CN204478382U - 一种中央空调自控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中央空调自控系统，涉及智能电子设备技术领域。该装置包括上位机工作站、网络设备、新风机组系统、空调机组系统、冷冻机房系统、通风系统、风机盘管系统、节能控制装置；所述上位机工作站与所述网络设备电性连接；所述上位机工作站与所述新风机组系统电性连接；所述上位机工作站与所述空调机组系统电性连接；所述上位机工作站与所述冷冻机房系统电性连接；所述上位机工作站与所述风机盘管系统电性连接；所述上位机工作站与所述节能控制装置电性连接。本实用新型降低了系统故障率，降低了系统维护成本。

Description

一种中央空调自控系统

技术领域

本实用新型涉及智能电子设备技术领域，尤其涉及一种中央空调自控系统。

背景技术

随着我国各行业不断地发展，能源问题在我国日渐突出，而且近期内无法根本解决，节能工作相当艰巨。在现代工厂企业、办公大楼、商厦、酒店等环境中，中央空调系统是不可缺少的，它虽然能给人们提供一个舒适的环境，但是耗电量也相当大。因此，在人们日益重视环保与节能的今天，中央空调的节能问题和智能互联应用这是人们所期待要解决的关键技术问题。近几年的工控自动化节能技术也在普通应用，但各个厂家的控制系统各不相同且没有统一标准。对于系统维护人员技术要求高，系统故障率高，由此导致现有技术中的系统维护成本较高。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供一种中央空调自控系统，旨在解决现有技术中在解决中央空调节能问题和智能互联网应用时，导致的系统故障率高、以及系统维护成本高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型包括上位机工作站、网络设备、新风机组系统、空调机组系统、冷冻机房系统、通风系统、风机盘管系统、节能控制装置；所述上位机工作站与所述网络设备电性连接；所述上位机工作站与所述新风机组系统电性连接；所述上位机工作站与所述空调机组系统电性连接；所述上位机工作站与所述冷冻机房系统电性连接；所述上位机工作站与所述风机盘管系统电性连接；所述上位机工作站与所述节能控制装置电性连接；所述上位机工作站经由所述电性连接分别与所述网络设备、所述新风机组系统、所述空调机组系统、所述冷冻机房系统、所述通风系统、所述风机盘管系统、所述节能控制装置进行信号交互；所述上位机工作站通过所述信号交互协调所述网络设备、所述新风机组系统、所述空调机组系统、所述冷冻机房系统、所述通风系统、所述风机盘管系统、所述节能控制装置的运行。

进一步地，所述上位机工作站由集控工作站控制、上位机工作站可兼容其他远端工作站、霞开远程工作站、BAS工作站构成；所述上位机工作站的硬件构成包括工控机、服务器、UPS电源、网络交换机；所述上位机工作站的软件部分包括WINCC组态系统、后台通讯程序、WINDOS操作系统、远程通讯程序。

进一步地，所述网络设备的硬件包括集线器、交换机、网桥、路由器、网关、网络接口卡(NIC)、无线接入点(WAP)；所述网络设备部件是连接到网络中的物理实体，用于各个子系与上位机工作站通讯。

进一步地，所述新风机组系统包括：送风温度控制系统、送风相对湿度控制系统、防冻控制系统、CO2浓度控制系统，以及至少一种联锁内容。

进一步地，所述冷冻机房系统分为冷冻水控制子系统(单元)、冷却水控制子系统(单元)、冷却塔子系统(单元)、电动阀门子系统(单元)、地源循环泵子系统(单元)、热回收循环泵子系统(单元)、热回收生活热水泵子系统(单元)、地源井子系统(单元)。

进一步地，所中央空调自控系统还包括显示器；所述显示器用于动态实时显示各空调机房空调机组和新风机组工艺流程、各主要设备的运行状态、各个子系统的运行参数等数据，送、回风风道上的风流方向。

与现有中央空调自控系统相比，本实用新型提供了一种中央空调自控系统，通过中央空调自控系统包括上位机工作站、网络设备、新风机组系统、空调机组系统、冷冻机房系统、通风系统、风机盘管系统、节能控制装置的结构设计，解决了现有技术中在解决中央空调节能问题和智能互联网应用时，导致的系统故障率高、以及系统维护成本高的技术问题，降低了系统故障率，降低了系统维护成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种新风机组控制示意图；

