CN203147984U - 一种水蓄冷节能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及程序控制领域，具体涉及一种水蓄冷节能控制系统，其特征在于：所述控制系统包括管理控制端、自控端、节能控制器，所述管理控制端和所述自控端分别通过所述节能控制器连接控制所述中央空调系统，所述管理控制端和所述自控端连接并采集所述节能控制器的参数信息。本实用新型的优点是：能够根据负荷预测模块对当前负荷进行分析，结合控制算法确定水蓄冷系统各运行工况的最佳组合方式，同时根据系统温度及压力等参数，调整系统内不同执行机构（电动阀门以及变频器）等及时动作，确保系统能够及时跟随负荷的变化进行自动调节，保证空调供冷效果，并以最可靠、稳定的方式运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及程序控制领域，具体涉及一种水蓄冷节能控制系统。
背景技术
目前，水蓄冷自控普遍采用常规控制器，其封闭式的硬件结构对系统维护、系统扩展以及系统升级均不利。对应产生的自控系统一般仅能提供设备顺控、联锁、报警等功能，对于节能的控制、分析以及基于系统经济运行和提高地源热泵COP效率的运行控制缺乏，不能根据负荷的变化进行实时的优化控制。
发明内容
本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种水蓄冷节能控制系统，该系统采用可编程逻辑控制器以及与之相应的硬件架构，进而为控制系统的全自动智能化运行提供了良好的平台。该系统中还额外按模块定制有各具功能的软件模块，提供标准接口，不同的项目无需重新建模，只需要组合不同的控制软件模块即可，大大提高了控制系统的通用性。
本实用新型目的实现由以下技术方案完成：
一种水蓄冷节能控制系统，涉及水蓄冷中央空调系统，所述中央空调系统包括地源热泵、水泵、蓄冷装置、冷却水子系统、电动阀、变频器、若干执行件，其特征在于：所述控制系统包括管理控制端、自控端、节能控制器，所述管理控制端和所述自控端分别通过所述节能控制器连接控制所述中央空调系统，所述管理控制端和所述自控端连接并采集所述节能控制器的参数信息。
所述节能控制器包括负荷预测及优化控制模块、运行工况优化控制模块、制冷主机时序控制群控模块、变频控制模块、冷却水温优化控制模块、控制及运行便利模块中的一种或至少两种的组合。
所述负荷预测及优化控制模块连接并控制所述中央空调系统进行蓄冷和放冷。
所述运行工况优化控制模块连接并控制所述电动阀及所述地源热泵、水泵根据工况进行切换；并联动控制所述中央空调系统中的所述若干执行件进行相应动作。
所述制冷主机时序控制群控模块连接并调整所述地源热泵的运行数量。
所述变频控制模块连接并控制所述变频器以调节所述水泵的频率。
所述冷却水温优化控制模块连接并控制冷却水子系统中的流量和温度。
所述控制及运行便利模块为全自动运行模块，该模块连接并自动控制所述中央空调系统。
本实用新型的优点是：能够根据负荷预测模块对当前负荷进行分析，结合控制算法确定水蓄冷系统各运行工况的最佳组合方式，同时根据系统温度及压力等参数，调整系统内不同执行机构（电动阀门以及变频器）等及时动作，确保系统能够及时跟随负荷的变化进行自动调节，保证空调供冷效果，并以最可靠、稳定的方式运行，可进行运行策略的转换，使空调系统始终保持在高COP运行状态，结合室外参数和电价政策等因素，控制机组台数运行启停，以及蓄冷和放冷，保持机组在最为经济的条件下运行，使之产生既经济又节能的效果。
附图说明
图1是本实用新型系统连接示意图；
图2是本实用新型控制程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-2所示，图中1-6标记分别为：打印机1、管理控制端2、连接器3、节能控制器4、自控端5、执行件6。
实施例：如图1所示，本实施例中，管理控制端2作为管理层，管理软件安装于管理控制端2内，自控层由自控端5构成，管理控制端2和自控端5通过节能控制器4执行优化控制功能。控制软件安装于节能控制器4中，现场控制层主要包括执行件6，即由传感检测元件、执行机构（电动阀）、系统动力柜、变频器等组成。管理控制端2还连接有打印机1用于打印节能控制器4、自控端5以及执行件6的数据记录。
如图2所示，本实施例的控制系统开机后，主程序由初始化模块、输入/输出参数传送模块、读写时钟模块、模拟量信号处理模块、故障处理模块、负荷计算和COP运算模块、设备运行时间计算模块以及手自动运行模块组成。
在自动运行模块中包含了本控制系统的核心程序模块，包括负荷预测及优化控制模块、运行工况优化控制模块、制冷主机时序控制群控模块、变频控制模块、冷却水温优化控制模块、控制及运行便利模块，上述模块分别连接具体的执行件6，以控制执行件6可根据具体工况分别进行运行参数及动作的改变，其中具体每个模块的功能如下：
（1）负荷预测及优化控制模块
负荷预测采用统计模型和模糊理论，直接分析以往的运行数据来对今后的负荷进行预测。统计模型的具体方法是采集以往的运行数据，进行统计分析，找出这些运行数据的规律与变化趋势，再根据预测日的天气等对负荷影响较大的因素进行修正，得出预测日的预测数据。软件对这些数据进行模糊过滤，模糊处理，使预测结果更能反映实际规律，使预测更稳定。
