建筑自動化課程設(shè)計

藥廠工藝性空調(diào)自控設(shè)計摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)療水平和人民生活質(zhì)量的提高，人們對藥品生產(chǎn)環(huán)境的要求越來越高，所以在設(shè)計潔凈廠房的空調(diào)系統(tǒng)時，我們應(yīng)嚴(yán)格遵守國家統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，以防止在生產(chǎn)過程中因不潔微粒和微生物而引起藥品污染、交叉污染。目前已有的相關(guān)規(guī)范，除了已在世界各國制藥企業(yè)中得到廣泛推廣的《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(又稱GMP),還有我國的GB50073-2001《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范那》和國家醫(yī)藥管理局1997年1月頒布實施的《醫(yī)藥工業(yè)廠房設(shè)計規(guī)范》。空氣凈化一方面是送入潔凈空氣對室內(nèi)污染空氣進(jìn)行稀釋，另一方面是迅速排出室內(nèi)濃度高的污染空氣。而為保證生產(chǎn)環(huán)境或其他用途的潔凈室所要求的空氣潔凈度，需要采取控制污染源，減少污染發(fā)生量，阻止室外的污染物侵入室內(nèi)等多方面的綜合措施才能達(dá)到目標(biāo)。現(xiàn)結(jié)合制藥廠房的空調(diào)自動控制設(shè)計，總結(jié)潔凈室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的自動控制設(shè)計方法，并對設(shè)計中設(shè)備的位置、個數(shù)及選型進(jìn)行總結(jié)和分析。關(guān)鍵字：藥廠中央空調(diào)自動控制一、系統(tǒng)要求及各子系統(tǒng)的具體功能空調(diào)系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備能源消耗占運行成本的很大一部分。要求選用先進(jìn)的控制系統(tǒng)達(dá)到最佳節(jié)能效果,給業(yè)主一個良好的投資回報。提供防范性保養(yǎng),對可能發(fā)生的設(shè)備故障做出事先維護(hù)性提示,累計設(shè)備運行時間,延長設(shè)備的使用壽命,降低運行成本。通過分層式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng),達(dá)到集中管理、分散控制的效果、提高對空調(diào)系統(tǒng)的整體管理效率,提高能源分配使用和故障維修能力、并減少工作人員和機電設(shè)備維護(hù)費用。本設(shè)計應(yīng)用霍尼韋爾Excle5000系統(tǒng)來進(jìn)行藥廠工益性空調(diào)的自動控制的設(shè)計?；裟犴f爾Excle5000系統(tǒng)是樓宇自控系統(tǒng)的一種集散型控制系統(tǒng)，擁有高性能低成本的優(yōu)點。冷凍站系統(tǒng)的監(jiān)控要求監(jiān)控設(shè)備:冷凍機組2臺、冷凍泵5臺、冷卻泵5臺、集水器2臺、分水器2臺和冷卻塔4臺。根據(jù)冷凍水供/回水溫度和流量計算藥廠實際冷負(fù)荷,據(jù)此自動確定冷凍機組的運行臺數(shù),從而達(dá)到節(jié)能目的要求。