大功率冰蓄冷中央空調系統(tǒng)的控制簡介

一般的大商場或者寫字樓，使用大功率冰蓄冷中央空調，冰蓄冷中央空調將電網夜間谷荷多余電力以冰的冷量形式儲存起來，在白天用電高峰時將冰融化提供空調服務。由于我國大部分地區(qū)夜間電價比白天低得多，所以采用冰儲冷中央空調能大大減少用戶的運行費用。

冰蓄冷中央空調系統(tǒng)配置的設備比常規(guī)空調系統(tǒng)要增加一些，自動化程度要求較高，但它能自動實現(xiàn)在滿足建筑物全天空調要求的條件下將每天所蓄的能量全部用完，最大限度地節(jié)省運行費用。

2控制系統(tǒng)結構

控制系統(tǒng)由下位機(現(xiàn)場控制工作站)與上位機(中央管理工作站)組成，下位機采用可編程序控制器(PLC)與觸摸屏，上位機采用工業(yè)級計算機與打印機，系統(tǒng)配置必要的附件如通信設備接口、網卡、調制解調器等，實現(xiàn)蓄冷系統(tǒng)的參數化與全自動智能化運行。

下位機和觸摸屏在現(xiàn)場可以進行系統(tǒng)控制、參數設置和數據顯示。上位機進行遠程管理和打印，它包含下位機和觸摸屏的所有功能。整個系統(tǒng)以下位機的工業(yè)級可編程序控制器為核心，實現(xiàn)自動化控制?？刂圃O備與器件包括：傳感檢測元件、電動閥、變頻器等。

2.1下位機系統(tǒng)(區(qū)域工作站)

2.1.1觸摸屏 暖通空調(在線)

采用MT5000彩色觸摸屏作為操作面板，完全取代常規(guī)的開關按鈕、指示燈等器件，使控制柜面談得更整潔。并且，MT500觸摸屏在現(xiàn)場可實現(xiàn)狀態(tài)顯示、系統(tǒng)設置、模式選擇、參數設置、故障記錄、負荷記錄、時間日期、實時數據顯示、負荷曲線與報表統(tǒng)計等功能，中文操作界面直觀友好。

2.1.2SIEMENS可編程序控制器

SIMATICS7-300系列PLC適用于各行各業(yè)、各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化，其強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。

該產品具有光電隔離，高電磁兼容;具有很高的工業(yè)適用性，允許的環(huán)境溫度達60℃;具有很強的抗干擾、抗振動與抗沖擊性能，因此在嚴酷的工作環(huán)境中得到了廣泛的應用。

自由通訊口方式也是S7-300型PLC的一個很有特色的功能，它使S7-300型PLC可以與任何通訊協(xié)議公開的其它設備、控制器進行通訊，即S7-300型PLC可以由用戶自己定義通訊協(xié)議(例ASCII協(xié)議)，波特率為1.5Mbit/s(可調整)。因此使可通訊的范圍大大增加，使控制系統(tǒng)配置更加靈活、方便。任何具有串行接口的外設，例如：打印機或條形碼閱讀器、變頻器、調制解調器(Modem)、上位PC機等都可連接使用。用戶可通過編程來編制通訊協(xié)議、交換數據(例如：ASCII碼字符)，具有RS232接口的設備也可用PC/PPI電纜連接起來進行自由通訊方式通訊。

當上位機脫機時，在下位機控制下，整個系統(tǒng)能正常運行。

2.2上位機系統(tǒng)(中央管理工作站)

2.2.1上位機 暖通空調在線

上位機即圖文控制中心，主要由HP原裝多媒體計算機，和激光打印機組成，采用SIMATICWINCC5.1軟件平臺，采用全中文操作界面，人機對話友好。管理人員和操作者，可以通過觀察PC機所顯示的各種信息來了解當前和以往整個冰蓄冷自控系統(tǒng)的運行情況和所有參數，并且通過鼠標進行設備管理和執(zhí)行打印任務。

