恒溫恒濕凈化中央空調(diào)的網(wǎng)絡(luò)一體化監(jiān)控系統(tǒng)

恒溫恒濕凈化中央空調(diào)的網(wǎng)絡(luò)一體化監(jiān)控系統(tǒng)

韓宇新姜國偉臧高立周巖任家毅摘要：該設(shè)計(jì)主要研究恒溫恒濕凈化中央空調(diào)的網(wǎng)絡(luò)一體化監(jiān)控，并介紹如何將手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)控制監(jiān)控三部分結(jié)合的一體化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)恒溫恒濕凈化中央空調(diào)的精準(zhǔn)控制要求。關(guān)鍵詞：恒溫恒濕空調(diào)；凈化空調(diào)；中央空調(diào)控制系統(tǒng)TU831.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A：2095-2945（2018）09-0036-02Abstract：Thisdesignmainlystudiesthenetworkintegratedmonitoringofconstanttemperatureandhumiditypurificationcentralairconditioning，andintroducestheintegratednetworkmonitoringtocombinethemobilephoneremotemonitoring，thecomputerremotemonitoringandthefieldcontrolmonitoringintoone，soastoachievetheprecisioncontrolrequirementsofconstanttemperatureandhumiditypurificationofcentralairconditioning.Keywords：constanttemperatureandhumidityairconditioning；purifyingairconditioning；centralairconditioningcontrolsystem1概述如今恒溫恒濕凈化空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，如制藥廠凈化車間、電子廠凈化車間、醫(yī)院手術(shù)室、潔凈實(shí)驗(yàn)室等。對(duì)恒溫恒濕凈化中央空調(diào)的監(jiān)控系統(tǒng)要求也越來越高，為了滿足整個(gè)系統(tǒng)智能化監(jiān)控，我們引入了網(wǎng)絡(luò)一體化監(jiān)控理念，通過網(wǎng)絡(luò)將手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)控制監(jiān)控緊密結(jié)合在一起的一體化監(jiān)控系統(tǒng)。2空調(diào)系統(tǒng)流程及方案設(shè)計(jì)恒溫恒濕凈化中央空調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)備由初效過濾器、表冷器、加濕器、除濕加熱器、離心風(fēng)機(jī)、中效過濾器等組成，潔凈度要求比較高的系統(tǒng)甚至還有高效過濾器。2.1室內(nèi)溫度控制室內(nèi)溫度控制通過設(shè)置在回風(fēng)處的溫濕度傳感器采樣到溫度值，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)嵌入式控制中心的優(yōu)化PID算法運(yùn)算，輸出4-20MA電流信號(hào)控制水管路上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過控制水量的方式來控制表冷器與空氣的換熱量，從而控制室內(nèi)溫度。一般要求控制溫度精度達(dá)到±1℃即可滿足大部分場(chǎng)所的需求。2.2室內(nèi)濕度控制夏季工況時(shí)，室內(nèi)空氣經(jīng)過表冷器處理后濕度達(dá)到機(jī)器露點(diǎn)，相對(duì)濕度為90%-95%，為了降低送風(fēng)的相對(duì)濕度，我們需要將空氣進(jìn)行一定的加熱處理，即再熱過程，再送風(fēng)到室內(nèi)，使?jié)穸冗_(dá)到室內(nèi)要求狀態(tài)點(diǎn)。再熱過程加熱量過大，會(huì)浪費(fèi)空調(diào)制冷量，還會(huì)消耗掉電加熱功耗，因此夏季制冷時(shí)必須嚴(yán)格控制室內(nèi)濕度值在允許范圍值的上限附近，這樣可以最大限度的降低加熱電功耗，降低空調(diào)的運(yùn)行能耗。該系統(tǒng)中采用單路DO輸出控制，通過固態(tài)繼電器控制除濕電加熱器，控制采樣值為回風(fēng)濕度，引入PID和PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制方式對(duì)加熱器進(jìn)行控制輸出。通過PID算法運(yùn)算，調(diào)整輸出DO的占空比，從而達(dá)到穩(wěn)定控制加熱量的目的。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，控制輸出波動(dòng)小。冬季濕度控制相對(duì)比較簡單，一般不存在除濕過程，僅需要加濕即可，我們這里采用電極加濕器直接噴射蒸汽進(jìn)行加濕，冬季濕度控制范圍一般建議控制在濕度允許范圍的下限附近，這樣可以最大限度的降低電極加濕器的運(yùn)行功耗。2.3送風(fēng)變頻控制凈化空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)的潔凈度是通過粗效過濾器及中效過濾器甚至高效過濾器進(jìn)行過濾的而得到的。潔凈度越高，要求過濾器的等級(jí)越高，室內(nèi)空氣換風(fēng)次數(shù)也相應(yīng)要求越大。潔凈空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，隨著過濾器上顆粒物的積累，過濾器的阻力增大，風(fēng)量會(huì)逐漸降低，如果滿足不了換風(fēng)次數(shù)的要求，室內(nèi)的潔凈度就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。為了解決這個(gè)問題，在設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)選型時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大了風(fēng)機(jī)余量，并且采用變頻控制的方式，控制采樣值為送風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速，采用PID控制算法，這樣可以在一定范圍內(nèi)控制送風(fēng)量，保證換風(fēng)次數(shù)恒定。