1、中央空調(diào)節(jié)能智能控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)摘要國家“十一五”規(guī)劃綱要中明確提出,要把節(jié)約資源和保護環(huán)境作為基本國策,建設低投入、高產(chǎn)出,低消耗、少排放,能循環(huán)、可持續(xù)的國民經(jīng)濟體系和資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。提出了“十一五”期間單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低20%左右、主要污染物排放總量減少10%等目標。這是針對資源環(huán)境壓力日益加大的突出問題而提出的,體現(xiàn)了建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的要求,是現(xiàn)實和長遠利益的需要,具有明確的政策導向。中央空調(diào)在各大中型民用、商用建筑中的普及,帶來了嚴重的能耗問題。中央空調(diào)系統(tǒng)的電耗一般占整座建筑電耗的50%-60%,建筑能耗則占全國總能耗的1/3左右,因此提高能

2、源利用率是我國能源可持續(xù)發(fā)展的方向。本文以中山古鎮(zhèn)燈飾廣場中央空調(diào)為實例,進行了計算機智能節(jié)能控制系統(tǒng)的方案設計,并給出了系統(tǒng)在軟件、硬件方面的具體配置和設計內(nèi)容,開發(fā)了相應的應用軟件。關鍵詞中央空調(diào),節(jié)能,智能控制沈陽工程學院畢業(yè)設計(論文AbstractThe national "Eleven Five Year Plan" put forward clearly that we should consider saving resource and protecting environment as a basic national policy, we should

3、 construct low input, high output, low consumption, less emissions, recycled and sustainable national economic system and resource saving environment friendly society. Putting forward the "eleven five" period unit of GDP energy consumption reduced by about 20%, the total discharge of major

4、 pollutants reduced by 10% target. This is the outstanding problem of mounting pressure on resources and the environment is put forward, the construction of a resource-saving, environment-friendly society, is the need of immediate and long-term interests, with a clear policy direction.The popularity

5、 of central air conditioning in the large and medium-sized civil, commercial buildings, brought the serious problem of energy consumption. The power consumption of the central air conditioning system generally account for the entire building power consumption of 50%-60%, building energy consumption

6、accounts for the national total energy consumption of about 1/3, thus improving energy efficiency is China's energy sustainable development direction.In this paper, the Zhongshan Ancient Town Lighting Plaza central air-conditioning as an example, the design of the intelligent energy-saving contr

7、ol system computer program, and gives the system software, hardware configuration and the design content, the corresponding application software was developed.Key Words Central air conditioning, energy-saving, intelligent control中央空調(diào)節(jié)能智能控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)目錄摘要. I Abstract . II 1 引言 (11.1項目背景和應用價值 (11.2目前的研究現(xiàn)

8、狀和技術特點 (11.3課題的可行性 (21.4本章小結(jié) (22 中央空調(diào)節(jié)能控制技術 (32.1中央空調(diào)的控制特點 (32.2節(jié)能控制的主要途徑 (42.3 本章小結(jié) (53 中央空調(diào)節(jié)能控制工程綜述 (73.1工程簡介 (73.2系統(tǒng)配置原則及總體結(jié)構(gòu) (73.3 設計依據(jù) (83.4 本章小結(jié) (94 智能控制理論的應用 (104.1智能控制理論 (104.2模糊控制 (104.3 智能控制在中央空調(diào)的應用 (114.4 本章小結(jié) (115 系統(tǒng)主要硬件、軟件及部分設備參數(shù)說明 (125.1 需求分析 (125.2 主要硬件設備簡介 (125.3 紫金橋組態(tài)軟件簡介 (176 中央空調(diào)控

9、制過程 (206.1 模糊PID的建立 (206.2空調(diào)工作方式 (24沈陽工程學院畢業(yè)設計(論文結(jié)論 (29致謝 (30參考文獻 (31附錄A1.1房間與設備間布置、接線圖 (32附錄A1.2 紫金橋點組態(tài)圖及I/O說明表 (34附錄A1.3 子程序梯形圖 (35附錄A1.4 主程序梯形圖 (44附錄A1.5 變頻器參數(shù)設定表 (461 引言1.1項目背景和應用價值目前,建筑節(jié)能已越來越受到重視,在大型建筑中,中央空調(diào)用電量很大,一般要占到建筑物總用電量的40%以上。中央空調(diào)系統(tǒng)各部分設備的功率是按照樓宇最大冷負荷及新風量設計的,通常還留有了一定余量。而在實際使用過程中,由于季節(jié)、晝夜和用戶