2.2.2WINCC5.1軟件平臺

WINCC軟件在自動化領域中可用于所有的操作員控制和監(jiān)控任務?？蓪⑦^程控制中發(fā)生的事件清楚地顯示出來，可顯示當前狀態(tài)并按順序記錄，所記錄的數據可以全部顯示或選擇簡要形式顯示，可連續(xù)或按要求編輯，并可輸出打印報表和趨勢圖。

WINCC能夠在控制過程中危急情況的初發(fā)階段進行報告，發(fā)出的信號既可以在屏幕上顯示出來，也可以用聲音表現(xiàn)出來。它支持用在線幫助和操作指南來消除故障。某一WINCC工作站可專門用于過程控制以使那些重要的過程信息不被屏蔽。軟件輔助操作策略保證過程不被非法訪問，并提供用于工業(yè)環(huán)境中的無錯操作。

WINCC是MICRSOFTWINDOWS98或WINDOWSNT4.0操作系統(tǒng)下，在PC機上運行的面向對象的一流32位應用軟件，通過OLE和ODBC視窗標準機制，作為理想的通訊伙伴進入WINDOWS世界，因此WINCC可容易地結合到全公司的數據處理系統(tǒng)中。

3冰蓄冷系統(tǒng)的控制

3.1控制目的、范圍及主要受控設備

蓄冷控制系統(tǒng)控制目的：通過對制冷主機、儲冰裝置、板式熱交換器、系統(tǒng)水泵、冷卻塔、系統(tǒng)管路調節(jié)閥進行控制，調整儲冰系統(tǒng)各應用工況的運行模式，在最經濟的情況下給末端提供一穩(wěn)定的供水溫度。同時，提高系統(tǒng)的自動化水平，提高系統(tǒng)的管理效率和降低管理勞動強度。

控制范圍包括整個冰蓄冷系統(tǒng)的參數狀態(tài)顯示、設備狀態(tài)及控制，主要控制設備有：雙工況主機、電動閥、冷卻塔、冷卻水泵、蓄冰裝置、初級乙二醇泵、板式換熱器、次級乙二醇泵等。

3.2控制功能

控制功能包括整個冰蓄冷系統(tǒng)穩(wěn)定、經濟運行所需的功能。

3.2.1工況轉換功能

根據季節(jié)和機器運行情況，自控系統(tǒng)具備以下工況轉換功能：

a)雙工況主機制冰同時供冷模式;b)雙工況主機單獨制冰模式;c)主機與蓄冰裝置聯(lián)合供冷模式;d)融冰單獨供冷模式;e)主機單獨供冷模式。

暖通空調(在線)

3.2.2工況的啟停、顯示和故障報警功能

控制系統(tǒng)按編排的時間順序，結合負荷預測軟件，控制制冷主機及外圍設備的啟停數量及監(jiān)視各設備之工作狀況與運行參數，如：

制冷主機啟停、狀態(tài)及故障報警;-制冷主機運行參數;-制冷主機缺水保護;-制冷主機供/回水溫度、壓力遙測和顯示;-冷凍水泵啟停、狀態(tài)及故障報警;-乙二醇泵啟停、狀態(tài)及故障報警;-冷卻水泵啟停、狀態(tài)及故障報警;-壓差旁通管的壓差測量與顯示;-冷卻塔風機啟停、狀態(tài)及故障報警;

冷卻塔供/回水溫度控制與顯示;-供/回水溫度、壓差遙測控制與顯示;-板式換熱器側進出口溫度控制與顯示;-蓄冰裝置進、出口溫度遙測控制與顯示;-冷凍水回水流量控制與顯示;-電動閥開關、調節(jié)與閥位控制與顯示;-室外溫濕度遙測控制與顯示;-蓄冰量測量與顯示;-末端冷負荷控制。