图3是本实用新型提供的一种空调机组节能控制装置示意图；

图4是本实用新型提供的一种通风节能控制装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括上位机工作站、网络设备、新风机组系统、空调机组系统、冷冻机房系统、通风系统、风机盘管系统、节能控制装置；所述上位机工作站与所述网络设备电性连接；所述上位机工作站与所述新风机组系统电性连接；所述上位机工作站与所述空调机组系统电性连接；所述上位机工作站与所述冷冻机房系统电性连接；所述上位机工作站与所述风机盘管系统电性连接；所述上位机工作站与所述节能控制装置电性连接；所述上位机工作站经由所述电性连接分别与所述网络设备、所述新风机组系统、所述空调机组系统、所述冷冻机房系统、所述通风系统、所述风机盘管系统、所述节能控制装置进行信号交互；所述上位机工作站通过所述信号交互协调所述网络设备、所述新风机组系统、所述空调机组系统、所述冷冻机房系统、所述通风系统、所述风机盘管系统、所述节能控制装置的运行。

与现有中央空调自控系统相比，本实用新型提供了一种中央空调自控系统，通过中央空调自控系统包括上位机工作站、网络设备、新风机组系统、空调机组系统、冷冻机房系统、通风系统、风机盘管系统、节能控制装置的结构设计，解决了现有技术中在解决中央空调节能问题和智能互联网应用时，导致的系统故障率高、以及系统维护成本高的技术问题，降低了系统故障率，降低了系统维护成本。

作为本实用新型进一步改进，所述上位机工作站由集控工作站控制、上位机工作站可兼容其他远端工作站、霞开远程工作站、BAS工作站构成；所述上位机工作站的硬件构成包括工控机、服务器、UPS电源、网络交换机；所述上位机工作站的软件部分包括WINCC组态系统、后台通讯程序、WINDOS操作系统、远程通讯程序。

作为本实用新型进一步改进，所述网络设备的硬件包括集线器、交换机、网桥、路由器、网关、网络接口卡(NIC)、无线接入点(WAP)；所述网络设备部件是连接到网络中的物理实体，用于各个子系与上位机工作站通讯。

作为本实用新型进一步改进，所述新风机组系统包括：送风温度控制系统、送风相对湿度控制系统、防冻控制系统、CO2浓度控制系统，以及至少一种联锁内容。

作为本实用新型进一步改进，所述冷冻机房系统分为冷冻水控制子系统(单元)、冷却水控制子系统(单元)、冷却塔子系统(单元)、电动阀门子系统(单元)、地源循环泵子系统(单元)、热回收循环泵子系统(单元)、热回收生活热水泵子系统(单元)、地源井子系统(单元)。

作为本实用新型进一步改进，所中央空调自控系统还包括显示器；所述显示器用于动态实时显示各空调机房空调机组和新风机组工艺流程、各主要设备的运行状态、各个子系统的运行参数等数据，送、回风风道上的风流方向。

作为本实用新型进一步改进，该系统控制可遵循以下原则：1控制系统划分为若干子系统，子系统(单元)设计应遵守“独立完整”的原则，以保持通讯数据高速公路上信息交换量最少。2组态的控制系统，在控制系统局部故障时，不能引起系统的危急状态，并将这一影响降到最小。3控制的基本原则是必须直接并快速地响应代表负荷或能量指令的前馈信号，并通过闭环反馈控制和其它先进控制策略，对该信号进行静态精度和动态补偿的调整。4控制系统任何部分运行方式的切换，不论是人为的还是由联锁系统自动的，均平滑进行，不引起过程变量的扰动，并且不需要运行人员的修正。5控制系统的输出信号为脉冲量或4～20mA连续信号，并有上下限设定，以保证控制系统故障时系统设备安全。6控制系统的手操备用，包括人机界面上的软手操和直接作用到控制装置的硬手操两种，系统的“自动”和“手动”之间的切换，必须是双向无扰的。硬手操能在任何的控制系统故障情况下，均能对现场设备实行控制。7控制系统能监视设定值与被控变量之间的偏差，当偏差超过预定范围时，系统将与之对应的M/A站切换至手动并报警。8手动切换一个或一个以上的驱动装置投入自动时，为不产生过程扰动，而保持合适的关系，使处于自动状态的驱动装置等量并反向作用。9恒温控制：在回风风道上安装温湿度传感器，将检测信号引至可单元节能控制器，单元节能控制器通过编写在CPU内的程序自动执行，根据回风温度自动调节表冷阀开度，调节表冷器的水量控制室温，保证了系统的水力平衡，整个控制过程形成了闭环控制。控制原理如下：

原理说明：将房间温度控制在合理的范围内是中央空调自控的基本要求，首先将回风风道温度信号通过温度变送器转换为标准的4～20mA信号传输到PLC控制站的AI模块内进行采样和数字滤波，与PLC内部存储的设定值(此设定值可由工作人员根据外部气温的变化和房间适宜温度随时调整)进行偏差PID运算，根据运算结果PLC的AO模块给出4～20mA控制信号到表冷电动调节阀，从而调节表冷器的水量控制室温，且保证系统的水力平衡。

