某建筑中央空調計算機控制系統(tǒng)

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

　　一、概述該建筑的建筑面積43000平方米，建筑高度95米，由主樓、營業(yè)廳及維修中心組成?？照{系統(tǒng)采用風機盤管加新風系統(tǒng)及程控機房專用機組加新風系統(tǒng)的空調方式。新風系統(tǒng)分層分系統(tǒng)設置，冷熱源集中由動力站的三臺YORK離心機組（5275KW）及三臺燃油熱水鍋爐（3000KW）供給。冷熱水系統(tǒng)采用一次泵變流量系統(tǒng)，系統(tǒng)壓差由差壓控制器控制，定壓采用膨脹水箱定壓方式，膨脹水箱放于主樓屋面，補水由位于動力站的兩臺補水泵提供。日用油箱放于動力站內，油泵位于柴油發(fā)電機的地下油泵房內。冷卻塔位于動力站屋面，控制中心位于動力站的集中控制室內。中央空調計算機控制系統(tǒng)由廣州鎧星潔凈空調系統(tǒng)有限公司設計施工。系統(tǒng)于2001年6月竣工交付使用。工程驗收時獲郵電部好評，并在建筑安裝行業(yè)質量評比中獲得多項等獎勵。

　　系統(tǒng)設計采用先進的“分散控制、集中管理”控制思想，系統(tǒng)各部分采用直接數字控制器（Direct Digital Controller，以下簡稱DDC）進行現場控制，DDC既能脫離系統(tǒng)獨立運行，又能通過系統(tǒng)總線與控制中心交換信息?？刂浦行挠删W絡服務器及控制主機組成，與各DDC之間由網絡接口及RS485總線聯(lián)接。

　　二、設備選用　　系統(tǒng)控制中心的網絡服務器、網絡接口、及DDC均采用美國專業(yè)自控公司ASI的控制產品，其中ASI DDC型號為ASIC/2-7040，主要性能如下：

　　16個通用輸入，8個模擬輸出，12個開關量輸出。內部固化最佳啟停，PID循環(huán)，假日調度等多達32個控制程序。

　　ASI網絡服務器型號為ASIC/-Net，具有4個串行通信接口，采用以太網卡與控制主機聯(lián)網。三、控制范圍及系統(tǒng)主要功能　　　　1. 控制范圍　?。?）新風系統(tǒng)　?。?）冷熱源系統(tǒng)　?。?）樓層水路控制系統(tǒng)　?。?）程控機房專用機組系統(tǒng)2. 控制系統(tǒng)的主要功能　　對設備的實時控制與監(jiān)視，設備的最佳啟?？刂坪凸?jié)能運行，設備運行狀態(tài)的監(jiān)測，事故報警及維修預報警；參數監(jiān)測和顯示，異常狀態(tài)報警，能量管理功能，事件記錄及顯示功能；系統(tǒng)運行狀態(tài)顯示功能等等。