10、負荷的變化,空調(diào)熱負載在絕大部分時間內(nèi)比計算負載低。例如,中央空調(diào)系統(tǒng)中的冷凍水泵和冷卻水泵,一年四季四季在設定的最大水流量下工作,但由于季節(jié)、晝夜和用戶負荷的變化,實際空調(diào)熱負載在絕大部分時問內(nèi)與決定水泵流量和壓力的最大設計負載(負載率為l00% 相比,一年中負載率在50%以下的小時數(shù)約占全部運行時間的50%以上。一般冷凍水設計溫差為57,冷卻水的設計溫差為45,在系統(tǒng)流量固定的情況下,全年絕大部分運行時間溫差僅為1.03.0,即在低溫差、大流量情況下工作,從而增加了管路系統(tǒng)的能量損失,嚴重浪費了水泵運行的輸送能量。因此,如果能通過對樓宇內(nèi)環(huán)境溫濕度檢測和計算,再根據(jù)對樓宇熱慣性的預測,使用

11、計算機控制系統(tǒng)對引風機風量、房間管道閥門等工藝參數(shù)進行調(diào)整并對空調(diào)設備進行優(yōu)化起、停,使空調(diào)系統(tǒng)高效、節(jié)能運行,將產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效果。1.2目前的研究現(xiàn)狀和技術特點在中央空調(diào)系統(tǒng)中,要求根據(jù)室內(nèi)、外工作條件的變化,不斷調(diào)整空調(diào)設備的運行工況,因此,自動控制系統(tǒng)早就得到了應用,例如在樓宇自動化系統(tǒng)里中央空調(diào)的控制就是一個重要的組成部分。但在目前應用的系統(tǒng)中,往往偏重于設備的運行管理,控制方式基本上采用多個回路的PID控制,但由于中央空調(diào)是一個干擾大的、高度非線性的復雜系統(tǒng),而且各個單回路之間的耦合強烈,所以PID控制往往在靜、動特性上滿足不了性能要求,造成空調(diào)系統(tǒng)運行過程中能源的浪費。另一方面,

12、在將自適應控制、最優(yōu)控制等現(xiàn)代控制理論運用到中央空調(diào)系統(tǒng)中時,由于它們的分析、綜合和設計都是建立在嚴格和精確的數(shù)字模型之上的,所以在工程實施上又具有較大的難度。而智能控制理論正是針對被控對象及其環(huán)境和任務的不確定性提出來的,在中央空調(diào)系統(tǒng)的控制領域應當具有廣闊的前景。目前,智能控制理論有幾個主要研究方向,如人工神經(jīng)網(wǎng)絡控制,模糊控制和專家系統(tǒng),可以將它們運用在中央空調(diào)系統(tǒng)中的實時控制、故障診斷、能耗預測等方面。1.3課題的可行性一方面,隨著計算機技術的發(fā)展,智能控制理論在許多領域得到了成功的應用,模糊控制家用空調(diào)器就是計算機技術和模糊控制技術相結(jié)合的產(chǎn)物。另一方面,隨著中央空調(diào)的節(jié)能改造和樓宇

13、自動化系統(tǒng)(BAS的推廣,將為智能控制系統(tǒng)在中央空調(diào)的應用提供廣泛的市場基礎。本文將以一實際工程(中山古鎮(zhèn)燈飾廣場為例,對其中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制進行設計與實現(xiàn)。古鎮(zhèn)燈飾廣場的主要設備包括引風機機、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、風機盤管等,選擇該項目的原因是:它是較典型的綜合商業(yè)大樓,比較具有代表性,對其中央空調(diào)系統(tǒng)進行計算機節(jié)能控制,具有顯著的經(jīng)濟效益。1.4本章小結(jié)本章主要回顧了中央空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程,一方面簡述了中央空調(diào)實現(xiàn)節(jié)能控制的市場背景和應用價值,另一方面簡述了目前的技術狀態(tài)和技術特點,說明了由于中央空調(diào)是一個干擾大的、高度非線性的復雜系統(tǒng),而且各個單回路之間的耦合強烈,所以常規(guī)

