《暖通空调系统发展问题研究5600字》

自动控制系统在暖通空调系统中的发展研究目录TOC\o"1-2"\h\u1050浅谈自动控制系统在暖通空调系统中的发展 19721关键词：暖通空调；自动控制；PLC技术 1224701引言 1246532暖通空调系统自动控制概述 2942.1暖通空调系统的控制过程 2309552.2暖通空调系统的控制功能 4133043自动控制在暖通空调系统中的发展 5184073.1设备集中启停控制系统 5254133.2模拟仪表控制系统 6226173.3直接数字控制系统 7321334结论 813051参考文献 8摘要：随着现代自动控制技术、现代通信技术和现代计算机技术的迅速发展，变频调速的应用也越来越广泛，暖通空调系统也成为了必不可少的一部分，应用在工厂企业、办公大楼、商厦、酒店中。暖通空调能给人提供舒适的环境，但是其耗电量也是非常的大的。据此，本文对暖通空调自动控制系统的发展和应用进行分析，对控制提供的工作原理、硬件结构进行一整套设计，引入了用于过程温度测量和控制的PLC控制，该控制方法可以自动在任何环境中具有较强的适应能力，具有广泛的开发和适用性，最终实现了暖通空调系统的自动化控制。关键词：暖通空调；自动控制；PLC技术1引言现在，空调已深入千家万户。这一方面让人们的居住、办公环境更加舒适，但另一方面，对空调不合理的使用造成了资源的巨大浪费，传统的空调对环境的影响有两点，一是所使用的冷媒如：氟利昂，在循环制冷后排入室外会对臭氧层产生极大的破坏；第二点是，空调用电负荷高峰期与电网用电高峰重叠，这不仅让电能使用效率降低，而且不利于电网负荷的平衡。暖通空调自动控制系统是楼宇自动化系统的许多子系统和设备中最重要的部分，但它也是在许多设备中消耗最多能量的系统。人们对环境中空气质量，温度和湿度的高要求导致能耗增加，在这种情况下，应该尽可能的去避免高能耗的现象。变频调速技术和PLC自动测温控制的应用不仅可以节约能源，提高系统的自动化程度，还可以提供系统稳定运行，结构简化和维护保养的优点。本文以暖通空调自动控制系统的发展和应用进行分析，对控制系统的工作原理、硬件结构以进行一整套分析，给暖通空调自动控制系统的发展提供一点思路方向。2暖通空调系统自动控制概述2.1暖通空调系统的控制过程通过温度传感器，测量每个区域的温度参数，测量散热器的入口和出口温度，测量空调单元的入口和出口温度，并测量室外温度。通过选择压力传感器，测量冷却水，冷冻水，供水的回水压力，并测量制冷剂蒸发器压力的参数。通过选择CO2传感器来测量目标区域的空气质量。以上测量参数通过A/D适配器和接口电路发送到计算机控制器，并且系统CRT上将显示相关参数，例如系统每个设定点的压力和温度。微处理器系统使用测量的参数来预测操作条件的变化模式，逻辑操作的执行以及版本控制命令。在控制器上，对警报点参数进行采样，并在超出限制时发出警告消息，并由系统应用软件根据设定点时间顺序生成每个设定点参数。利用模糊控制器对难以建立精确的数学模型的控制对象具有较好的控制效果。在运用模糊控制器具有以下几个优势：它无需精确的数学模型；控制精度高以及稳定性强；对于非线性控制系统有比较好的控制效果。由于模糊控制器的设计是依靠技术人员的思维或者依靠人工经验对规则设定，所以对不同的控制对象所用的规则很可能不同。对于模糊控制器的一般设计过程如下图2.1所示。大概主要包括如下四个步骤：（1）模糊控制系统的结构。模糊控制是结合多种学科构成具有反馈调节的闭环控制系统，对于控制算法是数字与机器语言相融合的结果，一般是由输入、控制器、控制对象以及输出等构成。（2）模糊化过程。该过程是把输入参数的精确量经转化处理成为模糊量并利用隶属度函数来描述模糊子集。（3）知识库与模糊推理。在此过程中建立数据库以及模糊规则库，数据库就是参数的隶属函数以及量化因子的尺寸变换。模糊规则就是模糊控制的条件语句的集合，每一条控制语句都是一定情形下的控制策略。（4）反模糊化。在执行机构上的得到的是系统输出精确量，此过程包过两个过程：首先是把得到的模糊控制量进行清晰化处理；然后将得到的清晰量进行尺度变换。控制规则表中的全部模糊关系是利用隶属度表通过运算可计算出，因此通过给定任意一组输入时，经过Fuzzy决策都能最终获得相应的控制量。