀门开启到位,继而进行下一步控制,例如启动水泵前需要打开阀门,

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如果阀门由于某种原因控制系统在一定的时间内没有接收到开到位信号,系统则认为阀门故障,提示报警, 停止下一步的启泵动作,避免了憋泵事故的发生。

4、 水冷机组启停控制: 水冷机组启停控制可根据循环水回水温度设定值自动选择启停台数, 当温度低于设定值低限设定值时自动 减少一台工作时间最长的一台主机运行,当温度高于设定值高限设定值时自动增加一台停止时间最长的一台 主机投入运行。主机的启停由控制系统远程控制,保证每台主机处于满负荷工况下运行,以达到最高的运行 能效比。 在水冷机组冷冻水与冷却水回水管上各安装一电动两通阀,当空调系统开始运行时,自动打开用户侧电动 阀并保持常开,以保证循环水正常循环通路,当控制系统控制机组启动时,首先打开机组冷却侧回水管上的 电动两通阀,并增加一台冷却泵和一台冷却塔投入运行,经一段时间延时后控制系统控制主机运行。当控制 系统控制机组停止时,首先停止主机运行 ,经一段时间延时后并减少一台冷却泵和一台冷却塔停止运行并关 闭水源机组水源侧回水管上的电动两通阀。采用此种方法控制可以最大限度的减少冷却水的用量及冷却水泵 和冷却塔的电能消耗,可以起到节能节水的目的。 5、 机组保护: 每台水源热泵空调主机的冷热水进水管和水源水进水管上分别设有 1 个水流开关,水流开关与主机连锁。 当进水量低于主机要求的最低水量时,主机将自动关闭。 6、 补水泵控制: 在定压补水罐上增加一压力变送器来测量定压补水罐内压力, 控制系统根据压力变送器测得的压力值与补 水压力低限设定值比较,当低于补水压力低限设定值时启动补水泵,选择等待时间最长的补水泵,直到达到 高限设定值后自动停止。设定值通过人机界面设定。 7、 机组运行方式: 机组内部运行控制由机组内部自动完成,当设定为外部信号启停控制时,机组根据外部信号的状态来控制 机组启停。 8、 循环水泵控制: 首先由监控界面设定的水泵运行台数,当循环泵得到运行命令时,自动选择停止时间最长的一台水泵投入 运行,经过 3 秒(延时时间可根据实际情况调整)延时后自动选择下一台,直到达到设定台数。当循环泵得 到停止命令时,自动选择运行时间最长的一台水泵停止运行,经过 3 秒(延时时间可根据实际情况调整)延 时后自动选择下一台,直到循环泵全部停止为止。当有水泵故障时自动切换到其他备用水泵。采用这种控制 方式可以最大限度的减少水泵启动停止的瞬间对系统的冲击。当某些水泵不能运行时可通过人机界面设定其 为关闭状态,则其不参与自动运行。 空调系统冷冻水泵的设计扬程一般偏大,如果不做调整易造成水泵电机过载发热,在定流量系统中往往只

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能关小水泵出口阀门来认为增加压力,改善水泵工作曲线,但浪费电能。带自控系统的变频水泵可有效解决 此问题。 自控系统同时可根据空调压差、温差变化控制水泵的变频运行。温差小代表建筑物的冷负荷小,末端设备 需要的冷量小。制冷机组设定的冷冻水出水温度恒定,当系统回水温度下降,自控系统会根据回水温度下降 速度,判断决定降低一台冷冻水泵的频率(频率下降的速度及最低频率受限制)或自动停止一台制冷主机的 运转(延时后关停一台水泵) 。反之,回水温度上升显示末端设备需要的冷量上升,则开启水泵(延时后开启 制冷主机)或调高水泵工作频率。 9、 冷却水泵控制: 首先系统检测主机将要运行的台数, 冷却水泵, 自动选择停止时间最长的一台水泵投入运行, 经过 3 秒 (延 时时间可根据实际情况调整)延时后自动选择下一台,直到主机将要运行的台数。当循环泵得到停止命令时, 自动选择运行时间最长的一台水泵停止运行,经过 3 秒(延时时间可根据实际情况调整)延时后自动选择下 一台,直到循环泵全部停止为止。当有水泵故障时自动切换到其他备用水泵。采用这种控制方式可以最大限 度的减少水泵启动停止的瞬间对系统的冲击。当某些水泵不能运行时可通过人机界面设定其为关闭状态,则 其不参与自动运行。 10、 冷却塔控制: 每台冷却塔与冷却水泵及制冷机组在参数及数量上一一对应。在每台冷却塔的入水口安装电动阀,当 1 台 制冷机组停机后,对应的 1 台冷却水泵及冷却塔风机停止工作,此时关闭 1 台冷却塔入水口的电动阀,保证 其他正在运行的冷却塔在正常的工况点运行。反之,制冷机组准备启动前,打开电动阀,随后,水泵、冷却 塔风扇运转。 系统根据冷却水泵的运行台数自动选择停止时间最长的冷却塔风机投入运行, 自动选择运行时间最长的冷 却塔风机退出运行,直到运行的冷却塔达到主机的运行台数,在保证系统运行要求的情况下最大限度的节水 节电。当有冷却塔故障时自动切换到其他冷却塔。 冷却塔系统用于夏季运行时使用,并且与水源热泵机组连锁控制。 当需要打开冷却塔时,相应先打开冷却塔系统的电动阀。 根据系统运行状况来控制冷却系统循环泵启动台数。根据系统的要求,冷却水循环泵不做变流量设计。 监控内容:冷却塔风机:启停控制、风机状态、故障报警。 冷却系统循环泵:启停控制、风机状态、故障报警。 冷却系统温度:监测系统供回水温度。 相应设备联锁控制。