2.4粗效、中效、高效過濾器更換提醒監(jiān)控過濾器上顆粒物的累計(jì)，直接導(dǎo)致了過濾器前后風(fēng)壓差的變化，即過濾器的阻力變大。為了檢測(cè)這個(gè)壓差是否已經(jīng)達(dá)到一個(gè)量值，采用空氣微壓差開關(guān)檢測(cè)過濾器前后的壓差，一旦壓力差超過設(shè)定值，微壓差開關(guān)輸出開關(guān)量給控制器的DI采集點(diǎn)，MCGS觸摸屏采集到信號(hào)后，給出過濾器更換提醒。3網(wǎng)絡(luò)一體化自控系統(tǒng)組成圖1為網(wǎng)絡(luò)一體化自控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。自控系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件系統(tǒng)、手機(jī)監(jiān)控APP三部分組成，三者通過以太網(wǎng)通訊緊密連接在一起，共享來自現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并接受來自遠(yuǎn)程端的控制操作指令。3.1現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的指揮中心是現(xiàn)場(chǎng)嵌入式控制系統(tǒng)，采用MCGS嵌入式觸摸屏，下設(shè)DDC控制器、總線式溫濕度傳感器及控制執(zhí)行設(shè)備。MCGS嵌入式觸摸屏通過RS485總線通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制指令輸出，不僅節(jié)省布線成本，而且降低了數(shù)據(jù)誤差?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制均由DDC控制器完成?，F(xiàn)場(chǎng)嵌入式控制中心應(yīng)用TCP/IP以太網(wǎng)絡(luò)通信組件，現(xiàn)場(chǎng)MCGS觸摸屏作為服務(wù)器端與遠(yuǎn)程手機(jī)監(jiān)控端及計(jì)算機(jī)監(jiān)控端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程客戶端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。MCGS軟件主界面如圖2所示，具備所見即所得的界面效果、動(dòng)態(tài)流程顯示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新、報(bào)警處理、設(shè)備啟停操作、數(shù)據(jù)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)查尋操作界面等功能。軟件通過運(yùn)行策略開發(fā)，完成了PID優(yōu)化核心算法、PWM輸出控制、浮點(diǎn)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理，故障報(bào)警處理策略等。3.2計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件采用VB6.0軟件編寫，主要監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)為空調(diào)系統(tǒng)各個(gè)部分的溫度、濕度、流量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備故障報(bào)警等，通過以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議與MCGS嵌入式觸摸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，計(jì)算機(jī)端作為客戶端，從MCGS服務(wù)器上獲得數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)界面上，同時(shí)將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，以便查詢及打印。3.3手機(jī)APP設(shè)計(jì)手機(jī)APP開發(fā)應(yīng)用了AndroidStudio開發(fā)環(huán)境，強(qiáng)大方便的開發(fā)功能，可以很輕松的開發(fā)出手機(jī)上的APP。該系統(tǒng)中采用TCP/IP協(xié)議，應(yīng)用Socket接口，手機(jī)端為客戶端，MCGS觸摸屏端為服務(wù)端，手機(jī)連接到端口讀取數(shù)據(jù)后迅速關(guān)閉端口，這樣可以保證多部手機(jī)同時(shí)連接到同一個(gè)服務(wù)器端口上。手機(jī)APP可以實(shí)時(shí)采集到現(xiàn)場(chǎng)MCGS觸摸屏上所有運(yùn)行狀態(tài)量及故障報(bào)警量等，也可以控制操作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備啟停及參數(shù)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)設(shè)置。4系統(tǒng)測(cè)試監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)際工程應(yīng)用，運(yùn)行穩(wěn)定，控制精度高，也大大降低了空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的管理成本。圖5為連續(xù)十個(gè)小時(shí)的室內(nèi)溫濕度監(jiān)控曲線，溫度控制設(shè)置值為22℃，濕度控制設(shè)定值60%，濕度要求控制范圍40%-70%。系統(tǒng)穩(wěn)定后溫度波動(dòng)值在±0.5℃范圍內(nèi)，濕度控制精度也可以達(dá)到±10%的。5結(jié)束語該監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)幾個(gè)月的運(yùn)行，有效的達(dá)到了對(duì)溫度、濕度、潔凈度更加精準(zhǔn)的控制。網(wǎng)絡(luò)一體化的監(jiān)控系統(tǒng)，使我們可以隨時(shí)隨地查看現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，大大方便了設(shè)備的運(yùn)行管理。參考文獻(xiàn)：[1]馬最良，姚楊.民用建筑空調(diào)設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200