001中央空调监控系统设计方案.doc

中央空调监控系统设计方案
一、 引言

　　楼宇自动化系统中中央空调子系统占有重要的地位，目前中央空调系统的自动化实现方式很多，有采用单片机，接口采用RS485,现场总线或者以太网，能实现中央空调的远程监控功能；还有采用PLC，比如西门子的S7-200实现数据的采集和监控。目前单片机种类很多，能实现本采集监控功能的芯片选择范围也较广，比如MEGA系列，freescale系列等，另外高端的芯片本身带有丰富的接口，实现更加方便，但是成本较高，另外基于PLC的中央空调监控系统成本瓶颈限制了其进一步的推广。所以开发一套低成本、高可靠性的中央空调远程监控系统是很有必要的。
中央空调监控系统是一套工业远程监控系统。利用此系统，可以通过电脑对中央空调的主机和管道系统的各类参数进行远程集中监控。中央空调监控系统包括：空调冷源监控、空调机组监控、新风机组监控、风机盘管监控、膨胀水箱高、低水位监测报警和屋顶排气风机、通风机控制等。
二、系统结构
本系统采用模块化可编程控制器(PLC)进行设计，使用人机界面进行集中操作，保证系统的安全、可靠、连续运行。整个监控系统由可编程控制器(PLC)、监控电脑和数据通讯网络(TCP/IP以太网)组成。
下图为中央空调监控系统结构示意图

图1 系统结构示意图

三、系统设计思路

　　目前的中央空调系统按输送介质主要有以下三类：空气，水和冷凝剂，所以相应的中央空调系统主要分为风管系统、冷热水系统和制冷剂系统。本方案主要适用对象是冷热水系统。冷热水系统分主机和风机盘管，主要工作原理是通过室外主机产生出空调的冷热水，由管道系统送至室内的各末端装置，在末端处冷热水与室内空气进行热量交换，产生冷热风，从而消除房间空调负荷。冷热水空调系统的末端通常都装有风机盘管，风机盘管的控制原理采用温控器加电动阀结构，如图1示。所以可以通过调节末端风机转速来调节送入室内的冷热量，由此可见，此种系统的特点是可以对各个末端（房间进行）单独的控制和调节。

　　室内温度可由设于每台风机盘管回水支管上与各房间内的温度传感器连锁的电动三通阀调节，亦可由风机盘管三速开关调节。

　　图1风机盘管控制原理图

　　对该风机盘管（如图2所示）的介绍：

　　(1)系统控制-------温度控制器放在温度需要调节的房间内，它具有ON/OFF两个通断状态，可以直接控制系统的开启与关闭。

　　(2)温度控制--------温度控制器上设有温度设定按钮，在温控器内有两对触电，夏季动作时将温度控制器选择开关拨到“COOL”档，对盘管供应冷冻水，当温度控制低于设定值时，其中一对触电断开，电动阀失电；当房间温度高于设定值时，另一对触点闭合，电动阀得电；反之，在冬季运作时，将温控器选择开关拨到“HEAT”档，对盘管供应热水，当房间温度高于设定值时，电动阀其中一对触点断开，电动阀失电，当房间温度低于设定值时，另一对触点闭合，电动阀得电，从而使房间万温度在冬夏季维持在一定的范围内。

　　(3)电动阀控制-------电动阀的动作直接受温控器的控制，电动阀得电时，阀门开启，向风机盘管供应冷热水；失电时，电动阀断开。从而使温度控制在一定的范围之内。

　　(4)风机控制---------当温控器处于“ON”状态时，可以通过另一组转换开关对风机进行高、中、低三档调节。

　　图2风机盘管空调器控制原理及动作

　　本系统中风机盘管的引线如图3所示

　　图3风机盘管引线

　　本系统下位部分是由温控器部分，采集器部分、中间站部分和上位机监控部分组成。

　　末端控制器（温控器）采集下位的有效信号，如温度值，空调开关机状态，空调的制冷制热状态以及风机的风档，经RS485串行总线传至采集器，采集器一方面负责数据的采集，另一方面接收上位机下传的命令。

　　如果采集器数量较多的话，可以附加中间站，功能和采集器类似，实现数据的采集和命令的传达，如果是单栋楼的话中间站可以不加以太网接口，就能实现单栋楼宇的中央空调的集中控制。如果有多栋楼宇的话，中间站扩展以太网接口模块，实现多栋楼宇中央空调的远程集中控制。

