《自动化与仪器仪表》2008 年第 3 期(总第 137 期) 线 结束语 本系统已经成功应用于集美大学中央空调实验室 建设项目中,经过连续运行表明:系统设计合理,投 入成本较低,开发周期短,运行稳定,节能效果明显, 既减轻了工作人员的劳动强度,又提高了自动化管理 水平,是一种中央空调自动控制系统设计的新思路, 具有较高的实用和推广价值.
温湿度及压差,以动画的形式模拟显示控制过程中气 流,水流,电磁阀和驱动器等执行机构的运行状态.
3. 2 控制程序 由于用组态王所提供的编程语言在脚本程序中编 写控制程序不够灵活,另外大量的参数和中间变量会 占用组态王的点数, 会使软件成本大幅提升. 因此, 控 制程序和参数设置部分由 V C编写,在后台运行,它与 人机界面之间通过DD(Dynam c D a Exchange) 进 E i at 行数据交换.系统运行时的应用程序,即定时器中断 服务程序的流程图,如图 4 所示. 系统运行时分为两种控制状态:手动控制和自动 控制. 当选择手动控制模式时,操作人员应根据现场的 实际情况做出判断,直接用电脑鼠标点击操作图上控 制电磁阀,压差开关,风门驱动器的图标控制调节过 程,此时图标为活动状态. 当选择自动控制模式时,有开环控制和闭环控制 两种方式.开环控制即定时控制,由操作人员根据经 验制定控制计划,系统根据设定的时间参数自动地控 制电磁阀;闭环控制以传感器检测到的室内气温,湿 度以及压差信号作为反馈,系统根据智 能控制算法 (决策专家系统)实时地控制电磁阀, 压差开关,风门 驱动器, 从而使室内的温湿度, 新风量达到目标值. 此 时,操作图上电磁阀,压差开关,风门驱动器的图标 为只读状态,不能进行手工操作. 3. 3 人机界面 系统的人机界面由操作运行窗口,实时曲线窗 口, 历史曲线窗口, 报警信息窗口, 数据报表窗口, 参 数设置窗口及帮助信息窗口等组成.为了安全,避免 误操作,人机界面各窗口均全屏显示. (1) 操作运行窗口 系统操作运行窗口显示整个系统的全景画面,如 图 5 所示.画面可以实时地显示出每个测量点的空气
1. 2 系统总体结构 根据系统的规模,控制系统的特点,技术要求和 投入成本,本系统采用直接数字控制系统(即 DD C系 统) ,控制系统组成如图 2 所示. 由于集中型计算机控 制系统是以 I PC工业控制计算机为硬件核心,并直接 参与过程控制, 从而可以完成复杂的控制和管理功能. 系统的被控对象是室内的温度,湿度,新风等,测量 装置是各种传感器, 执行机构是电磁阀, 压差开关, 风 门驱动器等. 系统的工作原理: 由传感器测量现场的环境变量, 现场数据采集模块将传感器输出的电信号转换成数字 信号并与计算机进行通信,计算机将采集的实时数据 进行计算处理, 并按照一定的控制算法进行实时决策, 产生控制指令并输出控制信号,控制执行机构,从而 实现中央空调的自动控制.
(2) 趋势曲线窗口 实时曲线窗口显示空气温,湿度,压差的实时变 化趋势曲线,通过该曲线可以形象地观察到各环境因 子的动态变化趋势.历史曲线窗口显示空气温湿度和 压差的历史曲线,通过该曲线可以观察到各环境因子 的历史变化规律. (3) 报警信息窗口 软件的报警系统可以处理模拟量的越限报警,变 化率报警,开关量的变位报警等多类型的报警.在报 警信息窗口既可以实时地显示各类报警信息,还可以 对报警历史记录进行查询,此时现场操作人员可根据 窗口提供的信息进行人工控制干预. (4) 数据报表窗口 在此窗口可以查阅系统的实时数据报表, 或根据 条件查询历史数记录并生产历史数据报表,还可根据 需要进行编辑和打印. (5) 其他窗口 如参数设置窗口,在此窗口可以对系统的自动控 制运行参数进行设置,包括环境条件参数设置和计划 的时间参数设置; 帮助信息窗口, 此窗口提供系统的在
采用泓格公司的 I - 7050 继电器输入输出模块, 它具有 7路数字量输入和8路数字量输出, 通信接口为 R 485, S用于控制电磁阀,压差开关,风门驱动器等. 2. 5 模拟量输出模块 采用泓格公司的I - 7024模拟量输出模块. 该模块 具有 4 路模拟量输出输出电压为 0～10V ,输出电流为 4～20m A,用于控制冷热水阀门,排风阀等的开度大 小. 2. 6 传感器 一是温度传感器:感测温室内的空气温度,选用 二线制电流输出型温度传感器,其输出为 4～20m A标 准电流模拟信号,其量程为 - 50℃～50℃,精度为± 0. 5℃.