西北農(nóng)林科自控系統(tǒng)方案說明

1、 西北農(nóng)林科技大學 測試中心實驗室自控系統(tǒng)技術方案概述 該項目的自控系統(tǒng)主要包括三個部分：一是新風組控制系統(tǒng)，二是通風控制系統(tǒng)，三是監(jiān)控系統(tǒng)。其中，通風控制系統(tǒng)包括排風機的管道靜壓控制系統(tǒng)和室內(nèi)壓差（微負壓）控制系統(tǒng)。 室內(nèi)溫濕度由樓層新風機組控制調(diào)節(jié)。 通風控制部分采用室內(nèi)余風量壓差控制。 監(jiān)控系統(tǒng)分主要實現(xiàn)機組和實驗室區(qū)域的溫濕度、室內(nèi)壓差、通風柜運行狀態(tài)等進行集中監(jiān)視、控制、報警等功能。 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作管理方便，節(jié)能環(huán)保，控制精度高，可靠性好等特點，具有恒溫恒濕、缺風保護、集中監(jiān)控與遠程監(jiān)控等功能。1、 新風機組控制 本項目共五層，每層各一臺新風機組，給本層各房間補送新風，調(diào)節(jié)室內(nèi)

2、溫濕度。1， 風機控制：設本地啟停與遠程控制兩種模式。開機先開新風閥與送風閥，后開風機。關機相反。 風機變頻控制運行，采用定靜壓控制方法，在風機送風總管道上設置壓差傳感器，變頻器根據(jù)傳感器檢測信號調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速維持管道靜壓，從而滿足實際需要風量的目的。 缺風壓差開關檢測風機運行狀態(tài)，缺風報警發(fā)生時，關閉加濕器，與水閥（冬季時全開水閥），并在監(jiān)控上報警。2， 表冷水閥控制：對系統(tǒng)送風溫濕度進行處理冷水模式：根據(jù)送風溫/濕度偏差（取大值）控制閥門的開度，實現(xiàn)恒溫恒濕；當溫/濕度高于設定值時，加大閥門開啟度，加大冷量，增加設備的冷量，以滿足溫/濕度的要求；當溫/濕度低于設定值時，減小閥門開啟度，甚至關

3、閉，以滿足溫/濕度的要求；熱水模式：根據(jù)送風溫度偏差控制閥門的開度，實現(xiàn)恒溫；當溫度高于設定值時，通過減小閥門開啟度，減少熱量，以滿足手術室內(nèi)溫度的要求。當溫度低于設定值時，通過增大閥門開啟度，增加熱量，以滿足手術室內(nèi)溫度的要求。防凍保護：表冷盤管后安裝防凍開關，檢測表冷后溫度低于5度時，在監(jiān)控上報警并全開熱水閥，同時關閉新風閥與風機。 正常狀態(tài)下，冬季關機時，熱水閥保持20%開度，保證盤管內(nèi)水流動，防止凍管。3，加濕控制：對空氣進行加濕處理；模擬量控制：根據(jù)送風濕度調(diào)節(jié)加濕器加濕量，實現(xiàn)恒濕。4，初效過濾器堵塞報警：通過壓差開關檢測過濾器堵塞情況，并在監(jiān)控上報警。5，火災報警：防火閥常閉接點

4、接入控制器，火災發(fā)生時常閉點斷開，機組發(fā)出報警，同時關閉風閥、風機及水閥、加濕器等所有設備。6，制冷制熱模式：手動時，在控制柜上可強制制冷或制熱運行；自動時，由供水管上的水溫開關檢測表冷水源溫度，自動判別制冷或制熱模式。7，機組遠程操作：監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485通訊方式與控制單元聯(lián)接，機組溫濕度設定，開關機等通過監(jiān)控系統(tǒng)遠程操作。新風機組控制原理圖2、 實驗室通風系統(tǒng)控制 實驗室通風控制部分采用室內(nèi)余風量壓差控制。 實驗室室內(nèi)余風量壓差控制系統(tǒng)可以分為通風柜通風控制系統(tǒng)和實驗室房間通風控制系統(tǒng)兩部分。前者主要控制通風柜的面風速，后者主要用于控制實驗室室內(nèi)的環(huán)境，如通風條件、氣壓、溫度等。（1）通

5、風柜面風速控制系統(tǒng)工作原理：u 根據(jù)區(qū)域傳感器確定平均面風速（檢測區(qū)域無人時典型設定值為0.3米/秒，有人時為0.5米/秒）；u 根據(jù)門高傳感器和區(qū)域存在傳感器的測量值計算出需要的風量，從而控制變風量蝶閥的閥體開度來快速實現(xiàn)需要風量的控制；u 根據(jù)微壓差傳感器測量出文丘理閥前后壓差，監(jiān)測壓差是否在文丘里閥工作范圍內(nèi)u 通風柜門位過高時有聲音報警。u 由于故障面風速過高或過低時有聲光報警。u 當出現(xiàn)異常情況時，開啟緊急排放模式控制系統(tǒng)將全部打開風閥,排放系統(tǒng)以最大排風量排風，不受面風速值的控制。u 所有參數(shù)均可就地設置，液晶顯示屏應有調(diào)整相應指示，且進入界面應設置密碼保護避免誤操作。u 具備緊急