14、的控制往往在靜、動特性上滿足不了性能要求,造成空調(diào)系統(tǒng)運行過程中能源的浪費,因此智能控制理論在中央空調(diào)節(jié)能控制中具有廣闊的應用前景。最后對實例項目進行了一些簡單的介紹。2 中央空調(diào)節(jié)能控制技術空調(diào)系統(tǒng)的作用就是對室內(nèi)空氣進行處理,使空氣的溫度、濕度指標符合場所的使用要求。為此必須對空氣進行冷卻或加熱、減溫或加濕以及過濾等處理措施。其相應設備有制冷機組、加熱器、風機盤管系統(tǒng)、風管系統(tǒng)、水管系統(tǒng)等。當被調(diào)房間溫度與濕度受內(nèi)部熱源干擾或室外溫濕度變化而發(fā)生波動時,首先由溫度與濕度傳感器把信號送給調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器與設定值進行比較后發(fā)出指令給執(zhí)行器,執(zhí)行器動作后,不斷調(diào)整以符合要求。在中央空調(diào)系統(tǒng)中,冷水

15、機組是由設備生產(chǎn)廠成套供應的,它一般是根據(jù)空氣調(diào)節(jié)原理及規(guī)律等由微處理器自動控制的。冷水機組由壓縮機、冷凝器與蒸發(fā)器組成,壓縮機把制冷劑壓縮,壓縮后的制冷劑進入冷凝器,被冷卻水冷卻后,變成液體,析出的熱量由冷卻水帶走,并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器進入蒸發(fā)器進行蒸發(fā)吸收,使冷凍水降溫,然后冷凍水進入水冷風機盤管吸收空氣中的熱量,如此循環(huán)不已,把房間的熱量帶出。2.1中央空調(diào)的控制特點干擾性:空調(diào)系統(tǒng)在全年或全天的運行中,由于外部條件(如氣溫、太陽輻射、風、晴、雨、雪和內(nèi)部條件(如空調(diào)房間中設備、照明的啟、停和投入運行的多少,以及工作人員的增、減等的變化,都將對空調(diào)系統(tǒng)的運行形成干擾。

16、調(diào)節(jié)對象的特性不同的被控對象,在相同的干擾作用下,被控量隨時間的變化過程也并不一樣。空調(diào)自控系統(tǒng)的任務就是為了克服這些干擾因素,維持空調(diào)房間一定的溫、濕度。但溫、濕度的控制效果不但取決于自控系統(tǒng),更主要的是取決于空調(diào)系統(tǒng)的合理性及空調(diào)的對象特性。對象的特性包括以下內(nèi)容:放大系數(shù)K。可以表示為房間溫度每升高1時所需要加入的熱量。如果一個空調(diào)房間的放大系數(shù)K愈大,在系統(tǒng)受到干擾的影響時,調(diào)節(jié)參數(shù)離開給定值的偏差就愈小,也就是說自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)容易保持平衡,反之,調(diào)節(jié)參數(shù)離開給定值的偏差也就愈大,調(diào)節(jié)系統(tǒng)就愈不容易保持平衡。對象的時間常數(shù)(反映時間T。對于空調(diào)房間來講,時間常數(shù)T越大,被調(diào)室溫變化越慢;

17、T越小,室溫變化越快。因此時間常數(shù)T不僅反映了調(diào)節(jié)參數(shù)改變速度的快慢,同時也表示熱慣性的大小。對象的滯后時間t。空調(diào)系統(tǒng)受到突發(fā)的干擾作用后,調(diào)節(jié)參數(shù)(如房問溫度并不能立即發(fā)生變化,而需要經(jīng)過一段時間才開始變化,這段時間稱為滯后時間。例如用于調(diào)節(jié)送風溫度的電加熱器的電源接通后,盡管電加熱器已有熱量傳給輸送空氣,空氣溫度也有上升,但空調(diào)房間內(nèi)的溫度并不會立即起變化,而是要經(jīng)過一段時間后室溫才開始升高。這是因為經(jīng)過電加熱器加熱后的空氣,需要沿風道輸送一段時間后才能到達送風口處,而從送風口處送出的氣流與室內(nèi)空氣進行混合產(chǎn)生換熱也要有一個過程,這就產(chǎn)生了滯后的問題。對象的滯后時間對調(diào)節(jié)過程將產(chǎn)生不利的

