[分享]空调自控系统基础知识及应用

发表于2020-10-21     1407人浏览     2人跟帖     总热度:1782  

来源:暖通家族

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空调自控系统基础知识及应用_1


楼宇自动化控制系统简介

(1)系统的定义 

楼宇自动化控制系统是将建筑物或建筑群内的暖通空调、给排水、供配电、电梯、照明等众多分散设备的运行、安全状况、能源使用状况及节能管理实行集中监视、管理和分散控制的建筑物管理与控制系统,称为 BAS(Building AutomationSystem),简称 BA。楼宇自控系统是机电专业的全覆盖,主要包括2部分内容 :监视和控制。监视范围主要包括设备的运行状态和安全状况,控制范围包括设备的启停管理和节能管理。对于特殊大型设备,由于机组控制的复杂性, BA 一般只采集机组的参数反映在控制电脑上,并不控制机组的运行,只监视不控制,如冷水机组、燃气锅炉等。 


(2)系统的组成及架构

系统由控制电脑、 DDC 控制器、控制网络、传感器和末端控制器组成。


DDC 控制器是整个控制系统的核心,控制器的输入输出信号都分为数字和模拟2种,其中数字信号只有0和1两个,通常能表示系统状态的开与关,逻辑判断的是与否等。模拟信号是0~10 V 电压信号或者4~20 mA 电流信号,通过电压或者电流信号的强弱表达百分比,可表达阀门的开度、空气的湿度等信息。


控制网络按网络结构分为2种类型,即 Bus 总线结构和纯网络结构。Bus 总线结构的最大优点就是系统简单,对一些中、小型工程较为适用,但在大型工程时就会导致布线复杂。为解决大型项目中总线结构的布线复杂问题,衍生出支路 Bus线结构网络,通过1个网络控制引擎后产生多个支路 Bus 总线结构,可以简化系统布线。


传感器主要有温、湿度传感器,其中温度传感器常用的是电阻传感器,金属随着温度变化,其电阻值也发生变化。对于不同金属来说,温度每变化1℃,电阻值变化是不同的,而电阻值又可直接作为输入信号。湿度传感器是采用0~10 V 电压信号或者4~20 mA 电流信号作为传输对象。


(3)DDC控制器 

DDC 控制器是整个控制系统的核心,全称是直接数字控制器(Direct Digital Control),其工作过程是控制器通过模拟量输入通道(AI)和数字量输入通道(DI)采集实时数据,并将模拟量信号转变成计算机可接受的数字信号(A/D 转换),然后按照一定的控制规律进行运算,最后发出控制信号,并将数字量信号转变成模拟量信号(D/A 转换),并通过模拟量输出通道(AO)和数字量输出通道(DO)直接控制设备的运行。这些输入与输出也称为控制器的监控点位,数据的输入与输出的方向是针对 DDC 控制器而言。 


暖通空调系统的典型应用

(1)新风机组 

新风系统中自控系统的控制对象包括风机、新风入口处的风阀,过滤器、冷热盘管回水管道设置的电磁两通或者三通阀,其控制原理图如图1所示,风机的控制是3个数字输入节点,分别监测风机的运行状态、 手动 / 自动状态和故障报警,个数字输出节点,控制风机的启停,风机前后设压差传感器,监测风机实际运行状态。 

空调自控系统基础知识及应用_2


新风风阀前设置新风温度及湿度传感器,为模拟输入节点 ;新风风阀为开度调节,设置风阀控制的模拟输出节点以及风阀反馈的模拟输入节点 ;过滤器处设置压差传感器,为数字输入节点 ;盘管处回水两通阀设置阀门控制的模拟输出节点、阀门开度反馈的模拟输入节点,以及盘管防冻报警的数字输入节点 ;加湿器给水两通阀设置数字输出节点,控制阀门启停 ;送风管道处设置送风温度和湿度传感器,检测送风温湿度,均为模拟输入节点。


以上方案中也可做简化,如风机处取消前后压差传感器 ;取消新风风阀前的温湿度传感器 ;新风风阀由开度调节改为启闭控制,取消阀门反馈信号 ;盘管前取消防冻报警 ;盘管回水阀门取消阀门开度反馈 ;送风出口侧取消送风湿度传感器等。可大幅简化控制节点,减少投资。 