6、排風按鍵。緊急情況下，通過此按鍵實現(xiàn)最大排風操作。u 通風柜控制面板設有風機及照明啟停鍵并將啟停狀態(tài)顯示在面板上，通風柜停止使用時能單獨關閉通風柜電源。u 可接入中央監(jiān)控通訊網(wǎng)絡。 （2） 實驗室房間通風控制系統(tǒng)工作原理： 實驗室對室壓進行控制的目標，并非控制特定壓差，而最終目標是證實驗室的氣流始終是以某一速度保持恒定流向。即由周邊區(qū)域進入實驗室，而實驗室內(nèi)氣體不會進入周邊區(qū)域，避免導致交叉污染。實驗室的壓力控制是一個非常重要的控制指標。常常采用壓差傳感控制方式和余風量補償控制方式。本項目采用的室內(nèi)余風量壓差控制方式綜合上述兩種方式的優(yōu)點,是目前功能最全,運行最穩(wěn)定的實驗室通風控制方式。 室內(nèi)

7、余風量壓差控制原理:u 房間壓差顯示面板開機，排風總閥開啟，送風機開機。u 根據(jù)通風柜與房間排風的反饋風量，迅速調(diào)節(jié)送風比例調(diào)節(jié)閥到一定位置，以保障房間壓差快速響應。如通風柜排風量變小時，能夠在任何時刻，氣流總會通過實驗室的門窗等縫隙進入實驗室，而不會從實驗室流出室外。 u 根據(jù)室內(nèi)壓差傳感器檢測壓差值，微調(diào)送風比例調(diào)節(jié)閥，保證室內(nèi)壓差穩(wěn)定。u 為避免頻繁開關門對于送風控制的影響，安裝一個門感應開關。在門開時，可自動選擇設定不同控制模式，快速調(diào)節(jié)送風量，以充分保障實驗室內(nèi)操作者安全。u 室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)時，控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)送風機組表冷盤上的制冷或加熱的閥門來保證室內(nèi)溫度。u 可接至中央監(jiān)控通訊網(wǎng)絡

8、。余風量壓差控制原理示意圖管道排風機靜壓控制u 持續(xù)監(jiān)測管道內(nèi)的壓力變化，通過調(diào)節(jié)變頻器從而調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速來恒定管道內(nèi)壓力;u 控制系統(tǒng)在連續(xù)探測到壓差變化并輸出控制信號，直接測量并數(shù)字顯示管道靜壓狀態(tài)管道排風靜壓控制系統(tǒng)示意圖3、 監(jiān)控系統(tǒng) 通風智能監(jiān)控與診斷系統(tǒng)主要是建立在以太網(wǎng)基礎上的智能實驗室通風解決方案。整個系統(tǒng)分為設備級監(jiān)控系統(tǒng)、房間級監(jiān)控系統(tǒng)、樓層級監(jiān)控系統(tǒng)、中央監(jiān)控系統(tǒng)和HCS遠程監(jiān)控及診斷系統(tǒng)等幾個部分。 實驗室通風測控設備大都采用RS232、RS485、RS422現(xiàn)場總線控制，本系統(tǒng)主要在網(wǎng)絡層完成以太網(wǎng) TCP/ IP 協(xié)議和測控設備現(xiàn)場總線 RS-232、RS-485、R

9、S-422 等協(xié)議的轉(zhuǎn)換，完成以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡間的互聯(lián)，實現(xiàn)不同以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)交換。利用現(xiàn)有網(wǎng)絡及HCS智能網(wǎng)絡通訊單元將實驗室中各種串口子系統(tǒng)有機的集成為一體，實現(xiàn)該控制系統(tǒng)的集中管理，同時通過寬帶網(wǎng)絡系統(tǒng)與HCS遠程監(jiān)控及診斷中心互聯(lián)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控與診斷。 實驗室通風智能監(jiān)控與遠程診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)框圖中央監(jiān)控通訊網(wǎng)絡（上位機監(jiān)控）：所有樓層通訊系統(tǒng)通過以太網(wǎng)通訊方式，接到中控室內(nèi)的智能網(wǎng)絡通訊單元（CTX-12），由該單元對所有樓層通訊系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集，并與上位機進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)中央監(jiān)控功能。l HCS實驗室通風智能監(jiān)控與遠程診斷系統(tǒng)軟件是以動態(tài)圖形為界面，面向用戶提