18、影響,它降低了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,增加了調(diào)節(jié)參數(shù)的偏差,延長了調(diào)節(jié)時問。對象的負荷。當空調(diào)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài),空調(diào)房間的空氣溫度保持恒定時,單位時間流入或流出空調(diào)房間的熱量,就稱為空調(diào)房間的負荷。這時流出的熱量和流入的熱量相平衡。出于外部干擾的作用,將引起對象負荷的變化,從而破壞了原來的能量平衡狀態(tài),引起調(diào)節(jié)參數(shù)的變化,于是調(diào)節(jié)過程便開始,以改變對象的輸入或輸出的能量,使能量達到新的平衡,令調(diào)節(jié)參數(shù)回到給定值。由此可知:調(diào)節(jié)對象負荷的變化情況,直接牽涉到對自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求。如果調(diào)節(jié)對象的負荷發(fā)生急劇變化時,就要求自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有較高的靈敏度,能夠在調(diào)節(jié)參數(shù)變化很小時就開始調(diào)節(jié)動作,以便迅速恢復平

19、衡。濕度的相關性:在空調(diào)的控制中,大多數(shù)情況下主要是對空調(diào)房間內(nèi)溫度和濕度的控制,這兩個參數(shù)常常是在一個調(diào)節(jié)對象里同時進行調(diào)節(jié)的兩個被調(diào)量。兩個參數(shù)在調(diào)節(jié)過程中又相互影響。如果由于某些原因使空調(diào)房間內(nèi)溫度升高,引起空氣中水蒸氣的飽和分壓力發(fā)生變化,在含濕量不變的情況下,就引起了室內(nèi)相對濕度的變化(溫度升高相對濕度就會降低,溫度降低相對濕度就會增加,在調(diào)節(jié)過程中,對某一參數(shù)進行調(diào)節(jié)時,同時也引起另一參數(shù)的變化。例如在夏季采用表冷器進行去濕處理時,開大冷水閥使相對濕度控制在要求范圍內(nèi),但如果不進行送風的再熱處理,則會使送風溫度過低,這種互相影響、互相牽制關聯(lián)即為互為相關性。整體控制性:空調(diào)自動控制

20、系統(tǒng)一般是以空凋房間內(nèi)的空氣溫度和相對濕度控制為中心,通過工況轉(zhuǎn)換與空氣處理過程每個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系在一起的整體控制系統(tǒng)。空調(diào)系統(tǒng)中空氣處理設備的啟停都要根據(jù)系統(tǒng)的工作程序,按照有關的操作規(guī)程進行,處理過程的各個參數(shù)調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖控制都不是孤立進行,而是與室內(nèi)溫、濕度密切相關的。空調(diào)系統(tǒng)在運行過程中,任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都將直接影響空調(diào)房間內(nèi)的溫、濕度調(diào)節(jié),甚至使系統(tǒng)無法工作而停運。因此空調(diào)自控系統(tǒng)是一個整體的控制系統(tǒng)。2.2節(jié)能控制的主要途徑通過計算機對樓宇內(nèi)外環(huán)境溫度、濕度實時測量及對樓宇熱慣性的預測,確定最優(yōu)化的設備啟、停時間。此項措施預計可使主機、冷卻塔風機平均每天減少運行時間。同時根據(jù)樓宇冷負

21、荷變化,通過風機類設備的風量,也可使主機負荷下降。空調(diào)機變頻變風量控制:空調(diào)設備至少有10%設計余量,因此根據(jù)空調(diào)機制冷區(qū)環(huán)境溫度,在20%90%范圍內(nèi)對空調(diào)機進行變頻調(diào)速,可使空調(diào)機動態(tài)節(jié)能27%78%。另外由于變頻調(diào)節(jié)時風機電流大幅降低,功率因數(shù)提高到1,風機發(fā)熱率可降低70%以上,使用壽命延長35倍。并且可以使樓宇內(nèi)“忽冷、忽熱、過冷、過熱”現(xiàn)象將不再出現(xiàn)。中央空調(diào)系統(tǒng)是一個干擾大的、高度非線性的、不確定性系統(tǒng),這是由于:外界氣候和空調(diào)區(qū)域里的人員活動的變化很大,對系統(tǒng)形成很大的干擾;空氣調(diào)節(jié)過程是高度非線性的;各執(zhí)行器的運行特性也是非線性各個控制回路之間耦合強烈,完全解耦是不可能的;隨