3.2.3數據的記錄和打印功能

控制系統(tǒng)對一些需要的監(jiān)測點進行整年趨勢記錄，控制系統(tǒng)可將整年的負荷情況(包括每天的最大負荷和全日總負荷)和設備運轉時間以表格和圖表記錄下來，供使用者使用。所有監(jiān)測點和計算的數據均能自動定時打印。

3.2.4手動/自動轉換功能

控制系統(tǒng)配置靈活的手動/自動轉換功能。

3.2.5優(yōu)化控制功能

根據室外溫度、天氣預報、天氣走勢、歷史記錄等數據自動選擇主機優(yōu)先或融冰優(yōu)先。在滿足末端負荷的前提下，每天使用完儲存的冷量，盡量少地運行主機。充分發(fā)揮冰儲冷系統(tǒng)優(yōu)勢，節(jié)約運行費用。

3.2.6全自動運行功能

系統(tǒng)可脫離上位機工作，根據時間表自動進行制冰和控制系統(tǒng)運行、工況轉換、對系統(tǒng)故障進行自動診斷，并向遠方報警。觸摸屏顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)、流程、各節(jié)點參數、運行記錄、報警記錄等。

3.2.7節(jié)假日設定功能

系統(tǒng)可根據時間表自動運行，同時也可預先設置節(jié)假日，控制儲冰量和儲冰時間，使系統(tǒng)在節(jié)假日時對不需要供應空調的場所停止供冷。

3.2.8下位機操作功能

下位機操作功能如下：

a)人機對話。操作人員可通過觸摸面板進行人機對話，操作界面完全中文化，具有提示、幫助、參數設置、密匙設置、故障查詢、歷史記錄等功能。

b)系統(tǒng)設置。包括操作口令設置、運行設置、運行時間表設置、記錄溢出處理、自動/手動/測試選擇、節(jié)假日設置、系統(tǒng)參數設置(包括各節(jié)點溫度、壓力，各介質的流量，儲冰量，制冰速率，融冰速率，閥門開度，末端負荷等。)

c)故障記錄、運行記錄、歷史記錄等。

3.3遠程監(jiān)控

控制系統(tǒng)通過電話線或寬帶網，與專家系統(tǒng)連接，對系統(tǒng)進行運行監(jiān)控、參數修改、數據采集等，使系統(tǒng)不斷完善和軟件版本升級，讓用戶得到更好的服務。遠程監(jiān)控的目的是用戶可以通過PSTN(公共交換傳輸網)對冷凍站進行異地遠程監(jiān)控。同時也可以實現(xiàn)遠程調試、遠程適時監(jiān)控和在線維護等，從而大大減輕工程人員的工作強度，降低工程成本。

3.4系統(tǒng)擴展控制 暖通在線

控制系統(tǒng)設計界面友好，PLC和觸摸屏均可擴展，內容可擴展、參數也可修改，通過485通訊接口或通信協(xié)議實現(xiàn)BAS與冰儲冷自控系統(tǒng)一體化，節(jié)約投資、方便管理。系統(tǒng)集中控制，減少了動力柜占地面積，又使動力柜型號統(tǒng)一、式樣相同、大小一致。系統(tǒng)擴展控制如下：

a)污水泵自動控制;b)風、排風控制;c)活水泵穩(wěn)壓控制;d)防水泵定時運行、檢測、報警;e)淋水泵穩(wěn)壓控制;f)筑物夜間輪廓照明自動控制;g)低配計量、開關狀態(tài)檢測、報警。

4結語

通過PLC在冰蓄冷空調系統(tǒng)的推廣運用，保證了系統(tǒng)的安全運行和有效節(jié)能，同時也為樓宇設備控制系統(tǒng)的控制器選型提供了新的思路。相信在不久的將來，越來越多的PLC系統(tǒng)在冰蓄冷空調系統(tǒng)的運用中日趨成熟，在樓宇設備控制系統(tǒng)中也將會大顯身手。