CN201680550U

CN201680550U - 半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调系统自控装置

Info

Publication number: CN201680550U
Application number: CN2010202087257U
Authority: CN
Inventors: 黄翔; 卢永梅; 强天伟; 刘小文; 尧德华; 孙铁柱
Original assignee: Xian Polytechnic University
Current assignee: Xian Polytechnic University
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2020-05-31

Abstract

本实用新型公开的半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调系统自控装置，包括预装入组态软件的上位机和控制柜，控制柜内设置有相连接的控制器和触摸屏，控制器采用可编程控制器PLC。本实用新型的自控装置，将蒸发冷却空调的具体应用和自动控制紧密的结合起来，通过对可编程控制器PLC的设计，实现对过滤器、风机、变频器、水泵、加热器及温、湿度传感器等进行实时监控和故障报警，保证了系统的安全和最佳节能。中央站的监控画面选用组态软件来完成，实现集中控制、数据记录和打印等功能。这些为现场设备维护人员提供了详细的资料，使操作、维护工作变得更加简单。

Description

半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调系统自控装置

技术领域

本实用新型属于空调制冷技术领域，具体涉及一种低碳、经济、高效型半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调系统的自控装置。

背景技术

蒸发冷却空调技术是利用干燥空气自然湿能可再生能源，借助于环境空气中的干球温度与露点温度差，通过水与空气之间的热湿交换来获取冷量的一种环保、高效、经济的冷却方式。它具有较低的冷却设备成本；能大幅度降低用电量和用电高峰期对电能的要求；能减少温室气体和CFC的排放量。因此，蒸发冷却技术可广泛应用于居住建筑和公共建筑中的舒适性冷却。

蒸发冷却空调系统又可分为集中式和半集中式空调系统。由于半集中式空调系统克服了集中式空调系统占地空间大，不便于在层高受限的建筑中应用等不足，因而在民用建筑中应用广泛。

蒸发冷却空调新风机组和蒸发式高温冷水机组在使用过程中均受外界状况影响较大。为了保障新风机组和高温冷水机组工作的稳定性，需要其自身运行状态要随着外界状况的改变而进行自我调节，这样就必须引入自动控制技术,而自动控制技术的应用又能大大提高半集中式蒸发冷却空调系统的节能效果。将蒸发冷却与机械制冷相结合的半集中式蒸发冷却空调系统，可将蒸发冷却空调的应用领域拓展到中等湿度甚至高湿度地区。

传统空调控制系统中DDC占有很大的比重，但DDC里面很多程序都是固化的，通用性很差。传统的蒸发冷却控制系统主要是针对集中式蒸发冷却空调系统，该控制系统的人机界面装置提供的信息很少，而且操作困难，需要熟练的操作人员来操作。为了解决上述问题，提出了半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调系统的自控装置。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调系统的自控装置，采用可编程控制器PLC，保证了系统的安全性和最佳节能效果。

本实用新型所采用的技术方案是，半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调系统自控装置，包括预装入组态软件的上位机和控制柜，控制柜内设置有相连接的触摸屏和控制器，控制器采用PLC可编程控制器。

本实用新型的特点还在于，

其中的PLC可编程控制器采用西门子可编程控制器S7-200。

其中的触摸屏采用西门子K-TP 178micro。

与传统的集中式蒸发冷却空调自动控制系统相比，本实用新型具有如下特点：

（1）分布控制、中央监控

本实用新型的自控系统主要采用蒸发冷却新风机组+干式（工况）风机盘管的空调方式进行自动化控制和监控。其中干式（工况）风机盘管采用各房间就地控制，各房间的温度可由使用人员的喜好自由调整，能较好的适应局部环境，节约能耗。控制系统分别对过滤器、风机、变频器、水泵、加热器及温、湿度传感器等进行实时监控和故障报警。中央站的监控画面选用组态软件KINGVIEW6.53来完成，实现集中控制、数据记录和打印等功能。

（2）采用PLC的优势

可编程控制器PLC具有通用性强、体积小、可靠性高、适应面广、抗干扰能力强、强大的自由编程功能等特点。本实用新型采用可编程控制器PLC来实现对半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调系统的自动控制，即对过滤器、风机、变频器、水泵、加热器及温、湿度传感器等进行实时控制，通过优化控制策略和控制流程，达到节能的效果。

可编程控制器PLC在半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调系统自控系统中的应用将蒸发冷却空调的具体应用和自动控制紧密的结合起来，保证了系统的安全和最佳节能。

（3）过程可视化

本实用新型的中央站监控画面通过KINGVIEW6.53完成，实现上位机、触摸屏与PLC的连接、通信，进行数据处理和数据交换，在上位机、触摸屏上可以形象地看到整个空调系统的布局，以及当前各个设备的运行状况，故障实时保护报警及记录，温、湿度实时数据曲线等。

附图说明

图1是半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调系统结构示意图；

图2是本实用新型半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调系统自控装置结构框图；

图3是本实用新型自控装置的硬件总体结构图；

图4是本实用新型自控装置的自动控制原理图；

图5是本实用新型自控装置中蒸发冷却新风机组PLC系统流程图；

图6是本实用新型自控装置中蒸发式高温冷水机组PLC系统流程图；

图7是本实用新型自控装置中人机界面的工作原理图。

图中，1.触摸屏，2.控制器，3.上位机，4.控制柜，5.打印机，6.干式（工况）风机盘管，7.过滤器，8.高温表冷器，9.低温表冷器，10.直接蒸发冷却器，11.送风机，12.间接蒸发冷却器，13.直接蒸发冷却器，14.风机，15.空气源热泵机组，16.水箱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