10.恒湿控制：单元节能控制器通过检测回风湿度，与相对湿度设定值相比较，经控制器作PID运算输出一个模拟量进行控制加湿器、模拟量调节加湿阀达到湿度设定要求。如相对湿度高于设定相对湿度，系统先关闭加湿，若加湿全关，则逐渐加大制冷系统，同时调整加热量使温度恒定，最终确保温度和湿度达到要求。如相对湿度低于设定相对湿度，系统先逐渐关闭制冷系统，若温度升高则逐渐调小加热量，至到热量已调至最小，则终止制冷系统开启过程，并打开加湿，最终确保温度和湿度达到要求。新风与风机连锁，机组关闭后，新风阀自动关闭，防止外界污浊空气进入室内。其控制原理可参考恒温控制系统。11.新风风门执行控制：当系统刚开机后，单元节能控制器自动给出一个3V的电压信号，将风门执行器开启到30％，在空调运行过程中，根据需要将自动调整风门的开启角度。为了保护设备的安全运行，在冬季设备停用时或防冻开关发出报警信号后，系统自动将新风口风门关闭，保护了空调机组和新风机组。12.远程启停控制：当控制系统手\自动档出于自动控制时，值班人员可在上位机工作站(中央控制室监控系统)上用鼠标对个空调机组和新风机组进行远程启动，遇有报警或运行条件不具备时，设备不能启动。

通过以上监控措施：该控制系统需具有强大的控制功能和系统特点：极高的可靠性；在图形化操作界面上完成一切操作，便捷的操作；丰富的内置集成功能；提供能够自动调节的严格恒温、恒湿环境；预防突发事故发生，保护设备的投资；将整个综合楼的所有空调机组和新风机组设备统一管理；具备以太网通讯能力。可在远程通过智能手机、电脑等进行远程管理、监控等。

作为本实用新型进一步改进，自控系统的特点包括：逼真的工艺流程画面，画面图标与实物相似，流程图通俗易懂；极高的可靠性和稳定性，高速度的通讯速率进行数据交换；功能强大的SQL Server数据库对运行数据进行归档，方便查询；在全中文操作界面上完成一切操作、设置和报表打印等；检测系统免维护，一次调试成功后，不需要专业人员定期维护；极高的保护功能，如有故障及时报警，对报警值进行存档；

作为本实用新型进一步改进，系统集成后将达到功能：

动态图形显示功能：在上位监控管理计算机彩色显示器上逼真、动态实时显示各空调机房空调机组和新风机组工艺流程、各主要设备的运行状态、各个子系统的运行参数等数据，送、回风风道上的风流方向等，遇到报警信号时，自动弹出报警提示框，同时故障设备处图标闪烁，直至故障消除。使空调管理人员随时掌握当前动力设备的运行情况，画面应包括但不限于：空调机组和新风机组动态工艺流程图。空调机组和新风机组参数设定画面。空调机组和新风机组回风温湿度等参数动态实时显示。空调机组和新风机组运行参数实时、历史变化趋势曲线。空调机组和新风机组报警信息查询。各个子系统的动态工艺流程图。各个子系统的参数设定。各个子系统的实时参数。各个子系统的实时、历史变化趋势曲线。各个子系统的报警信息查询。

实时数据显示功能：列表式数据显示画面，直观地查看所有空调机组和新风机组以及其它各个子系统各部位运行参数。回风温湿度，初效、中效过滤网压差开关状态、风机运行状态等，数据全部用中文定义，一目了然浏览各部分的运行参数。

报表的产生和打印功能：制作出多样化的打印形式，根据需要，可打印出日报表，班报表、月报表、季度报表等，并可对报表打印设置为人工打印和定时打印，不仅提高了管理工作效率而且实现了办公的自动化和无纸化。可以保存一年的历史数据，历史数据的永久保存是存在电脑硬盘中。打印功能包括：数据的班、日、月、年的定时报表打印；操作人员的随机打印；全部监视器上可以看到的硬拷贝输出打印。打印格式包括：时间(年、月、日、时、分、秒)；数据或时间名称；单位(瞬时值、平均值、最大/最小值、累积值)。