　　远程电脑当作客户端，采用可视化编程软件VisualBasic实现数据采集和监控。
四、系统组成
1、 空调冷源系统
监测内容：
◇ 冷水机组运行状态
◇ 冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机运行状态
◇ 冷水机组冷冻水、冷却水管水流状态
◇ 冷却水供、回水温度
◇ 冷冻水供、回水温度
◇ 冷冻水供、回水压差
◇ 冷冻水总供水流量
◇ 冷冻水供、回水管电动平衡阀瞬时开度
◇ 冷水机组冷冻水、冷却水供水阀开关
控制内容：
（1）系统根据事先编制好的工作及节假日作息时间表自动启停机组，并自动累计机组运行时间，提示定时维修；
（2）根据冷冻水供、回水温度及总供水流量计算实际冷负荷，按冷水机组额定制冷量，控制冷水机组运行台数，达到节能目的；
（3）根据冷水机组累计运行时间，在不需要开启全部冷水机组时，启动累计运行时间最短的冷水机组，使设备处于均衡运行状态；
（4）为保证机组的安全可靠运行，系统按以下顺序进行启停：
启动顺序：冷却塔进水蝶阀→冷却塔风机→冷却水蝶阀→冷却水泵→冷冻水蝶阀→冷冻水泵→延时冷水机组；
停止顺序：冷水机组→延时冷冻水泵→冷冻水蝶阀→冷却水泵→冷却水蝶阀→冷却塔风机→冷却塔进水蝶阀；
（5）根据冷冻水供、回水总管压差，调节旁通阀开度，保持冷冻水系统压力的稳定；
（6）通过调整冷却塔风机的运行台数，使冷却水供水温度保持在设定范围内；
（7）根据季节变化进行冬夏季转换。
2、 空调机组系统
监测内容：
◇ 空调机组送风机运行状态、故障状态
◇ 空调机组过滤器阻塞状态、提醒运行操作人员及时清洗
◇ 空调机组新风温、湿度
◇ 空调机组回风温、湿度
◇ 空调机组送风温、湿度
控制内容：
  （1）系统根据事先编制好的工作及节假日作息时间表自动启停机组，并自动累计运行时间，提示定时维修；
（2）根据室内外空气状况，调节新、回风阀开度，合理利用新风，节约能源；
（3）根据回风温度，自动调节表冷器/加热器的冷/热水阀开度，使回风温度控制在设定值；
（4）根据回风湿度，自动调节加湿阀的开关，满足室内湿度要求；
（5）在北方地区冬季气候寒冷，为防止空调机组盘管受冻，在表冷器后端设置防冻开关，当温度低于一定值（一般设定为5ºC）时报警，并自动停止风机，关闭新风阀，全部打开热水阀，以防盘管冻裂；
（6）新风阀与送风机联锁，风机停止时自动关闭新风阀。
3、 新风机组系统
监测内容：
◇ 新风机组新风温、湿度
◇ 新风机组送风温、湿度
◇ 新风预加热器后端温度
◇ 过滤器阻塞状态，提醒运行操作人员及时清洗
◇ 送风机运行状态、故障状态
控制内容：
（1）系统根据事先编制好的工作及节假日作息时间表自动启停机组，并自动累计运行时间，提示定时维修；
（2）根据新风预加热器后端温度，自动调节新风预加热器热水阀开度，使该温度控制在设定值；
（3）根据送风温度，自动调节表冷器/加热器的冷/热水阀开度，使送风温度控制在设定值；
（4）根据送风湿度，自动调节加湿阀开关，使送风湿度控制在设定值；
（5）北方地区冬季气候寒冷，为防止风机盘管受冻，在表冷器后端设置防冻开关，当温度低于一定值（一般设定为5ºC）时报警，并自动停止风机，关闭新风阀，全部打开热水阀，以防盘管冻裂；
（6）新风阀与风机联锁，风机停止时自动关闭新风阀；
（7）与消防系统联锁，发生火警时，风机自动停机。
4、风机盘管的控制
风机盘管由温控器控制：
A、 风机盘管的回水管上安装开关二通阀
B、 房间内安装温控器
C、 热敏电阻测量房间温度
D、 带延时功能，以防二通阀频繁启动
E、 风机的开/关功能
F、 调节风量高/中/低三档风量
G、 可以任意调节温度(10-30ºC)
5、膨胀水箱高、低水位监测报警
6、屋顶排气风机、通风机控制
屋顶排风机、通风机监控内容：
A、风机的运行状态、故障状态
B、风机的手自动状态显示
C、风机开关控制

五、系统功能简介：
1、流程板仿真：以现场配置图为背景，实时显示各监控点之数值与状态。并可点选进入详细资料。
2、走势曲线图：有实时曲线与历史曲线，可放大和缩小，并可随时打印出来。
3、可串联多台温湿度控制器，并可连结PLC以监控各空调设备之状态，构成完整的空调监控系统。
4、可行分布式控制或集中式控制。
5、可作远距离监控。
6、可在计算机上集中设置各监控点之目标值及警报上下限值。
7、实时警报：当监控值超过警报值时，计算机通过音效卡与音箱发生警报声，通知工作人员。
8、提供历史警报及各监控点PV值资料，以供查询。
9、可利用网络另行架设只观不控的观视站(Viewing Nodes)。