图1给出了一种半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调系统的结构示意图。由蒸发式高温冷水机组、空气源热泵机组15和蒸发冷却新风机组组成。蒸发式高温冷水机组和空气源热泵机组15共同提供冷源，各末端房间内设置干式（工况）风机盘管6。蒸发式高温冷水机组包括间接蒸发冷却器12、直接蒸发冷却器13、风机14和水箱16，将制备得到的高温冷水送入各房间的干式（工况）风机盘管6；蒸发冷却新风机组包括过滤器7、高温表冷器8、低温表冷器9、直接蒸发冷却器10和送风机11，将处理后的新风送入房间。

本实用新型主要采用蒸发冷却新风机组+干式（工况）风机盘管的空调方式进行自动化控制和监控，采用分布控制、中央监控的方式对上述系统的设备运行状态及运行工况进行智能化的监控。空气源热泵机组和干式（工况）风机盘管不纳入中央站的监控，其中干式（工况）风机盘管采用各房间就地控制，各房间的温度可由使用人员的喜好自由调整，能较好的适应局部环境，节约能耗。

本实用新型自控装置的结构如图2所示，包括上位机3和控制柜4。在控制柜4内控制器2和触摸屏1相连接。上位机3内预装入组态软件，控制器2采用可编程控制器PLC，在可编程控制器PLC内预载入程序块和系统块，触摸屏1中预载入项目数据。

其中PLC可编程控制器2采用西门子可编程控制器S7-200；组态软件采用亚控KINGVIEW6.53；触摸屏1采用西门子K-TP 178miro。

图3是本实用新型的自控装置硬件总体结构图。硬件实现：其硬件设备包括：上位机3、打印机5、屏蔽双绞线、RS232/RS185转换器，PLC可编程控制器2和触摸屏1。本装置的物理组网：将打印机5的RS-232接口连接到上位机3上；将PLC可编程控制器2的RS-485接口上连接一个触摸屏1；将PLC通过DB9接头和屏蔽双绞线串联连接；再由屏蔽双绞线连至上位机3的RS232/RS185转换器上，然后将转换器与上位机的串口（COM）相连接就完成了系统硬件的组网。

图4是本实用新型自控装置进行自动控制的原理图。通过PLC时时采集温、湿度等参考信号，并将半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调自身的信号通过A/D转换器进行模/数转换输入PLC 装置，PLC装置通过预先装入的程序软件对各种信号进行统计、运算，再通过D/A进行数/模转换，将控制信号输送给半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调，完成空调系统随时根据外界情况的改变而实现自动控制的功能。同时PLC程序还对设备的运行状况和故障及时进行反馈和报警。

图5是本实用新型自控装置中蒸发冷却新风机组PLC系统流程图。新风风阀与风机连锁，风机停机时，新风风阀关闭；过滤器通过压差开关来监视新风过滤器两侧的压差；冬季加热器后温度低于或等于某一设定值时，防冻开关TS常闭节点断开，风机停转，新风阀自动关闭，同时，打开电动阀，运行循环泵。温度传感器测量送风温度，将采集的信号送至可编程控制器PLC中，PLC输出与偏差信号成PID关系的模拟量电信号（4～20mA），可通过电动阀控制蒸发冷却新风机组的低温表冷器的水流量，恒定送风温度。

图6是本实用新型自控装置中蒸发式高温冷水机组PLC系统流程图。温度传感器测量出水温度，将采集的信号送至可编程控制器PLC中，PLC输出与偏差信号成PID关系的模拟量电信号（4～20mA），通过变频器来控制蒸发式高温冷水机组风机的转速，保持蒸发式高温冷水机组的出水温度在某一恒定值。

温度传感器测量出水温度，将采集的信号送至可编程控制器PLC中，PLC输出与偏差信号成PID关系的模拟量电信号（4～20mA），通过电动阀控制空气源热泵机组的冷水流量，保持干式（工况）风机盘管入水温度在某一恒定值。

图7是人机界面的工作原理图。为了提高系统的可靠性和易操作性，外加一台触摸屏的人机界面，可以在上位机不能正常工作的时候监控操作系统，也可以就地监控操作设备的运行。PLC可以向现场触摸屏和上位机传递设备的实时状况，接受并执行现场触摸屏或上位机的实时控制指令，实现控制系统运行时PLC与人机界面之间的自由数据交换。

利用本实用新型的自控装置，可根据全年自然气候的动态变化设计半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调系统的运行工况，把其分为夏季空气处理过程、过渡季节空气处理过程、冬季空气处理过程。在不同的处理过程选择性的开启本实用新型中蒸发冷却新风机组的各个功能段。夏季空气处理过程对应开启的功能段：高温表冷段+低温表冷段+送风段；过渡季节空气处理过程对应开启的功能段：直接蒸发冷却段+送风段或高温表冷段+低温表冷段+直接蒸发冷却段+送风段；冬季空气处理过程对应开启的功能段：低温表冷段+直接蒸发冷却段+送风段。中央站的监控画面选用KINGVIEW6.53来完成，它充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可方便的生成各种报表，还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。

Claims

1.半集中式蒸发冷却-机械制冷复合空调系统自控装置, 其特征在于，包括预装入组态软件的上位机（3）和控制柜（4），所述的控制柜（4）内设置有相连接的触摸屏（1）和控制器（2），所述的控制器（2）采用PLC可编程控制器。

2.按照权利要求1所述的自控装置，其特征在于，所述的PLC可编程控制器（2）采用西门子可编程控制器S7-200。

3.按照权利要求1所述的自控装置，其特征在于，所述的触摸屏（1）采用西门子K-TP 178micro。