22、著時間的推移,設備會老化和更換,從而造成系統(tǒng)參數(shù)的變化;在許多系統(tǒng)里,系統(tǒng)的數(shù)字模型很難建立;溫、濕度等參數(shù)變化慢,系統(tǒng)的滯后大。例如,送風系統(tǒng)中出風溫度的控制,往往是由新風量控制、新回風混合溫度控制、冷盤管冷水量控制、熱盤管熱水量控制、新風冷卻控制等多個控制回路組成,它們之問互相有影響,還受到負荷和室外氣候的變化的影響,因此,現(xiàn)在普遍采用的PID控制往往在靜、動特性上滿足不了性能要求,響應慢、超調(diào)大、控制精度低。對于一些基于數(shù)學模型的現(xiàn)代控制方法,由于在實際應用中建模的難度大也會受到一定的限制。另一方面,智能控制不僅利用了控制理論知識,還利用了行業(yè)專家、控制工程師和操作人員的知識和經(jīng)驗,模仿

23、了人的直覺推理,比較適合象中央空調(diào)這樣難于建模、工況經(jīng)常變化但具有控制和操作人員豐富經(jīng)驗的控制過程。比較典型的智能控制如模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡控制、實時專家控制等都適合應用于暖通空調(diào)的實時控制、系統(tǒng)分析與診斷、能量與負荷預測等應用場合,現(xiàn)在家用變頻空調(diào)應用模糊控制已有很多成果,模糊控制、專家系統(tǒng)等控制策略也開始在中央空調(diào)的控制中受到重視。2.3 本章小結(jié)本章主要闡述了中央空調(diào)的控制特點,說明了中央空調(diào)系統(tǒng)是一個受多種因素干擾,控制參數(shù)多,各個環(huán)節(jié)之間互相耦合,控制過程時間滯后大的一種復雜的系統(tǒng),中央空調(diào)的監(jiān)控一般可以從以下幾方面考慮:一、機組基本參數(shù)的測量與設備的啟停控制;二、基本的能量調(diào)節(jié);

24、三、冷熱源及水管系統(tǒng)的全面調(diào)節(jié)與控制。在本章中具體分析了節(jié)能控制的主要途徑,它們包括:空調(diào)主機最優(yōu)啟、停時間控制和最佳溫度調(diào)節(jié)控制;閥門的控制;通過以上幾個方面,使中央空調(diào)系統(tǒng)在保證滿足舒適性要求的前提下,高效節(jié)能運行。本章最后分析了控制策略的選擇,說明了由于中央空調(diào)系統(tǒng)是一個干擾大的、高度非線性的、不確定性系統(tǒng),因此,現(xiàn)在普遍采用的PID控制往往在靜、動特性上滿足不了性能要求,響應慢、超調(diào)大、控制精度低。而一些基于數(shù)學模型的現(xiàn)代控制方法,又由于在實際應用中建模的難度大而受到一定的應用限制,因次,智能控制是現(xiàn)在中央空調(diào)節(jié)能控制的發(fā)展方向。在后面章節(jié)中將依據(jù)本章所敘述的節(jié)能控制途徑對實例工程項目

25、進行具體的方案設計。3 中央空調(diào)節(jié)能控制工程綜述3.1工程簡介中央空調(diào)節(jié)能控制工程,就是綜合應用自動控制、計算機、通訊等技術,通過對中央空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化運行管理和控制,使空調(diào)設備處于最佳狀態(tài),充分發(fā)揮其潛力,在滿足工藝條件和使用要求的前提下,最大限度地減少能量消耗、降低運行費用,創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益。3.2系統(tǒng)配置原則及總體結(jié)構(gòu)中央空調(diào)節(jié)能控制工程,應根據(jù)所控制系統(tǒng)的具體類型,如是集中式還是半集中式空調(diào)系統(tǒng),系統(tǒng)原設計所留的裕量多少,使用環(huán)境的具體要求和特點等條件,綜合考慮系統(tǒng)所采用的軟、硬件的性能/價格比來進行配置目前較常見的系統(tǒng)有幾種類型,一種是一些國外開發(fā)的樓宇控制系統(tǒng),如西門子蘭吉爾的$6