10、供監(jiān)控、報警、信息管理與遠程診斷的集成化管理軟件。l 監(jiān)控主要主要包括：單個閥門的設定流量和反饋流量、通風柜的調(diào)節(jié)門位置、排風量控制指令、排風量反饋、通風柜報警、使用者狀態(tài)、面風速等的實時監(jiān)控；實驗室室內(nèi)壓差、通風、溫度、濕度、燈光等的監(jiān)控。l 報警主要包括：機組缺風報警、壓差高低限報警.l 信息管理主要包括：報警報告、詳細的趨勢報告、歷史數(shù)據(jù)的存檔和趨勢分析、按時報告的生成、設備負荷文件和需求報告及遠程通知功能等。l 遠程診斷主要包括：設備運行狀態(tài)實時數(shù)據(jù)記錄備份、遠程控制、分析、遠程故障報警、遠程技術指導、遠程故障預判斷等多項功能。一旦機組運行出現(xiàn)故障，遠程監(jiān)控平臺會第一時間接收到報警信號

11、，專業(yè)的技術人員會立即調(diào)出相應的記錄信息，分析問題，在遠端通過遠程監(jiān)控平臺解決問題或者對現(xiàn)場進行技術指導。同時專業(yè)的技術人員也會定期的通過遠程監(jiān)控平臺整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，依據(jù)設備運行慣性，通過遠程監(jiān)控，對即將要發(fā)生的故障進行預判斷，并給出相應的解決方案，從根本上保障實驗室通風設備運行的穩(wěn)定。其具體內(nèi)容以廣州藥檢項目為例: 平面顯示： 機組實時動態(tài)： 通風柜實時動態(tài)： 實驗室動力回路控制： 用戶登入管理 登入后總貌 歷史數(shù)據(jù) 事件記錄附：產(chǎn)品配置技術參數(shù)v 變風量蝶閥（VAVD-300） HCS變風量蝶閥是采用孔板測量與靜壓差的原理測量單位時間內(nèi)通過閥門的風量與設定值進行比較，從而反饋型號到執(zhí)行

12、器來調(diào)節(jié)閥門的開度。技術規(guī)格：閥體：PP材質(zhì)，一體成型；口徑：315流量：602800 m3/h執(zhí)行器：博力謀2.5S 閥門控制器I/O： 3 路模擬量信號輸入：接入電壓（010VDC） 1 路開關信號入。 2 路模擬量信號輸出：輸出電壓（010VDC）。 2 路開關信號出：（單刀雙擲，1A 24VAC/DC） 1 路RS-485通訊通風柜控制器（CVAV200）CVAV200系列通風柜監(jiān)控器廣泛應用于變風量/定風量/雙態(tài)通風柜控制。配合CS5105微壓差傳感器，F(xiàn)DH100門高傳感器以及區(qū)域存在傳感器等，用于測量及控制通風柜面風速或進行控制和報警，其具有以下特性：1）液晶顯示：持續(xù)顯示面風速

13、（m/s或FPM） 2）聲光報警：蜂鳴器報警，以及紅/黃/綠三色LED指示 3）8路模擬量/數(shù)字量混合輸入：可設定為-夜間模式/調(diào)節(jié)窗限位/高低風速 4）3路繼電輸出：可設定為-任意3種輸出/任意報警狀態(tài) 5）3個按鍵設定：可設定為-風機啟停/照明啟停/紫外燈啟停/插座控制等 6）Com端口：RS485 Modbus連接至PC，用于相關檢查或調(diào)試設定 7）通訊兼容：支持所有主流BMS系統(tǒng)，用于中央監(jiān)視及管理 8）易于維護：采用即插式設計，方便安裝及后期檢修維護v 通風柜門高傳感器（FDH100）通風柜門高傳感器用于檢測通風柜調(diào)節(jié)門位置。大多數(shù)通風柜上都可配置此傳感器與調(diào)節(jié)門機構(gòu)一起操作。通風柜

14、門高傳感器與通風柜控制器和文丘里型閥門一起對調(diào)節(jié)門打開位置變化調(diào)節(jié)，將通風柜平均面風速保持為常量。通風柜門高傳感器有2種信號方式，一種為電阻信號，還可以電壓信號輸出。技術規(guī)格：FDH100（垂直調(diào)節(jié)門傳感器）： 直接卷軸的調(diào)節(jié)門傳感技術。 不銹鋼的鋼絲連到精確的十圈電位器上,最大縮進長度1000mm。 010,000 歐姆的電阻輸出，輸出值與調(diào)節(jié)門位置成正比。 1、2、3、4 或5 個垂直型傳感器用于并排結(jié)構(gòu)。 10,000 次的壽命測試。 出廠時引出的護套信號線（3 米長）。 在通風柜頂表面或支架安裝（不帶支架）。 尺寸：160mmH57mmW77mmL。 050的環(huán)境溫度。 材料：鋁合金。 顏色：淺灰。v 房間壓差控制器（CRDP200）CRDP200 系列房間壓差控制器設計與文丘里風量控制閥門一起用來保證某一特定區(qū)域的正確壓力，使得房間的氣流方向保持正確流向。CRDP202自適應型房間壓差控制器通過與CS5105微壓差傳感器連接可以調(diào)節(jié)房間壓差,可作為正壓或負壓房間使用。集成型主要功能包括： 將所有房間排風迭加，計算房間總的排風流量。 采用排風體積流量跟蹤控制房間補風風閥（房間送風排風量余風量）。 最小通風量控制。自適應