图2.1模糊控制器结构图2.1.1节流过程从冷凝器流出的常规高压冷却剂通过高压液罐并流入膨胀阀，由于其阻滞作用，冷却剂的流动阻力大，并且在流动过程中冷却剂压力迅速降低。随着压力降低，一些液体开始蒸发，并且由于蒸发热，冷却剂温度也迅速下降。制冷剂的最终温度（蒸发温度）取决于阀门的开度，如果阀门开度小，则阻力增大，蒸发高，并且温度降低。2.1.2蒸发过程低温低压冷却器从膨胀阀流向蒸发器，蒸发器的外部空气为内部空气。由于饱和气体温度仍低于空气温度，冷却液将继续吸收热量，并且由于冷却液温度低于空气温度，冷却器吸收空气温度，一方面，空气温度下降，同时，降低液体空气的温度。热量被吸收，蒸发（沸腾）变成饱和气体。因此，当冷却剂离开蒸发器时，其温度（吸入温度）高于蒸发温度，并且两者之间的温差称为高温。2.1.3吸气压缩和排气过程在压缩机中，蒸气的温度和压力通过压缩过程而升高，然后高压和高压蒸汽从压缩机排放到排放管线。在压缩机的影响下，蒸发产生的蒸汽从压缩机喷嘴中的蒸发器吸收。2.1.4冷凝过程当冷却剂到达冷凝器底部时，蒸汽完全冷凝并冷却更多。之后，过冷的液体流入储罐，准备回收。冷凝器被冷凝器风扇拉过冷凝器，蒸汽通过排水管进入冷凝器，并且当热的蒸汽热量释放到低温空气中时，蒸汽冷凝器的温度被释放到较低的温度。温度将下降到与其新压力相对应的饱和温度，热量将被进一步除去，蒸气将以液态冷凝。2.2暖通空调系统的控制功能数据显示功能：显示运行参数，包括冷水出口温度，冷水入口温度，冷却水出口温度，冷却水入口温度，蒸汽压力，蒸汽阀开度，所有屏蔽泵（如泵）的运行状态溶液和冷却液泵。以及各种故障警报的详细信息。控制功能：根据给定的实验运行数据参数，可编程控制器应使用反馈数据（如室内温度等）。进行PIC调整以确保操作参数满足系统要求。互锁和保护功能：启动和停止与每个单元相关的设备有特定的关系和纠缠。因此，单元可以实现的热处理包括除湿、冷却、加湿、吸湿冷却和等温加湿。2.2.1空气温度调节系统根据冷水机组出水温度的变化调节机组的制冷量，根据水温的变化，可以预测和补偿空调负荷的影响水温的变化。当风速较低要求的场所可调节内圈45只电动喷口的送风量，同时调整送风主要电动阀门开度，降低支配在球场上的送风量。2.2.2空气湿度调节系统冬天室内温度很高时，热水盘管可以关闭。在集中监控的情况下，仍然需要监控空调的室内温度和湿度。数控系统通过反馈温湿度传感器采集。根据这些值分析温度测量和控制，然后调节组合空调单元的运行状态。例如，当湿度低时，打开加湿器的供水阀以增加加湿量；直接引入新鲜空气进行室内温度预处理；当夏季室内湿度相对较高时，可以提高容量以降低空气湿度，并且可以通过低温电加热来提高湿度。2.2.3空调水系统设计冷却水系统是空调控制中最重要的部分。我们使用空调的原因是为了调节室内空气的温度，因此我们必须确保冷水系统提供适量的冷（热量）。根据空调专家的多年研究，冷冻水出口的温度保持在7℃，冷冻水的水温保持在12℃，这是最节能的状态。因此，首先设置流出水的温度，并通过触摸屏返回水温，然后将返回的水温差设置为5℃。可编程控制器主机从指令中实时读取模拟输入单元温度，从实际回水温度中减去实际回水温度，并将其与PIC控制的实际温差进行比较。（1）冷却水系统的逻辑控制。首先，选择自动模式控制，调节温差，然后开始自动冷却水控制。可编程控制器主机首先控制冷冻水出口和回水阀，并在5秒钟的延迟后启动冷冻水再循环泵。冷冻水泵由变频器控制并行控制（主回路分开，变频器频率信号相同）。逆变器的频率由模拟数据采集单元输出的电流信号控制。最小输出频率在可编程控制程序中设置。最小输出频率由空调房末端的压力传感器控制。使用此压力传感器的目的是确保在较高楼层的房间中有足够的冷水供应，以便终端空调房间可以像其他空调房间一样适当地控制舒适的温度。为了提供易于使用的控制解决方案，可以通过触摸屏自动激活冷却循环泵。例如，办公楼工作人员从星期一到星期五工作，暖通空调系统可以在工作前设置半小时。当上班族上班时，室内温度会自动设置为指定的舒适温度，为上班族提供一个舒适的工作环境，以确保他们高效地工作。您还可以设置一个自动暖通空调系统，在办公室工作人员下班后将其关闭；这种人为的控制使您感到高兴。如果您在星期六和星期日不上班，则可以设置暖通空调系统，以使其在星期六和星期日不启动。一切都交付给可编程控制台的主机，不需要办公室工作人员花费大量时间进行管理。