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

目目 錄錄 第 1 章 控制系統(tǒng)工藝分析 1 1 1 控制系統(tǒng)工藝發(fā)展背景 1 1 2 控制系統(tǒng)工藝目標(biāo) 1 1 3 控制系統(tǒng)設(shè)計思路 2 第 2 章 控制系統(tǒng)設(shè)計 4 2 1 儀表的選擇 4 2 2 傳感器的選型 5 2 3 控制方案分析 5 第 3 章 基于組態(tài)王的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計 9 3 1 主控界面 9 3 2 趨勢界面 9 3 3 儀表界面 10 第 4 章 結(jié)論與體會 11 參考文獻(xiàn) 12 自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計 1 第第 1 章章 控制系統(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 樓宇自動化系統(tǒng) 是目前智能化設(shè)計最重 要的一部分 而在樓宇自動化系統(tǒng)中 中央空調(diào)系統(tǒng)則是建筑設(shè)備自動化系統(tǒng) 最主要的控制系統(tǒng) 首先 這個控制系統(tǒng)來自于 EBI 企業(yè)自動化建設(shè) 中 BAS 樓宇自動化系統(tǒng) 的自動邏輯模塊 這個系統(tǒng)的組成和特點是被引進(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 計算機(jī) 輔助整治工程 與上位機(jī) 下位機(jī)控制器相對應(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 特別是對控制方法 溫度和濕度在空調(diào)系統(tǒng)中的影響進(jìn)行了探 討 實驗是在一個規(guī)模較大的辦公系統(tǒng)大樓中進(jìn)行 實驗結(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)包括有兩個冷卻機(jī)組的冷卻水系統(tǒng)和有 11 個空氣調(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)計滿足下列要求 基本參數(shù)測量和開關(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) 總之 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 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 個數(shù)字信號控制器 DDS BAS 中制冷監(jiān)測控制系統(tǒng)見圖 1 1 圖 1 1 中 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 代表流量 有兩 自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計 2 個充滿冷水的冷卻裝置 分別由三個水泵來促進(jìn)冷卻水的循環(huán) 其中有兩個泵 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)如圖 1 2 所示 系統(tǒng)維持空氣的流通 AHU 包括 過濾器 線圈 加濕器 風(fēng)扇等 圖 1 1 中 TO 與 HO 分別代表溫度和室外空氣濕度 Ts 和 Hs 代表循環(huán)的 溫度和濕度 也就是空調(diào)內(nèi)部的溫度和濕度 CA 代表壓力差開關(guān) MV 代表電 氣控制閥門 LT 是為了防止線圈凍壞 MCC 控制風(fēng)扇的開關(guān) 圖 1 1 樓宇控制制冷監(jiān)控系統(tǒng) 1 3 控制系統(tǒng)設(shè)計思路控制系統(tǒng)設(shè)計思路 溫度 濕度和通風(fēng)是中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測的重要因素 對通風(fēng)造成的能 源損失以及空氣流動的預(yù)測成為加熱和冷卻的主導(dǎo)原因 下面列出的特點包括 了支持監(jiān)控系統(tǒng)和操作調(diào)度控制及監(jiān)測系統(tǒng) 提供安全可控的通道 能夠監(jiān)測和故障排除 顯示設(shè)置點 ON OFF 按鈕 監(jiān)測職能 濕度 空氣質(zhì)量和溫度控制使用傳感器監(jiān)測空氣入口及出口的 自動監(jiān)控子系統(tǒng) 以提供或者鎖定冷卻和通風(fēng) 優(yōu)化啟動和溫度預(yù)測 區(qū)域監(jiān)測和控制 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 實時報告監(jiān)測數(shù)據(jù) 故障自動報警 計算機(jī)對整個智能化大樓中所有設(shè)備的檢測和監(jiān)控是樓宇自動化的一部分 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 自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計 3 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 事實上 根本原因在于空調(diào)專業(yè)設(shè)計人員與自動化專 業(yè)設(shè)計師之間的溝通不足 傳統(tǒng)的設(shè)計思路與本地化專業(yè)領(lǐng)域不同限制了計算 機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實施 另一方面 自動化設(shè)計師不了解中央空調(diào)系統(tǒng) 以致他們 只能被動的接受專業(yè)空調(diào)設(shè)計人員傳遞過來的工藝過程和控制要求 最終導(dǎo)致 計算機(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 圖 1 2 BAS 中的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng) 考慮到在中央空調(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) 這個監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計是為了適應(yīng)建筑物集成 BAS 的 EBI 的一 個邏輯系統(tǒng) 詳細(xì)介紹控制系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計 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 實驗已經(jīng)證明了 該系統(tǒng)的有效性 自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計 4 第第 2 章章 控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)設(shè)計 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 型號代 碼說 明 XMT 雙四位顯示 D單路輸入 輸入回路 S雙路輸入 6 160 80mm 8 80 160mm 外形尺寸 9 96 96mm D 1 2 單 3 路 9 普通位式兩位控制 普通位式三位控制 三位控制 聲響報警 多位控制 4 路 控 制 或 報 警 S 5 6 雙 7 路 8 9 主 付回路之差值報警控制 主 付回路之和值報警控制 主回路 付回路二位控制或單限報 警 主 付回路二位控制有聲響報警 主 付回路分別三位控制 輸入信號X X見輸入信號代號表 表一 配電輸出 Y無配電輸出 自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計 5 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 計算機(jī)硬件 軟件 還有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動 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)沒有一個工作站點和一些較低級的控制器 中央空調(diào)監(jiān)控系 統(tǒng)是在 EBI 