26、00 APOGEE大廈管理系統(tǒng)、Honeywell的EXCEL 5000、江森的METASYS等,以及國內(nèi)開發(fā)的其他一些樓宇控制系統(tǒng),其中一般都包括了空調(diào)控制子系統(tǒng)。這些系統(tǒng)大多采用分布式多層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),由現(xiàn)場控制器,各級工作站和網(wǎng)關等組成。這類系統(tǒng)往往偏重于設備的運行監(jiān)控管理,而且功能較固定,同時造價會較高。另一種類型是一些為特定項目開發(fā)的系統(tǒng),一般由一些專用的控制器、單片機、工控機等組成,這類系統(tǒng)雖然成本較低,但往往通用性不夠強,系統(tǒng)的開放性不夠。按照目前的技術條件和發(fā)展趨勢,按開放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),采用市場上較常用的一些軟/I埂件構(gòu)成系統(tǒng)是一種較好的選擇。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上可以采用多層計算器網(wǎng)絡,現(xiàn)場

27、設備可以采用PLC等通用的控制器進行就地控制,同時通過操作站、管理計算機對現(xiàn)場控制器(PLC進行實時的監(jiān)督和優(yōu)化調(diào)整,共同構(gòu)成一個分布式的測控網(wǎng)絡。上位機、管理計算機的控制軟件和人一機界面可以采用一些通用的工業(yè)組態(tài)軟件如FIX32、InTouch等商業(yè)軟件包進行二次開發(fā),也可以用VisuaC+、Vi suaBasi c、Borland C+Builder等通用的軟件快速開發(fā)平臺進行開發(fā)。數(shù)據(jù)庫可以采用較流行的數(shù)據(jù)庫軟件,如0racle、SQL Server、Access等,計算機可以用商業(yè)計算機(PC或工業(yè)控制計算機(IPC。空調(diào)控制系統(tǒng)既可以通過I/O點的擴展將其它機電設備的監(jiān)控包括近來,也

28、可以通過網(wǎng)關與其它獨立的控制系統(tǒng)互相通訊,比較理想的方式是空調(diào)控制系統(tǒng)與其它控制系統(tǒng)在整個智能樓宇系統(tǒng)的信息管理級中通過實時數(shù)據(jù)庫進行集成,共同構(gòu)筑一個分布式的測控網(wǎng)絡。中央空調(diào)節(jié)能控制工程系統(tǒng)集成的實施,應該以系統(tǒng)工程觀點抓住四個主要環(huán)節(jié):系統(tǒng)集成商或工程承包商選擇、系統(tǒng)總體設計、工程管理和系統(tǒng)的運行維護。系統(tǒng)的總體設計是系統(tǒng)集成的必要條件,在系統(tǒng)集成時應綜合考慮中央空調(diào)控制系統(tǒng)與其它設備監(jiān)控系統(tǒng)之間的功能與工程界面、合理配置、優(yōu)化總體設計,以充分利用各子系統(tǒng)的軟、硬件優(yōu)勢,使系統(tǒng)成為一個中央綜合管理系統(tǒng),各子系統(tǒng)則集中監(jiān)測控制各種現(xiàn)場設備,成為集現(xiàn)場信息管理與設備控制融為一體的分布式管理監(jiān)

29、控系統(tǒng)。同時,應充分重視空調(diào)控制系統(tǒng)與其它設備控制系統(tǒng)之間的工程界面的確定,所謂工程界面就是各子系統(tǒng)之間、設備之間的接口與界面的劃分,使其不同系統(tǒng)和產(chǎn)品之間接口、通訊、信息的規(guī)范化、標準化,以致相互之間能“對話”,或者具有互操作性,在工程實施過程應包括如下幾方面內(nèi)容:1、系統(tǒng)設計界面的確定;2、各子系統(tǒng)設備、材料、軟件供應界面的確定;3、系統(tǒng)的技術接口界面的確認;4、系統(tǒng)施工界面的確定。工程界面的確定是系統(tǒng)集成的充分條件,在一套樓宇智能系統(tǒng)中,不僅各子系統(tǒng)是一門專業(yè),而且每個子系統(tǒng)又與其他專業(yè)相關,因此工程界面的確定就可以明確各子系統(tǒng)的功能及相應之間接口界面,各供應商(或工程承包商的職責,否則

30、將會導致系統(tǒng)集成的失敗。實質(zhì)上工程界面的確定是各系統(tǒng)的紐帶,集成系統(tǒng)如果沒有紐帶將變?yōu)楠毩⒎稚⒌淖酉到y(tǒng),工程界面的確定貫徹于設備選型、系統(tǒng)設計、施工、工程管理及系統(tǒng)維護的全部過程,是系統(tǒng)集成的基本保證。在中央空調(diào)節(jié)能控制工程中,一般應按一定原則進行分工。3.3 設計依據(jù)中央空調(diào)節(jié)能控制工程涉及許多技術標準及規(guī)范,如產(chǎn)品標準和規(guī)范;工程標準和規(guī)范;驗收標準和規(guī)范等中華人民共和國有關條例及規(guī)范,包括有;民用建筑電氣設計規(guī)范(JBJ/T1692智能建筑設計標準(GB/T一5031 4-2000電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范(GBJ232-92建筑設計防火規(guī)范(GBJl68799修訂火災自動報警系統(tǒng)設