(2)组合式空调器 

组合式空调器的控制方案如图2所示,送风机和回风机分别设置风机控制模块, 3个 DI1个 DO,风机处设风机压差传感器监测风机实际运行情况 ;风阀共3个,新风阀、排风阀和混风阀,由于3个阀门均为开度调节,且需要相互配合,分别设置阀门控制的模拟输出节点及阀门开度反馈的模拟输入节点 ;过滤器设置压差传感器,为数字输入节点 ;冷盘管回水两通阀设置阀门控制的模拟输出节点、阀门开度反馈的模拟输入节点,以及盘管防冻报警的数字输入节点,在热盘管回水两通阀设置阀门控制的模拟输出节点、阀门开度反馈的模拟输入节点 ;加湿器给水两通阀设置数字输出节点,控制阀门启停,送风管道处设置送风温度和湿度传感器,检测送风温湿度,均为模拟输入节点。回风管道处设置回风温度和湿度传感器,及CO2传感器检测送风温、湿度及室内 CO2浓度,均为模拟输入节点。可实现对室内空气和设备的全面监测和控制。 

空调自控系统基础知识及应用_3


简化自控方案可取消风机处的压差监控,取消盘管处的防冻报警,风阀和水阀均可取消阀门开度反馈,取消新风、送风的温湿度监测,仅保留回风处的温度传感器,通过回风温度代替室温监测。该系统仅能实现简单的室温控制,并调节水流量及调控新回风比。 


(3)冷水机组 

冷水机组监控有2个数字输入和1个数字输出节点,输入为运行状态和故障报警,输出为远程启停,冷水机组由于参数众多,一般需要1个扩展模块,用来直接读取机组提供满足odbus 协议的信号,全面展示机组运行界面。冷冻水侧,分、集水器间设置的旁通阀需要进行阀门控制及阀门开度反馈。集水器处回水总管设置水管的温度、压力传感器,为模拟输入节点,监测冷冻水回水参数。 


冷冻水循环泵的监测与风机类似,但循环水泵由于设置了变频器,因此需要增设变频器的控制,具体是水泵个 DI 1个 DO,变频器3个DI1个 DO,监测变频器运行状态、变频器手动 / 自动状态、变频器故障报警和控制变频器启停,另外包括1个变频器频率设定的模拟输出节点, 1个变频器频率反馈的模拟量输入节点 ;循环水泵前后设压差监控 ;冷水机组入口处回水管电磁阀设置阀门启闭控制节点,为数字输入节点,同时设置阀门反馈节点 ;冷机出水管道处设置温度传感器,监测冷机出口水温 ;给水总管至分水器前设置给水温度、压力、流量监测,均为模拟输入节点。


冷却水回水管设置电动蝶阀,设置阀门启闭控制节点,为数字输入节点,同时设置阀门反馈节点 ;冷却水回水设温度监测 ;冷却水循环泵也为变频泵,设置变频水泵监控模块 ;水泵前后设压差监控;回水总管设置水管的温度、压力传感器,为模拟输入节点,监测冷冻水回水参数。冷却塔入口设置电动阀,设置阀门启闭控制的数字输出节点 ;设置反馈节点的数字输入节点 ;冷却塔风机设置风机控制模块 ;冷却水给水总管设置水管的温度、压力传感器,为模拟输入节点,监测冷冻水给水参数。冷却塔出口处设置冷却塔出水温度监测 ;冷却水循环水泵前后设压差监控。


冷水机组自控方案的简化内容包括 :取消冷冻水泵、冷却水泵的变频控制,取消水泵前后压差监控,改为水流开关状态反馈,取消水阀的开度反馈等。 


结束语

楼宇自控系统一项重要的数据就是点位数,点位数越多,能够监视、控制的功能就越多,系统也越复杂,造价当然也就越高。设计人员应熟悉设备的控制手段和方法,根据业主需要提出建议,必要时提供自控原理图,再交由专业公司二次深化设计,最终实现对系统的有效管理和控制,经济、合理地满足业主使用要求。



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 发表于2020-10-21   |  只看该作者      

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 发表于2020-10-23   |  只看该作者       筑龙币+10

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