監(jiān)控內(nèi)容:完成冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)、冷凍機組的啟/停的順序控制;各冷凍機組控制回路中輔助觸點信號作為冷凍機組的運行狀態(tài)信號;測量冷凍水總供回水溫度及回水流量;由冷凍水總供水流量和供回水溫差,計算實際負(fù)荷,確定冷凍機組的運行臺數(shù);測量冷卻水供回水溫度,以冷卻水回水溫度來控制冷卻塔風(fēng)機的啟停,使冷凍機能在更高效率下運行;測量冷凍水總供回水壓力差,調(diào)節(jié)旁通閥門開度,保證冷水機組恒水量作;監(jiān)測各水泵、冷水機組和冷卻塔風(fēng)機的運行狀態(tài),故障狀態(tài),并啟/停控制;中央站彩色動態(tài)圖形顯示、記錄各種參數(shù)、狀態(tài)、報警,記錄啟停時間、累計運行時間及其他的歷史數(shù)據(jù)及趨勢圖等。換熱器的監(jiān)控要求監(jiān)控設(shè)備:換熱器2臺、熱水泵3臺。監(jiān)測各熱交換器二次水回水溫度，依據(jù)回水溫度按PID調(diào)節(jié)一次蒸汽調(diào)節(jié)閥，

保證回水溫度穩(wěn)定在設(shè)定值范圍內(nèi)。監(jiān)控內(nèi)容:測量各熱交換器的二次側(cè)循環(huán)熱水回水溫度,以此調(diào)節(jié)一次蒸汽調(diào)節(jié)閥開度;檢測各熱水循環(huán)泵的運行狀態(tài)及故障測量;中央站彩色動態(tài)圖形顯示、打印、記錄各種參數(shù)、狀態(tài)及其他歷史數(shù)據(jù)等。空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控要求監(jiān)控設(shè)備:空調(diào)機組21臺。監(jiān)控內(nèi)容:根據(jù)回風(fēng)溫度控制冷凍水回水調(diào)節(jié)閥/蒸汽加熱閥的開度,使回風(fēng)溫度控制在預(yù)定溫度,根據(jù)時間程序自動啟/停送風(fēng)機,同時監(jiān)視其運行狀態(tài)和計算運行時間,具有任意周期的實時時間控制功能;監(jiān)測送風(fēng)機的運行狀態(tài)和故障狀態(tài),故障時報警,并累計運行時間;由壓差開關(guān)測量空氣過濾器兩側(cè)壓差,超過設(shè)定值時報警,提醒清洗初/高效過濾器;風(fēng)機、風(fēng)閥、冷水調(diào)節(jié)閥、蒸汽加熱閥、加濕閥及防霜凍狀態(tài)連鎖控制程序。啟動順序:開風(fēng)機、冷水調(diào)節(jié)閥、蒸汽加熱閥和加濕閥。停機順序:關(guān)加濕閥、風(fēng)機、風(fēng)閥和冷熱水閥(冬季防霜凍保護(hù)裝置開始工作)。季節(jié)變化轉(zhuǎn)換控制:夏季運行狀況，根據(jù)回風(fēng)溫度與設(shè)定值偏差按PID調(diào)節(jié)表冷器水閥,達(dá)到降溫去濕的目的,冷凍站控制原理圖如圖1所示。〔一mzg」g3^15J:ili3M8HJLAIR〔一mzg」g3^15J:ili3M8HJLAIR6DPV壓差旁通閥VVF41.90/SKC625FS-l-FS-2水流開關(guān)WFS-25B4L1-L4液位開關(guān)SC37A4P13T1-T4水管溫度傳感器544-5772P1-P2水管壓力傳感器QBE61.1P101DDC-0控制器MBC-40序號設(shè)備位號名稱型號圖1冷凍站控制原理圖冬季運行狀況，根據(jù)回風(fēng)溫度與設(shè)定值的偏差按PID調(diào)節(jié)蒸汽加熱閥，根據(jù)回風(fēng)濕度與設(shè)定值的偏差按PID調(diào)節(jié)加濕閥,從而達(dá)到恒溫、恒濕的目的?？照{(diào)機箱內(nèi)防霜凍開關(guān)工作，當(dāng)進(jìn)入空調(diào)箱內(nèi)空氣低于一定值（一般設(shè)為5°C）,關(guān)閉新風(fēng)閥，蒸汽閥全部打開，讓蒸汽流過以防盤管受凍，同時將報警信號送至中央管理站。（6） 測量新風(fēng)、回風(fēng)的溫濕度，根據(jù)其焓值，調(diào)節(jié)新風(fēng)閥、回風(fēng)閥的開度，在保持系統(tǒng)循環(huán)空氣質(zhì)量的前提下達(dá)到最大節(jié)能效果。