报警功能：报警内容包括：回风温湿度超限报警，过滤网压差报警，防冻开关报警，风机故障报警等。对报警信息进行保存记录，在遇到故障报警、联锁停机时，系统将会记录故障发生的时间、设备号、故障原因以及故障确认时间等，可方便快捷的查询和排除系统故障。计算机系统内配置了故障处理专家系统软件，通过预装的专家系统得到故障原因的详细资料及排除故障的对策。在任何时间和任何显示上工作站都能在画面顶部或底部显示出总的报警信息，操作人员点击该报警信息可以快速地调出与本报警有关的画面。该画面可以显示出故障原因的详细资料及排除故障的对策。所有的报警信号都以时间先后排队，该队可以在画面上显示并存储在内存内。在任何时间该队列在画面上保留最新的128个报警点。这个历史报警队列在画面采用颜色的闪烁和颜色的变化来表示一个报警信号是否被确认或是否被已恢复到正常的工况。在产生任何一个报警信号时，工作站便产生一个报警声音以提醒操作人员、报警内容登录在数据库事件登录清单内，如果需要可以按要求调用并按命令分别打印。对于长期不正常事件(由监视人员对输入信号确认后)可禁止报警和登录。对于未确认的报警状态，持续发出声光报警，直至值班人员确认。

趋势图功能：可以用棒状图或曲线图显示历史趋势或当前趋势，一副画面上可以在一个时间轴上用不同颜色显示1至4条不同的实时或历史曲线。模拟量的变化同时也是显示在图形的坐标上。当前趋势显示可根据实时原理不断校正。操作规程员可以很方便地调整趋势显示的时间坐标或输入范围。每个测量变量趋势图是以时间为背景的，操作人员能够输入开始时间和结束时间。随着时间跨度的变化，采样频率也相应变化。为加快数据检索时间，趋势曲线多所用的数据应存放在数据库中一个特定的缓冲区内，并以新弃旧。

安全登录和密码保护：设计中把操作级别分为：系统管理员级和操作员级，对各个级别的操作都设置密码，防止非法的操作，确保系统设备安全有序运行。技术人员在上位机监控管理站通过键盘设定的参数有两大类。第一类是各控制回路中的调解参数的设定(如供水压力、供水温度等)，第二类是报警限的设定，所有设定的参数需操作员再次确认后才下达。对错误设定、超范围设定要加以屏蔽和送出“错误”信息，工作站会要求立即改正。

总之，在使用基于现代自动控制技术、物联网技术和变流量控制技术的智能控制系统可将复杂的机电设备运行管理变得轻松自如。尤其针对服务行业中央空调设备众多、功能复杂，房间办公环境要求极其严格，使用以单元节能控制器为核心的集中智能控制系统后不但只需要一人就可轻松的负担起整个系统的运行管理及维护工作，可节省大量的人力成本，并避免过于复杂的操作流程所造成的人为失误，降低系统设备故障的风险。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种中央空调自控系统，其特征在于，包括上位机工作站、网络设备、新风机组系统、空调机组系统、冷冻机房系统、通风系统、风机盘管系统、节能控制装置；所述上位机工作站与所述网络设备电性连接；所述上位机工作站与所述新风机组系统电性连接；所述上位机工作站与所述空调机组系统电性连接；所述上位机工作站与所述冷冻机房系统电性连接；所述上位机工作站与所述风机盘管系统电性连接；所述上位机工作站与所述节能控制装置电性连接；所述上位机工作站经由所述电性连接分别与所述网络设备、所述新风机组系统、所述空调机组系统、所述冷冻机房系统、所述通风系统、所述风机盘管系统、所述节能控制装置进行信号交互；所述上位机工作站通过所述信号交互协调所述网络设备、所述新风机组系统、所述空调机组系统、所述冷冻机房系统、所述通风系统、所述风机盘管系统、所述节能控制装置的运行。

2.根据权利要求1所述的一种中央空调自控系统，其特征在于，所述上位机工作站由集控工作站控制、上位机工作站可兼容霞开远程工作站、BAS工作站构成；所述上位机工作站的硬件构成包括工控机、服务器、UPS电源、网络交换机。

3.根据权利要求1所述的一种中央空调自控系统，其特征在于，所述网络设备的硬件包括集线器、交换机、网桥、路由器、网关、网络接口卡、无线接入点；所述网络设备部件是连接到网络中的物理实体，用于各个子系与上位机工作站通讯。

4.根据权利要求1所述的一种中央空调自控系统，其特征在于，所述新风机组系统包括：送风温度控制系统、送风相对湿度控制系统、防冻控制系统、C02浓度控制系统，以及至少一种联锁内容。

5.根据权利要求1所述的一种中央空调自控系统，其特征在于，所述冷冻机房系统分为冷冻水控制子系统、冷却水控制子系统、冷却塔子系统、电动阀门子系统、地源循环泵子系统、热回收循环泵子系统、热回收生活热水泵子系统、地源井子系统。

6.根据权利要求1所述的一种中央空调自控系统，其特征在于，所中央空调自控系统还包括显示器；所述显示器用于动态实时显示各空调机房空调机组和新风机组工艺流程、各主要设备的运行状态、各个子系统的运行参数，送、回风风道上的风流方向。