负荷预测产生的结果及COP计算的结果对系统控制进行指导，进而优化系统的蓄冷和放冷控制。
（2）运行工况优化控制模块
该模块指的是在不同运行工况下的控制方法，需要根据不同工况，切换相应电动阀门，在不同工况下还需要根据不同的控制目标参数对系统内不同执行机构的动作发出控制指令，并严格按照地源热泵所需的设备连锁关系进行设备联动控制。
（3）制冷主机时序控制群控模块
在优化控制模块中，主机优先或者蓄冷优先是可以灵活组合的，并且对主机优先以及蓄冷优先均可以进行优化控制，具体来说，在主机优先模式下，可以调整地源热泵投入运行的数量，经优化的主机优先控制模式可以提高系统运行的灵活性并降低系统运行费用。
另外，自控系统通过程序记录主要设备的运行时间，并对各台同类设备的不同运行时间进行排序，在主要设备进行运行台数调整的时候，则根据此顺序决定具体哪个编号的主要设备的投入或切出。
（4）变频控制模块
根据系统的压力或流量需要，实时调节冷热水循环泵或地源侧循环水泵的频率，以利于满足系统要求，并起到节能的作用。
（5）冷却水温优化控制模块
冷却水子系统由主机冷凝器、冷却水泵、冷却塔（或地表水，或地埋管系统提供的冷却水）、相应的管路系统组成。从主机冷凝器送出的冷却水经过冷却水泵后供给散热系统，冷却水温度降低后回到主机的冷凝器，依此循环，把主机产生的热量带到散热向大气、地表水或地下土壤散发。
控制程序能够根据主机对冷却水的要求，调节该系统中的流量和温度。
（6）控制及运行便利模块
为协助运行管理人员对系统运行进行更加有效、更加轻松的管理，控制模块中还包括了运行数据的管理功能以及无人职守和节假日设定并全自动运行等功能。控制系统对一些需要的监测点进行整年趋势记录，控制系统可将整年的负荷情况(包括每天的最大负荷和全日总负荷)和设备运转时间以表格和图表记录下来，供使用者掌握所有监测点和计算的数据均能自动定时打印。
本实施例控制系统选用SIEMENS S7300 PLC作为节能控制器4，采用集中监控式系统结构，编程组态采用STEP7软件。系统控制柜设置自控端5，该自控端5为一触摸屏，用户可以在上面对执行件进行参数设置，如果管理控制端2出现故障或者维护期间，由其代替管理控制端2进行系统控制。自控端5的触摸屏与节能控制器4以MPI方式进行通讯。设置管理控制端2，该管理控制端2采用工业级微机，安装SIEMENS监控软件WINCC，与节能控制器4通过连接器3以MPI方式进行通讯，其中连接器3为CP5611专用通讯卡。通过上述设置系统架构，以彩色动态图形画面，可实现对全系统的集中监督管理，并可实现设备的远动控制，提供人机交互及监控、管理和数据记录查询打印等功能。
节能控制器4通过科学合理的控制策略，实现对整个水蓄冷系统相关设备进行状态监视、故障检测、事故报警、联锁保护、自动控制等功能。
本实施例中的控制系统有两种控制策略：
1. 自定义模式（手动控制）：操作人员人工设定设备运行台数，选择系统运行工况。运行工况的改变需要人工切换，运行过程中，设备台数按照群控策略自动增减。另外自定义模式包含有设备远程手动控制功能，即对单台水泵进行启控制，对单台电动阀门进行开关控制等。
2. 全自动控制：控制系统根据逐时负荷，自动设定一天中各时段运行工况、冷水机台数，监控系统按照时间表进行全自动运行。
本实施例的控制系统采用PLC作为节能控制器4，设计合理的控制策略，采用有先进的控制设备，可大大提高设备的自动化程度，减轻运行人员的劳动强度，实现整个系统的可靠、节能、全自动运行。
Claims (8)
1.一种水蓄冷节能控制系统，涉及水蓄冷中央空调系统，所述中央空调系统包括地源热泵、水泵、蓄冷装置、冷却水子系统、电动阀、变频器、若干执行件，其特征在于：所述控制系统包括管理控制端、自控端、节能控制器，所述管理控制端和所述自控端分别通过所述节能控制器连接控制所述中央空调系统，所述管理控制端和所述自控端连接并采集所述节能控制器的参数信息。
2.根据权利要求1所述的一种水蓄冷节能控制系统，其特征在于：所述节能控制器包括负荷预测及优化控制模块、运行工况优化控制模块、制冷主机时序控制群控模块、变频控制模块、冷却水温优化控制模块、控制及运行便利模块中的一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求2所述的一种水蓄冷节能控制系统，其特征在于：所述负荷预测及优化控制模块连接并控制所述中央空调系统进行蓄冷和放冷。
4.根据权利要求2所述的一种水蓄冷节能控制系统，其特征在于：所述运行工况优化控制模块连接并控制所述电动阀及所述地源热泵、水泵根据工况进行切换；并联动控制所述中央空调系统中的所述若干执行件进行相应动作。
5.根据权利要求2所述的一种水蓄冷节能控制系统，其特征在于：所述制冷主机时序控制群控模块连接并调整所述地源热泵的运行数量。
6.根据权利要求2所述的一种水蓄冷节能控制系统，其特征在于：所述变频控制模块连接并控制所述变频器以调节所述水泵的频率。
7.根据权利要求2所述的一种水蓄冷节能控制系统，其特征在于：所述冷却水温优化控制模块连接并控制冷却水子系统中的流量和温度。
8.根据权利要求2所述的一种水蓄冷节能控制系统，其特征在于：所述控制及运行便利模块为全自动运行模块，该模块连接并自动控制所述中央空调系统。
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