（7） 中央站彩色圖形顯示，記錄各種參數(shù)、狀態(tài)、報警，記錄啟停時間、累計運行時間及其歷史數(shù)據(jù)等。4）變配電系統(tǒng)的監(jiān)視和測量要求變電室:對高壓側(cè)及低壓側(cè)的電流、電壓以及低壓側(cè)的功率因數(shù)要求進(jìn)行監(jiān)測。二、樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)業(yè)主對自控系統(tǒng)的功能要求，確定自控點數(shù)表。1）冷凍站自控系統(tǒng)設(shè)計（1） 根據(jù)冷凍站控制原理圖（圖1），確定冷凍站測控點、測控點類型。（2） 根據(jù)冷凍站控制原理列出冷凍站點表（表1）。表1冷凍站點表控制點描述AIAODIDO接口位置冷水機組開/關(guān)控制1x2DDC數(shù)字量輸出接口冷水機組運行狀態(tài)1x2動力箱主電路接觸器的輔助接點冷水機組故障狀態(tài)1x2動力箱主電路熱繼電器的輔助接點冷水機組水流狀態(tài)1x2冷水機組出水口的水流指示器冷凍水泵開/關(guān)控制1x5DDC數(shù)字量輸出接口冷凍水泵運行狀態(tài)1x5冷凍水泵出水口的水流指示器冷凍水泵故障狀態(tài)1x5動力箱主電路熱繼電器的輔助接點冷凍水壓差旁通閥1DDC模擬量輸出接口冷凍水供水溫度1分水器進(jìn)水口水管溫度傳感器冷凍水供水/回水壓差1分水器進(jìn)水口與集水器之間壓差傳感冷凍水回水溫度1集水器出水口水管溫度傳感器冷凍水總回水流量1集水器出水口電磁流量計冷卻水泵開關(guān)控制1x5DDC數(shù)字量輸出接口冷卻水泵運行狀態(tài)1x5冷卻水泵出水口的水流指示器冷卻水泵故障狀態(tài)1x5動力箱主電路熱繼電器的輔助接點冷卻塔風(fēng)機開關(guān)控制1x4DDC數(shù)字量輸出接口冷卻塔風(fēng)機運行狀態(tài)1x4動力箱主電路接觸器的輔助接點冷卻塔風(fēng)機故障狀態(tài)1x4動力箱主電路熱繼電器的輔助接點冷卻塔回水溫度1冷卻塔回水管溫度傳感器合計5134162）換熱站自控系統(tǒng)設(shè)計（1）根據(jù)換熱站控制原理圖（圖2），確定換熱站測控點、測控點類型。

AI回水％■XIAI回水％■XIL1術(shù)湼賈AI回木■<隠AI供水IE力M供水偃區(qū)2DI竺一專菁.片列蒔雯慣股U玄曲回吃恂|].口=wi^.K回點N網(wǎng)廿圖2換熱站控制原理圖「X/.亠新7-*!_JtAAL■"二<二■姜曳I冷三卻「X/.亠新7-*!_JtAAL■"二<二■姜曳I冷三卻WVHLW21W.5I3(2)根據(jù)換熱站控制原理列出換熱站點見表2。表2換熱站點表控制點描述AIAODIDO接口位置二次水循環(huán)泵故障狀態(tài)1X3動力柜主電路熱繼電器輔助觸點二次水出口水流狀態(tài)1X3二次水出口水流指示器二次水出口溫度測量1X2二次水出口水流指示器二次水循環(huán)泵開/關(guān)控制1X3DDC數(shù)字輸出接口一次供汽電動閥控制1X2DDC模擬輸出接口合計2633)空調(diào)機組自控系統(tǒng)設(shè)計(1)根據(jù)空調(diào)機組原理圖(圖3),確定空調(diào)機組的測控點數(shù)、測控點類型。序號設(shè)備位號名稱型號數(shù)量1DDC-4控制器MEC20012T風(fēng)管溫濕度傳感器QFM6533TV水閥VVG41/SQX6234PDT壓差傳感器QBM62.225DP壓差開關(guān)QBM8.526TR房間溫濕度傳感器QFA653