31、計規(guī)范(GBJll692商用建筑線纜標準(EIA/TIA一568A信息技術互連國際標準(ISO/IECll80l一95高層民用建筑設計防火規(guī)范(GB5004595 1999版中國采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范(GBJl987 1997版通風與空調(diào)工程施工及驗收規(guī)范(GB5024397通風空調(diào)工程質(zhì)量檢驗評定標準(GBJ30488火災自動報警系統(tǒng)安裝使用規(guī)范(中國工程標準化委員會標準工業(yè)企業(yè)通信設計規(guī)范(GBJ4281電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范(GBll23292電子計算機機房設計規(guī)范(GB50174933.4 本章小結(jié)本章主要說明了中央空調(diào)節(jié)能控制工程的意義和特點,并具體說明了一般系統(tǒng)配置的主

32、要原則和總體結(jié)構(gòu),目前常見的系統(tǒng)集成形式,并提出了在軟、硬件選擇方面的一些傾向性意見。最后說明了中央空調(diào)節(jié)能控制工程應該遵循的一些設計依據(jù)。在下一章,將根據(jù)前面幾章所敘述的中央空調(diào)系統(tǒng)的控制特點,節(jié)能的主要途徑和工程的設計原則和結(jié)構(gòu),采用合適的軟、硬件針對中山古鎮(zhèn)燈飾廣場的中央空調(diào)系統(tǒng)進行具體的方案設計。4 智能控制理論的應用4.1智能控制理論智能控制是控制理論、人工智能(AI和計算機科學相結(jié)合的產(chǎn)物。智能控制系統(tǒng)是在控制論、信息論、人工智能、仿生學、神經(jīng)生理學及計算機科學發(fā)展的基礎上逐漸形成的一類高級信息與控制系統(tǒng)。結(jié)合具體的工業(yè)生產(chǎn)過程,各種智能控制系統(tǒng)正在發(fā)揮巨大的經(jīng)濟和社會效益。智能控

33、制與智能自動化技術是眾多學科和工程技術之集成。一方面,包括經(jīng)典控制理論及現(xiàn)代控制理論在內(nèi)的傳統(tǒng)控制理論與技術無法滿足工業(yè)及人類生活中日益復雜的控制與自動化要求:而另一方面,在計算機科學技術地推動下,人工智能科學與技術取得巨大進展。在此情況下,智能控制與智能自動化技術產(chǎn)生了,并逐漸發(fā)展起來。隨著智能控制研究的深入和應用的擴大,智能控制具有三元結(jié)構(gòu)(自動控制-人工智能-運籌學、四元結(jié)構(gòu)(自動控制-人工智能-運籌學-信息論以及多元結(jié)構(gòu)(自動控制-人工智能-運籌學-信息論-計算機-生物學等,其理論體系也日趨龐大,其中模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡和專家系統(tǒng)就是三種典型的智能控制方法。4.2模糊控制一般來講,模

34、糊控制理論研究的核心問題在于如何解決模糊控制中關于穩(wěn)定性和魯棒分析、系統(tǒng)的設計方法(包括規(guī)則的獲取和優(yōu)化、隸屬函數(shù)的選取等、控制系統(tǒng)的性能(穩(wěn)態(tài)精度、抖動及積分飽和度等的提高等問題,這己成為模糊控制研究中的幾個公認的基本問題。其中,穩(wěn)定性和魯棒性問題的研究最為熱烈,從早期基于模糊控制器的“多值繼電器”等價模型的描述函數(shù)分析法,擴展到相平面法、關系矩陣分析法、圓判據(jù)、Lyapunov穩(wěn)定性理論、超穩(wěn)定理論、基于滑模控制器的比較法、模糊穴一穴映射及中央空調(diào)電氣控制系統(tǒng)設計數(shù)值穩(wěn)定性分析方法等非線性理論方法。設計方法的研究也倍受關注,主要表現(xiàn)在對規(guī)則的在線學習和優(yōu)化、隸屬函數(shù)參數(shù)的優(yōu)化修正等應用了多