系統(tǒng)上設(shè)計和發(fā)展起來的 整個系統(tǒng)由硬件 如中央處理器 DDS 傳感器等構(gòu)成 控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成如圖 2 1 所示 圖 2 1 DCS 中央空調(diào)系統(tǒng) 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部分與被測對象有良好的接觸 又稱溫度計 溫度計通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡 從而使溫度計的示值能直接表示被測 對象的溫度 一般測量精度較高 在一定的測溫范圍內(nèi) 溫度計也可測量物體 內(nèi)部的溫度分布 但對于運動體 小目標(biāo)或熱容量很小的對象則會產(chǎn)生較大的 測量誤差 常用的溫度計有雙金屬溫度計 玻璃液體溫度計 壓力式溫度計 電阻溫度計 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 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 測量 120K 以下溫度的低溫溫度計得到了發(fā)展 如低溫氣體溫度計 蒸 汽壓溫度計 聲學(xué)溫度計 順磁鹽溫度計 量子溫度計 低溫?zé)犭娮韬偷蜏販?差電偶等 低溫溫度計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 PDC24V 配電輸出 自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計 6 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的一種感 溫元件 可用于測量 1 6 300K 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)包括兩個子系統(tǒng) 其一是監(jiān)督和管理系統(tǒng)的工作站 一個是智能控制系統(tǒng)的 DDC 現(xiàn)場控制器 EBI 系統(tǒng)軟件工作點和 DDS 軟件可用來對 CARE 進(jìn)行編程控制 EBI 是一個復(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 允許手動輸入程序控制 3 自動執(zhí)行任務(wù)計劃 4 顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài) 5 生成報告 EBI 的支持其他工業(yè)協(xié)議如 BACnet OPC 和 LonWorks 技術(shù)等 一個典型 的 EBI 的系統(tǒng)包括服務(wù)器 站點 控制器和通信鏈路等 如圖 2 2 所示 EBI 的在服務(wù)器上運行 主機(jī)收集和處理數(shù)據(jù) 管理系統(tǒng)活動并執(zhí)行自動化任務(wù) 圖 2 2 典型的 EBI 控制系統(tǒng)裝置 該站實際上是我們通過監(jiān)視和控制的系統(tǒng)在 控制面板設(shè)置 該站點是一 個單獨的 EBI 的程序 運行在標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)以及在服務(wù)器上 在該系統(tǒng)中 站點和 服務(wù)器運行在相同的計算機(jī)上 此站點表現(xiàn)為一系列的信息 每個顯示屏是一 個 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 滾動條 有兩個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 例如 securityrelated 顯示可能會顯示一個特定的布局 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 自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計 7 是 Windows 應(yīng)用程序 需要利用的菜單欄 會話框 指向并點擊功能 CARE 提供了四個主要職能創(chuàng)建程序文件下載到控制器 裝載原理圖 控制策略 開 關(guān)邏輯和時間程序 設(shè)備原理圖 在建立工程的第一步是定義一個項目 一個項目是一個 1 到 30 集控制器上的總線 一個控制器可負(fù)責(zé)超過一個工程 然后為每個工程創(chuàng)建 原理圖 例如圖 2 3 這是空調(diào)器的原理圖 圖 2 3 空調(diào)器原理圖 時間控制 時間程序來控制設(shè)備開 關(guān)時間 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間表 在完成一個工程之后 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)行操作和測試 下面的 圖 2 4 顯示 CARE 項目 裝載和性能 圖 2 4 CARE 功能表 控制方式 空調(diào)系統(tǒng)正常良好的運行 不僅與相應(yīng)的空調(diào)系統(tǒng)有關(guān) 而且還自動控制 相關(guān) 這個空調(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 混合模糊 PID 控制的配置顯示 如圖 2 5 所示 圖 2 5 中 r 為設(shè)定值 e 為錯誤輸入值 U 是控制輸出變量 E 是錯誤的 自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計 8 模糊狀態(tài)的隸屬度 EC 不同程度錯誤的模糊狀態(tài) C 是控制模糊狀態(tài)輸出 R 代表識別器 F 代表輸入頻率 RULE 代表模糊尺度 D 代表模糊輸出 圖 2 5 溫度控制系統(tǒng) 自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計 9 第第 3 章章 基于組態(tài)王的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計基于組態(tài)王的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計 3 1 主控界面主控界面 主控制界面顯示了整個中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的運行系統(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運轉(zhuǎn)流程和各部分之間的工 作聯(lián)系情況 3 2 趨勢界面趨勢界面 顯示實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的趨勢曲線 自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計 10 3 3 儀表界面儀表界面 進(jìn)行各配置部件相關(guān)運行數(shù)據(jù)實時監(jiān)控與記錄的界面 自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計 11 第第 4 4 章章 結(jié)論與體會結(jié)論與體會 我們從綜合自動控制上與數(shù)字電路找到結(jié)合點 經(jīng)過對相關(guān)軟硬件的研究 學(xué)習(xí)和實踐 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)計模式 通 過模擬 PLC 的連接等 進(jìn)行了多項數(shù)據(jù)的模擬測量和運行數(shù)據(jù)記錄 得到了比 較滿意的成品 經(jīng)過本次課程設(shè)計之后 我感覺這是一次理論與實際相結(jié)合的考驗 我們 在這次實習(xí)中受益頗多 也讓我們在一步步的探索中培養(yǎng)了解決問題的能力 讓我們的所學(xué)知識得以應(yīng)用 并且認(rèn)識到我們的不足 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 兩個星期以來 我們對自動控制的理論有了初步的系統(tǒng)了解 我們學(xué)會了 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)計制作與工藝流程的作用等 這些知識不僅在課堂上有效 對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)實意 義 也對自己的動手能力是個很大的鍛