7LT防霜凍傳感器QAF8118FF風(fēng)閥執(zhí)行器GBB163.1E2圖3空調(diào)機組自控原理圖（2）根據(jù)空調(diào)機組控制原理列出空調(diào)機點表（表3）。表3空調(diào)機組點表控制點描述AIAODIDO接口位置空調(diào)機組開關(guān)控制1X21DDC數(shù)字輸出接口送風(fēng)機運行狀態(tài)1X21送風(fēng)機進(jìn)出口壓差開關(guān)送風(fēng)機故障狀態(tài)1X21動力箱熱繼電器的輔助觸點新風(fēng)門開度控制1X21DDC模擬輸出接口冷凍水回水閥控制1X21DDC模擬輸出接口熱水電動閥門控制1X21DDC模擬輸出接口過濾網(wǎng)堵塞報警2X21壓差傳感器回風(fēng)溫度1X21風(fēng)管式溫度傳感器回風(fēng)濕度1X21風(fēng)管式濕度傳感器送風(fēng)溫度1X21風(fēng)管式溫度傳感器送風(fēng)濕度1X21風(fēng)管式濕度傳感器室外溫度3風(fēng)管式溫度傳感器室外濕度3風(fēng)管式濕度傳感器回風(fēng)門開度控制1X21DDC模擬輸出接口蒸汽加濕電動閥門控制1X21DDC模擬輸出接口空氣質(zhì)量監(jiān)測1X21空氣質(zhì)量傳感器防凍保護(hù)1X21防霜凍開關(guān)合計11110595214）供配電系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計（1）根據(jù)供配電系統(tǒng)監(jiān)控原理圖（圖4）,確定變配電系統(tǒng)的測控點數(shù)、測控點類型。iukv irnv世比常-Hfe:,431城..51牡芒?.?卻'<導(dǎo)#A世比常-Hfe:,431城..51牡芒?.?卻'<導(dǎo)#AAi

■\|仃功功半

尤馬功牢--T引貼山-.-」ft壓?|班流功奉時數(shù)IISFEM龍配FEW整珂率閔射世圧輛也沆”.底蠱kE掙胃零恣拎卻鳳舌#圖4供配電系統(tǒng)監(jiān)控原理圖2）根據(jù)供配電系統(tǒng)監(jiān)控原理例出供配電系統(tǒng)點表（見表4）。表4供配電系統(tǒng)點表控制點描述AIAODIDO接口位置高壓進(jìn)線電壓1X3電壓變送器高壓進(jìn)線電流1X3電流變送器低壓進(jìn)線電壓1X3電壓變送器低壓進(jìn)線電流1X3電流變送器低壓進(jìn)線功率因數(shù)1功率因數(shù)變送器合計13三、設(shè)備選型根據(jù)點數(shù)表,進(jìn)行具體的設(shè)備選型。要保證傳感器、執(zhí)行器、控制器的技術(shù)參數(shù)滿足要求。所選的西門子自控系統(tǒng)設(shè)備見后邊表5。表5西門子樓宇自控系統(tǒng)設(shè)備清單序號設(shè)備名稱型號說明廠家單位數(shù)量1彩色圖形工作站部分(1)XBSExcelbuildingsupervisorExcel5000上位機軟件HONEYWELL套1⑵通信接口C-BUS接口通信接口HONEYWELL臺1⑶工作站256M,預(yù)裝WINNT4.0DELL套1⑷打印機EPSON針式打印機EPSON套1(5)后備電源2KVAAPC套12冷凍站⑹UB系列獨立控制器UB4334SHONEYWELL臺1⑺控制模塊XCL5010HONEYWELL個1⑻電源模塊HC900HONEYWELL個1⑼地址碼545,825,826,827HONEYWELL個3(10)數(shù)字量輸入模塊XF523AHONEYWELL個7(11)模擬量輸出模塊XF522AHONEYWELL個2(12)模擬量輸入模塊XF521AHONEYWELL個1(13)模擬量輸入模塊XF521AHONEYWELL個3(14)數(shù)字量輸出模塊XF524AHONEYWELL個7(15)水管溫度傳感器VF20THONEYWELL個5(16)流量傳感器DWM2000KRONE個1(17)水管壓差傳感器DPTM50HONEYWELL個1