二是湿度传感器,其接口与温度传感器相同, 输出为电流模拟信号,量程为 0～100%R H,精度为± 3%R .三是压差传感器,量程为 - 300- 1500Pa ,最小 H 误差为± 0. 3Pa . 3 系统软件设计 工控机的系统软件平台选用 Wndows 2000 操作 i 系统,应用软件的人机界面和数据库由 H I / SCA A自 M D 动化软件平台组态王 6. 5开发,后台的控制程序 由V sual C 6. 0编写.组态王具有数据采集与 i 控制功能,可以通过硬件驱动程序或 O PC接口与现场 设备通信,完成数据采集和控制任务.其具有图形化 用户接口,允许开发者使用图形化的组态方式进行系 统配置,并可以定义图形对象的动态特性.组态王还 提供了安全权限,报警及报警管理等功能.软件的结 构如图 3 所示. 3. 1 实时数据库
基金项目:本项目受集美 大学科研基金 C60 6 44 ) ( 资金 的资助
《自动化与仪器仪表》2008 年第 3 期(总第 137 期) 本监控系统的主控计算机选用研华公司的 I PC610H工控机,其优点是可靠性高,抗干扰能力强,可 满足控制系统在恶劣环境下长期不间断工作的要求. 2. 2 通信模块 采用泓格公司的 I - 7520 通信模块, 用于实现 R S485 与 R 232 通信协议的转换,实现计算机与远程 S模块的通信. 2. 3 模拟量采集模块 采用泓格公司的 I - 7017 远程数据采集模块,它 具有 8 路差分电压输入,分辨率为 16 位,通信接口为 R 485,用于采集现场传感器的电压信号. S2. 4 数字量输入 / 输出模块
实时数据库是整个系统数据处理的核心. 为了使 现场数据状况以动画的形式反映在屏幕上,同时操作 人员在计算机前发布的指令要迅速地到达现场,必须 建立实时数据库.实时数据库是联系上位机和硬件设
基于组态软件的中央空调自动控制系统的开发 备的桥梁,它包含了全部数据变量的当前值.数据库 中的变量,包括 I / O 变量和中间变量在组态王的数 据词典中进行配置. 当系统运行时, / O变量的数据通 I 过 I / O 驱动程序从硬件设备获取或向硬件设备输出.
控是楼宇自动化系统研究的重点.中央空调自动控制 的实现可大大减轻劳动强度,提高能源利用率,较少 能源的浪费,是建筑智能化的标志.近年来,中央空 调自动控制系统的设计和研究已经成为节能的重点和 热点.但是,国内现有的中央空调控制系统大部分为 开环控制系统,自动化程度不高,不能根据温湿度的 变化实施精确控制,难以真正实现节能的目的.而另 外一部分虽然能够达到较高的自动控制水平,但是系 统设计较为复杂,系统成本较高.为此,本文介绍了 一种基于组态软件的中央空调自动控制系统,该系统 利用组态软件进行系统设计,不仅能够实现精确的自 动控制,而且构造简单,建设成本低廉,具有较好的 应用前景. 1 系统概况 1. 1 控制系统的功能与要求 中央空调整个系统包括冷冻机,冷冻水控制系
0 引 言 随着计算机技术,信息技术,控制理论的快速发 展并向建筑行业的渗透与融合,人们对生活质量和工 作环境的要求也不断增长,智能建筑应运而生.中央 空调是智能建筑的重要组成部分,中央空调的能耗占 整个建筑能耗的 50% 70% , 因此中央空调系统的监 ~
统,冷却水控制系统, 热水控制系统, 补水控制系统, 新风机控制系统等.中央空调的自动监控系统可以从 以下几个方面进行考虑: (1)机组基本参数的监测; (2)设备的启停自动控制; (3)冷热源及水管的全面调节与控制. 现场监控站监测空调机组的工作状态对象有:过 滤器阻塞(压力差)过滤器阻塞时报警,以了解过滤 , 器是否需要更换;调节冷热水阀门的开度,以达到调 节室内温度的目的;送风机与回风机启停;调节新风, 回风与排风阀的开度,改变新风∕回风比例,在保证 卫生条件要求下,降低能耗,以节约运行费用;检测 回风机和送风机两侧的压差,以监测风机的工作 状 态;检测新风,回风与送风的温度与湿度,由于回风 能近似反映被调对象的平均状态,故以回风温湿度为 控制参数.根据设定的空调机组工作参数与上述监测 的状态数据,现场控制站控制送,回风机的启停,新 风与回风的比例调节,盘管冷热水的流量,以保证空 调区域空气的温度与湿度既能在设定范围内满足舒适 性要求, 同时空调机组也以较低的能量消耗方式运行. 以上为空调系统的一般监控点位, 在设计时, 根据工程 的实际情况, 在上述监控点位的基础上再增加或删减一 些监控点位即可得到较为满意的设计方案 [ 2- 3] . 中央空 调的控制原理如图 1 所示.