可编程控制器会自动检测温度传感器和压力传感器的状态，并在传感器异常时发出警报;当变频器发生故障时，可编程控制器的主机会检测到变频器故障并发出警报信号，提醒维护人员消除故障。（2）水冷式PLC控制系统。当规定的温差大于实际的温差时，表明实际的制冷量不足以满足空调房间的需求，必须增加制冷量。可编程控制器通过指令增加数据采集单元的输出电流，提高冷却泵的转速以增加实际的制冷量，实际的温差将逐渐减小，直到接近指定温度为止。规定温度小于实际温度差，表示实际制冷量超过了空调室的需求，因此有必要降低制冷量。可编程控制单元（PLC）控制数据采集单元（DA）以减小输出电流，从而降低冷却泵速度并降低实际冷却能力，并且实际温差将逐渐减小，直到接近温差为止。温度传感器检测到水并返回水的原因是为了确保低温水系统的完整性，并且单个传感器的故障不会破坏整个低温水系统。3自动控制在暖通空调系统中的发展3.1设备集中启停控制系统通过开关、接触器、继电器和电源系统（大功率系统）的强大电流线路激活暖通空调设备，即可激活系统的功能。同时，设置一些显示符号（信号灯等）以显示设备的当前工作状态（启动或停止）。根据GB50155-92对自动控制系统的定义，这种系统不能称为自动控制系统，而是通过集中集中控制，可以控制系统中设备的启动和停止。3.2模拟仪表控制系统模拟仪表控制系统是20世纪80年代以前暖通空调控制系统中使用的典型自动控制系统之一，其原理由传感器、控制器、执行器等环节控制或在预定范围内。以室温控制为例，控制系统的原理如图3.1所示。图3.1室温自动控制系统原理图从图3.1可以看出，这是一个典型的负反馈系统。通过传感器对室温的测量反馈，通过多个控制环节对最终的室温进行有效控制。根据控制信号的特点，大多数模拟器件控制系统都是弱电系统（电压0～10V，电流1～20mA）。在模拟仪表控制系统中，最重要的是控制器（也称为功能单元）的功能特性。常用的模拟控制器有两个位置控制器（开/关控制）、比例控制器（P控制）、比例积分控制器（PI控制）和比例积分微分控制器（PID控制）。初始模拟控制器的特性参数（比例带、积分时间、微分时间等）是固定的，不能根据现场需要改变。随着技术的进步，逐步更新的产品基本上可以根据控制内容的要求在现场调整特性参数。模拟控制因其可靠性好、适应性强、价格低廉等特点，在许多地方得到了广泛的应用（目前仍在工业建筑空调系统中）。它还可以与强大的电流系统相结合，以监测和显示模拟控制系统中的多个设备（传感器等），以监测和显示多个控制参数（使用单点或多点循环检测器），同时它还提供了远程对焦启动和显示功能，实现设备的启停控制功能。3.3直接数字控制系统随着数字技术的不断发展，模拟控制逐渐被数字控制所取代。自20世纪70年代末以来，北美空调自动控制系统引入了数字控制。与分布式系统相比，其核心是：控制器采用数字控制器（DDC控制器）直接代替模拟电器。从而实现了从控制参数到控制信号的数字化。上世纪80年代末，我国开始引进直接数字控制系统。在近年来的大型私人建筑中，主流系统得到了广泛的应用。3.3.1DDC控制器的结构与原理DDC控制器是一种基于微处理器的数字控制器，集成了计算、数模转换、输入、输出、存储、编程等功能。其组成和原理如图3.2所示。图3.2DDC控制器构成及原理图3.3.2DDC系统网络结构DDC系统的网络结构，如图3.3和3.4所示，Bus总线结构和环流结构两类。图3.3总线结构示意图图3.4环流结构示意图以上两种网络结构广泛应用于自动空调系统中。前者更简单，但如果有许多DDC控制器，则需要支持更高的网络技术，而后者更具可扩展性。随着网络技术的进步，通信速度越来越快，带宽越来越大。从目前的情况来看，以太网络作为支撑平台，通信带宽达到100～1000mhz时，图3.3的结构逐渐成为相对主流。4结论本文对自动控制在暖通空调系统中的发展和应用研究，从暖通空调的工作原理、可编程控制器和变频器的工作原理以及基于触摸屏的可编程控制器和变频器在暖通空调中的应用几个主要方面详细阐述了如何实现暖通空调系统的集中控制。暖通空调系统配置应满足工艺要求（工业建筑和有特定工艺要求的建筑）或舒适性要求（民用建筑）。由于暖通空调系统能耗占建筑能耗的很大一部分，在应急能源和环境保护的条件下，暖通空调系统也应承担相应的“节能减排”