(18)電動調(diào)節(jié)閥門V5011PHONEYWELL個1(19)電液壓驅(qū)動器V4062A1107HONEYWELL個21(20)水流開關(guān)FS4-3JHONEYWELL個213空調(diào)系統(tǒng)（含送風(fēng)）(22)模塊化設(shè)備控制器DC1020CTHONEYWELL臺21(23)擴展模塊4208SNHONEYWELL個7(24)風(fēng)道溫濕度傳感器H7080BHONEYWELL個42(25)室內(nèi)溫濕度傳感器CHTHONEYWELL個31(26)室外溫濕度傳感器HONEYWELL個3(27)壓差傳感器DPTM1000DHONEYWELL個18(28)壓差開關(guān)過DPS200濾網(wǎng)報警HONEYWELL個42(29)防凍開關(guān)T6950A1018防凍開關(guān)HONEYWELL個21(30)電動兩通調(diào)節(jié)閥門V5011PDN100HONEYWELL個21(31)電動兩通調(diào)節(jié)閥門VC7931AJ1111TDN100HONEYWELL個21(32)電動兩通調(diào)節(jié)閥門VC7931AJ1111TDN100HONEYWELL個21(33)調(diào)節(jié)型風(fēng)閥執(zhí)行器GMU24-SRDN100HONEYWELL個42(34)電動驅(qū)動器ML7420HONEYWELL個33(35)控制器箱體（MEC箱體）個214變配電監(jiān)測系(36)模擬量輸入模塊PTM6.2U10HONEYWELL個7(37)三相電壓變送器KTB-24A8HONEYWELL個2(38)三相電流變送器2KTA-24A8HONEYWELL個2(39)功率因數(shù)變送器KTH-458HONEYWELL11）控制器選擇（1）機房控制器選擇。機房控制通常包含對冷凍機、換熱站、泵和變配電站監(jiān)控。機房被控設(shè)備多,監(jiān)控點數(shù)多,設(shè)備相對集中,而且變化也多。常常選用配置靈活的模塊化控制器。模塊化控制器可以根據(jù)監(jiān)控點數(shù)的變化,相應(yīng)增減輸入輸出模塊,實現(xiàn)被控點與控制器的最佳匹配。模塊化控制器的輸入輸出模塊可以熱插拔,檢修方便。

常用輸入輸出模塊。機房點表(見表6)。表6機房點表控制點描述AIAODIDO冷凍機房512210換熱站2263變配電13合計2032813(4)模塊和槽位數(shù)的選用。20個AI,其中鉑1000O溫度傳感器5個，選用PTM6.2P1K模塊3塊(5/2),其他用PTM6.2U10模塊8塊(15/2)。3個AO，選用PTM6.2Y10S模塊2塊(3/2)。28個DI，選用PTM6.4D20模塊7塊(28/4)。13個DO，選用PTM6.2Q250模塊7塊(13/2)。共選模塊24塊,加上控制模塊、電源模塊(占4塊模塊位置)，應(yīng)選40槽位的MBC。2)空調(diào)控制器選擇空調(diào)點表:空調(diào)機分布在樓宇的各個地方，設(shè)備分散。常用現(xiàn)場小點數(shù)的設(shè)備控制器MEC?；綧EC特性見表7。表7基本MEC特性表MEC100/110MEC200/210MEC300/310主板上32個點VVVMMI接口VVV擴展模塊EXP接口XVVMODEM接口XXV主板提供32路點：8DI(前4個點可作為脈沖輸入)、8AI(0-10V,0-20mA,1KRTD),可作為DI點用、8D0、8AO(0~10V,0~20mA);X10帶手動/自動切換開關(guān)?？照{(diào)系統(tǒng)總點數(shù)表(見表8)為。表8空調(diào)系統(tǒng)總點數(shù)表AIAODIDO空調(diào)機組10510510521房間80室外溫濕度6每臺空調(diào)機有5AI、5A0、5DI、1DO。選用能帶擴展模塊的MEC200,MEC200支持8AI、8A0、8DI、8D0。共11臺MEC200支持8塊擴展模塊，選用模擬輸入擴展模塊APX,每塊模擬輸入擴展模塊可帶8個AI,共7臺。工作站設(shè)備選擇及其他PentiumII300C主工作站，配置64兆內(nèi)存,2GB硬盤，選用’15'以上SVGA顯示器。安裝WindowsNT,蘭吉爾公司INS