　　系統(tǒng)的能量管理和控制功能概括如下：

　　標準控制焓值控制HVAC控制時間啟動控制最佳啟動事件啟動的控制最佳停止 DDC控制工作循環(huán)比例（P）

　　零能帶比例，積分（PI）

　　負荷再設比例，積分，微分（PID）

　　夜間循環(huán)自適應控制夜間清潔順序控制四、系統(tǒng)設計1．冷凍機、冷凍水控制系統(tǒng)設計：

　　（1）冷凍機投入方式：

　　冷凍機的冷凍水電動蝶閥開啟-延時-冷水泵開啟、冷卻水泵開啟-延時-冷凍機開啟，停止順序與上述程序相反。

　?。?）根據冷凍水供回水溫差及冷凍水量之積計算冷負荷并作為冷凍機運行臺數的控制依據。

　?。?）根據冷水供回水管壓差控制相應旁通閥的開度。

　?。?）監(jiān)測冷凍機，水泵狀態(tài)與故障，運行時間記錄及測量旁通管流量，自動均衡各臺設備的運行時間。

　　2．冷卻水控制系統(tǒng)設計：

　?。?）冷卻塔與冷卻塔水管上的電動閥，冷卻水泵對應開啟和停止。

　　（2）根據冷凍機運行臺數及供回水溫度控制冷卻塔的運行臺數。

　?。?）監(jiān)測冷卻水泵、冷卻塔風機運行狀態(tài)與故障，運行時間記錄，自動均衡各臺設備的運行時間。

　　3. 熱水控制系統(tǒng)設計：

　?。?）根據熱水供回水溫度及流量計算熱負荷，按熱負荷確定水泵的運行臺數及熱水器的運行臺數。

　?。?）根據旁通管兩端壓差控制旁通調節(jié)閥。

　?。?）監(jiān)控熱水器、循環(huán)泵運行狀態(tài)及故障、運行時間記錄，均衡各臺設備的運行時間。

　?。?）熱水器的開啟順序：打開電動蝶閥——運行熱水泵——熱水器運行4．補水控制系統(tǒng)設計：

　?。?）根據主樓屋頂的膨脹水箱水位，控制補水泵啟停。

　　（2）監(jiān)控動力站補水泵的運行狀態(tài)及故障，運行時間記錄，均衡各臺設備的運行時間。

　　5. 油路控制系統(tǒng)設計：（方法同補水控制系統(tǒng)）

　　6. 新風機控制系統(tǒng)設計：

　?。?）根據新風送風溫度控制各新風機冷熱水電動閥的開度，夏季溫度升高，閥開大，冬季溫度升高閥關小，控制采用DDC內PID循環(huán)程序。

　　（2）新風機關時相應電動閥關閉。

　?。?）冬季、夏季轉換。

　?。?）新風機空氣過濾器超壓差報警以請求清洗維修。

　?。?）監(jiān)測新風機運行狀態(tài)與故障，運行時間記錄。

　　6．其它控制系統(tǒng)設計：

　?。?）建筑各層各系統(tǒng)的送、回水溫度和流量監(jiān)測。

　?。?）對各主要設備（含程控交換機房空調機）運行狀態(tài)進行監(jiān)測和報警、記錄運行時間。

　?。?）對機房和部份重要房間溫、濕度進行監(jiān)測并報警。

　?。?）對程控交換機房地板內的漏水進行監(jiān)測并報警。

　　五、系統(tǒng)組成1. 現場控制器主輔樓及營業(yè)廳、維修中心共設現場控制器（DDC）109臺，每臺DDC對應管理一臺新風機，主樓部分的控制器采用ASIC/2-7040 DDC控制器，它不但管理新風機的運行，還承擔室內外溫、濕度、樓層水路溫度，程控機房水探頭等的檢測與控制；輔樓部分及營業(yè)廳的控制器采用ASIC/2-7000 D DC控制器，它主要管理新風機的運行，也承擔房間溫、濕度及樓層水路溫度的監(jiān)控；維修中心皆采用ASIC/2-7040 DDC控制器。冷凍站共設9臺ASIC/2-7040 DDC控制器，分別管理3臺冷凍機組，2臺冷卻塔，4臺冷水泵，4臺冷卻水泵，3臺熱水鍋爐，3臺熱水泵及2臺補水泵，2臺油泵等設備按設定程序運行。

　　2．檢測與控制點及監(jiān)測器件的選擇檢測與控制點2106個，其中Di點1326個、Do點361個、Ai點317個、Ao點102個。系統(tǒng)使用的所有傳感器及變送器均采用KELE公司產品。

　　3．控制器接線ASIC/2型控制器輸出接線均采用聚氯乙烯絕緣及護套軟線，線芯截面為1.0mm2，其中模擬輸入輸出為屏蔽線，數字輸入輸出為非屏蔽線，每個輸入點均采用3芯（備用1芯）線，輸出點采用2-3芯線。

　　4．DAK-002顯示控制器DAK-002顯示控制器為便攜式的顯示器與鍵盤組合，通過與DDC的接口，可現場查看DDC的工作狀態(tài)、運行參數，并可修改其設定參數，強行介入其運行程序，當然這些工作都受到用戶操作權限級別的限制。本系統(tǒng)配置有4臺DAK-002顯示控制器。