11、 供回水压差控制: 循环水集分水器之间安装一压力调节阀和压差变送器, 控制系统根据测得的压差经过 PID 计算后控制压力

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调节阀开度以平衡压力的目的。 12、 设备连锁控制 在水源热泵系统中设备的运行有一套严格的运行逻辑,为了保证系统的安全有效的运行和节能方面的考 虑,在控制系统中对系统运行逻辑程序的书写要求很严格,否则就起不到安全和节能的效果。 在整个水源热泵系统中包括的设备有:水源热泵机组、用户侧循环水泵、潜水泵、电动阀、电动蝶阀等设 备。在自控系统中,为力对设备起到保护作用,要求对设备进行连锁控制,如:机组与电动蝶阀进行连锁, 潜水泵与水源水侧电 13、 人机界面 采用全中文操作界面,人机对话友好。 管理人员和操作者,可以通过观察 PC 机所显示的各种信息来了解当前和以往整个系统的运行情况和所有 参数,并且通过鼠标进行设备管理和执行打印任务。 显示冷站的控制器监控的所有内容,同时通过人机对话,实现自控要求。 动态监控流程图显示 操作权限设置 远程设置冷水机冷冻水出水温度 远程设置冷水机电流限制值 保存、查询、打印冷源系统模拟量技术数据的历史记录、趋势图 保存、查询、打印冷水机相关技术数据的历史记录、趋势图 保存、查询、打印所有设备故障的历史记录 控制流程显示 数据记录 曲线打印 用户管理器:给不同的用户设置不同的操作权限,保证系统的可靠运行,防止无权操作。 14、 通讯接口 可根据用户要求提供 TCP/IP、RS485 与 RS232 通讯接口,可通过此接口进行计算机监控通讯,并可将数据 上传至上一层的监控中心。 15、 通讯协议: 本项目的的通讯协议可采用 BACNET、MODBUS 通讯协议。 我方建议优先选用 MODBUS 通讯协议。MODBUS 是 Modicon 公司为其 PLC 与主机之间的通讯而发明的串行通 讯协议。Modbus 协议已经成为开放式的,有众多支持厂商的广泛应用的通讯协议。Modbus 协议已成为越来越 多打算采用数据通信协议的首选协议,在目前的控制领域中有近 80%的控制软硬件产品均支持 Modbus 协议。 Modbus/RTU 协议定义了主站如何实时读取或写入数据到一个或多个从站的串行协议。它结构简单并且有很高

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的灵活性,能够应用于任何工业场合与民用场合。 Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例 如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以 连成工业网络,进行集中监控。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络 进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程,如何回应来自其它设备的请求,以及怎样侦测错 误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。其物理层采用 RS232、485 等异步串行标准。由于其开放 性而被大量的 PLC 及 RTU 厂家采用。 Modbus 通讯方式采用主从方式的查询-相应机制, 只有主站发出查询时, 从站才能给出响应,从站不能主动发送数据。主站可以向某一个从站发出查询,也可以向所有从站广播信息。 从站只响应单独发给它的查询,而不响应广播消息。Modbus 的串行口的通讯参数(如波特率、奇偶校验)可 由用户选择。 由于 Modbus 是一种开放式协议,众多硬件与软件厂商均支持此通讯协议,因此只要符合 Modbus 通讯协议 的不同厂家的设备与软件可在同一总线上通讯,有利于以后的维护与设备升级。 16、 变送信号: 为了便于日后用户对系统的维护所有变送信号采用国际标准的统一形式。 模拟输入:4-20MA 模拟输出:4-20MA 开关量输入:24V DC 开关量输出:继电器触点 17、 系统抗干扰措施: 本公司选用的产品均通过了严格的电磁干扰测试, 具有很强的抗干扰能力同时所有模拟信号线和通讯线均 采用屏蔽电缆,控制箱体均采用金属屏蔽外壳,完全可以满足此系统的工况要求。

七、 节能分析: 空调系统节能的方法主要是避免无用的设备运行,例如:没有自动控制的情况下当机组达到温度时主机停 止运行,水源水泵或冷却泵及冷却塔仍在运行,耗能耗水,自动控制时能够与主机联动控制,最大限度地降 低能耗。同时延长了设备的使用寿命也就相应的减少了设备的资金投入及维护人员的劳动成本。 变频调节技术的引入最大限度的降低了系统输入功率,避免了大马拉小车的现象,进一步降低了能耗。 另一方面每台主机在满负荷工况下效率最高,应尽量保证主机处于满负荷工况下运行,尽量避免多台主机 同时处于非满负荷工况下运行。 由于空调系统大多数情况下均未达到满负荷运行,当负荷减小时一台主机就能满足负荷需求时,则停止一 台主机运行同时关闭相应得水泵及冷却塔,以达到节能节水的目的。在过渡季节或早晚时间负荷较小此时可 根据负荷变化适当的控制机组运行台数。

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由人工控制时很难保证在负荷减小时及时停止相应的主机,不能保证最高效的节能。自动控制时系统能够 精确的保证最佳的节能运行。 我公司具有丰富的自动控制方面的经验,在工程设计中既要考虑系统的使用性,又要考虑到易于用户日后 的系统维护,在保证系统的性能的前提下尽量降低系统的复杂性及维护成本。根据我公司以往类似的项目的 节能统计,系统在采用我公司的自动控制系统后能够节约 10%--15%左右的综合运行费用。

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