　　5. 控制器與變送器供電控制器與變送器的電源均由現場控制器箱內供電器獲得，供電器根據中國市電制式及控制器與變送器的要求選配。六、DDC主要控制程序設計1. 電力分配需求控制系統(tǒng)有電力需求控制功能，通過軟件的設定，可在峰值電力需求出現前，按照先定的原則順序切斷設備，使高峰時的電力負荷限制在控制范圍內。

　　2. 假日調度對于節(jié)假日及特殊日期，能提供全年的日期和時間調度表，中斷系統(tǒng)的標準處理過程，以滿足系統(tǒng)對各種非標準控制的要求。這一過程和控制要求的實現是事先通過一名有一定權限的管理人員利用DAK-002顯示控制器對現場DDC配置進行調整來完成的。　　　　3. 時間/事件程序監(jiān)控點報警或監(jiān)控狀態(tài)必須改變時，可以發(fā)出監(jiān)控命令，并開啟標準的或用戶的DDC程序。

　　時制自動轉換：操作人員可以預先設定某月某日某時起到某月某日某時止，系統(tǒng)時鐘向前或向后調整幾個小時而成為新的時制，以便更好地利用日光節(jié)能。時間轉換及調整均自動進行，無需人工干預。

　　4. 最佳啟動在工作時間開始前，先啟動空調系統(tǒng)，以便先行改變工作區(qū)內溫度，令其到工作時間時室內環(huán)境進入舒適（或要求）范圍內，程序按一定的時間間隔不停地采樣溫度計算到達設定的舒適極限所需的時間，以此確定最佳啟動時間。

　　5. 最佳停止在工作結束前的某一時間切斷系統(tǒng)，這一時間既不能太早，也不能太遲，太早了就難以保證環(huán)境的舒適水平，太遲則達不到節(jié)能的目的。這一最佳停止時間的計算以及控制均由系統(tǒng)自動完成。

　　6. PID和自適應控制軟件提供的DDC運算程序包括比例，積分，微分和自適應控制，標準DDC程序庫的運算程序能夠讀取傳感器的值，也能對監(jiān)控點發(fā)控制指令，完成HVAC控制，程序可以執(zhí)行完整的PID運算，也可以完成只有P或PI的部分PID運算，使之與各種過程要求相符合，達到最佳控制的目的，自適應控制運算可對系統(tǒng)控制參數進行自動調整，以便在無人干預時對環(huán)境的變化作出響應，這些經過驗證的PID和自適應控制運算，保證了系統(tǒng)的運行滿足工藝要求。

　　7. 夜間吹洗在用冷季節(jié)，夜間開啟新風機組利用室外的涼爽空氣，通過吹洗程序，可以作到設備節(jié)能運行，清晨時利用涼爽空氣吹洗大樓，可使大樓預冷，從而降低啟動設備的負荷。

　　8. 零能帶有冷卻和加熱兩個設定點，形成一個既不用冷也不用熱的區(qū)域，可以用最小的能耗使溫度維持在舒適范圍內。

　　9. 負荷再設對于多區(qū)空調系統(tǒng)，可通過再設冷卻或加熱設定值，以正好滿足最大負荷區(qū)的要求。

　　10. 工作循環(huán)按一定的原則交錯設備的工作間歇狀態(tài)，減少設備的工作時間，達到節(jié)能的目的，設備的間歇時間不宜太長或過短；太長會影響環(huán)境的舒適水平，過短會影響設備的安全運行。

　　11. 運行時間對所有設備的監(jiān)控包括統(tǒng)計其運行時間（啟停時間、循環(huán)次數），當機械的使用達到一定程度將產生一個報表，如果設備的使用超出了預定的運行時間極限，將發(fā)出報警。

　　總之，該控制系統(tǒng)可為大樓的管理者解決下述問題：

　?。?）能源管理（2）設施管理（3）維護管理（4）能耗計費（5）與現有制冷機、熱水器、程控機房專用空調機、大型風機盤管聯(lián)網。

　　（6）與其它子系統(tǒng)通過專用接口聯(lián)網，實現信息共享。

　?。?）保證室內環(huán)境的最佳舒適度。

　　七、系統(tǒng)具體監(jiān)控內容1．冷凍站、冷熱水系統(tǒng)監(jiān)控：

　　檢測：

　?。?）制冷機組運行狀態(tài)信號、故障信號。

　　（2）制冷機組隔離閥狀態(tài)。

　?。?）制冷機組冷水送、回水水流開關狀態(tài)溫度。

　?。?）通過YORK接口與ASI DDC接口聯(lián)接，將制冷機組的信號納入計算機控制系統(tǒng)。

　?。?）冷水泵、冷卻水泵運行狀態(tài)，故障信號。

　?。?）冷水總送、回水管溫度。

　?。?）冷水旁通管壓差。

　?。?）冷卻水總送、回水管溫度。

　?。?）冷卻塔風機運行狀態(tài)，故障信號。

　?。?0）冷卻水隔離閥狀態(tài)。

　?。?1）熱水泵運行狀態(tài)、故障信號。

　　（12）熱水總送、回水管溫度、回水流量。

　?。?3）熱水旁通管壓差。

　?。?4）熱水隔離閥狀態(tài)。

　　（15）補給水泵運行狀態(tài)，故障信號。

　　（16）熱水鍋爐運行狀態(tài)，故障信號。

　?。?7）補給水轉換閥狀態(tài)。

　?。?8）冷熱水送回水轉換閥狀態(tài)。

　　（19）膨脹水箱液位狀態(tài)。

　?。?0）油泵運行狀態(tài)、故障信號。

　?。?1）油箱液位狀態(tài)。

　　時序控制：

　?。?）程序控制循環(huán)水泵、補給水泵、油泵、冷卻塔風機、冷水機給、熱水鍋爐啟/停。

　　（2）各種隔離閥、轉換閥開關。

　　（3）冷、熱水旁通管閥門的開度。

　?。?）根據負荷要求控制機組運行數量。

　?。?）均衡各臺設備運行時間。

　　報警：

　?。?）參數超限報警。

　?。?）設備故障報警。

　　顯示及打?。?/p>

　?。?）設備運行參數、狀態(tài)。

　?。?）設備報警信號。

　?。?）系統(tǒng)動態(tài)流程圖。

　　2. 新風系統(tǒng)監(jiān)控檢測：

　?。?）室內外溫、濕度信號。

　　（2）送新風溫度信號。

　　（3）過濾器堵塞報警信號。

　?。?）水溫調節(jié)閥閥位信號。

　　控制：

　?。?）根據軟件程序控制空調機組啟/停。

　?。?）熱氣送新風溫度控制水溫調節(jié)閥開度。

　　（3）當消防聯(lián)動信號送來時，停止風機運行。

　?。?）根據室外溫度濕度進工況轉換。

　　報警：

　?。?）風機故障信號報警。

　?。?）過濾器堵塞信號報警。

　?。?）溫度超限報警。

　　顯示及打印：

　?。?）空調機組參數、狀態(tài)。

　　（2）機組報警信號。

　?。?）設定值、閥位值。

　?。?）系統(tǒng)動態(tài)流程圖。

　　3. 程控機房空調機組檢測：

　?。?）機組運行狀態(tài)信號。

　?。?）地板下漏水檢測報警信號。

　　控制：根據軟件程序控制空調機組啟/停。

　　報警：

　?。?）機組故障報警。

　?。?）地板下漏水報警。

　　顯示及打印：

　?。?）空調機組參數、狀態(tài)。

　?。?）機組報警信號。

　?。?）系統(tǒng)動態(tài)流程圖。

　　4. 樓層水路系統(tǒng)檢測：樓層回水溫度顯示及打?。?/p>

　　（1）溫度參數。

　　（2）系統(tǒng)動態(tài)流程圖。

　　該系統(tǒng)自2001年6月竣工以后，已穩(wěn)定運行二年，其“分散控制，集中管理”的運行方式，使其在個別DDC，或其它設備損壞時整個系統(tǒng)依然安全運行，甚至在控制中心出故障時，各現場DDC仍能正常工作，保證了整個系統(tǒng)的可靠工作。故該系統(tǒng)的確不失為中央空調計算機控制系統(tǒng)較為合理的一個系統(tǒng)，并由于其開放性設計使其擴展變得簡單、方便。