35、種思想,如最優(yōu)控制的二次型性能指標、自適應、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法等思想。穩(wěn)態(tài)性能的改善一直受到模糊控制學者的關注。4.3 智能控制在中央空調(diào)的應用智能控制在中央空調(diào)的應用智能控制在中央空調(diào)的應用智能控制在中央空調(diào)的應用智能控制在中央空調(diào)的應用智能控制在中央空調(diào)的應用模糊控制FLC(Fuzzy Logi c Contr01是人工智能領域中形成最早、應用最廣泛的一個重要分支,適合于結(jié)構(gòu)復雜且難以用傳統(tǒng)理論建模的問題。模糊控制是基于規(guī)則的智能控制,以模糊數(shù)學為基礎,主要由四個基本部件組成,即模糊化接口、知識庫、決策邏輯單元、去模糊接口。模糊控制器的控制思路是將中央空調(diào)系統(tǒng)的的狀態(tài)參數(shù)作為輸入,輸出的是

36、空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行命令。在空調(diào)系統(tǒng)的過程控制中,由于控制對象的時滯、時變和非線性的特征比較明顯,導致控制參數(shù)不易在線調(diào)節(jié),而FLC卻能較好的適應這些特征,因此引起了空調(diào)領域的普遍關注,目前已經(jīng)成功地應用到家用空調(diào)器上。日本、西歐等發(fā)達國家在這一領域處于領先水平。常規(guī)的模糊控制器有許多不足之處,比如系統(tǒng)的上升特性不理想,超調(diào)大,調(diào)節(jié)時間長,甚至產(chǎn)行振蕩,抗干擾能力差,穩(wěn)態(tài)誤差大,產(chǎn)生這些缺點的主要原因是常規(guī)的模糊控制器在結(jié)構(gòu)上過于簡單,在設計過程中也有許多主觀因素,而且一旦模糊規(guī)則確定就不再變化等。隨著模糊控制技術在空調(diào)器中應用研究的不斷深入,在控制目標方面從早期的溫度控制發(fā)展到以PMV(Predi

37、Cted Mean rote作為控制基準;在控制策略方面從基于查詢表方法的簡單模糊控制發(fā)展到與其它人工智能領域相結(jié)合的智能模糊控制。為了提高控制器的控制效果,適應過程參數(shù)的變化對控制系統(tǒng)的要求,出現(xiàn)了在線調(diào)整模糊控制參數(shù)的自適應、自組織模糊控制器等。如在日本已經(jīng)出現(xiàn)了基于遺傳算法的模糊空調(diào)器、模糊神經(jīng)元控制的空調(diào)系統(tǒng)等。4.4 本章小結(jié)智能控制不僅利用了控制理論知識,還利用了行業(yè)專家、控制工程師和操作人員的知識和經(jīng)驗,模仿了人的直覺推理,適合像中央空調(diào)這樣難于建模、工況經(jīng)常變化但具有控制和操作人員豐富經(jīng)驗的控制過程。本章主要簡介了模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)這幾種智能控制的特點和它們在中央

38、空調(diào)控制中的一些應用狀況,說明了智能控制是很適合應用在中央空調(diào)控制的一種新型控制策略。5 系統(tǒng)主要硬件、軟件及部分設備參數(shù)說明本文以中山古鎮(zhèn)燈飾廣場的中央空凋系統(tǒng)為實例,根據(jù)當前中央空調(diào)智能控制工程的配置原則、總體結(jié)構(gòu)及主要技術指標,結(jié)合中山古鎮(zhèn)燈飾廣場的實際要求,按照有關設計依據(jù)進行了方案設計,并講述了該項目設計的思路、步驟和具體的設計內(nèi)容。5.1 需求分析要求對燈飾廣場的通風、空調(diào)設備的運行及開關狀態(tài)實行全時間的自動監(jiān)測,并根據(jù)室內(nèi)冷負荷需求確定冷源系統(tǒng)的主機運行臺數(shù),并對空調(diào)引風機、閥門進行變頻變量控制,同時收集、記錄、保存及管理有關系統(tǒng)的重要信息及數(shù)據(jù),達到提高運行效率,節(jié)能,節(jié)省人力

39、,安全延長設備壽命的目的。空調(diào)設備主要包括:計算機1臺西門子PLC S7-200 CPU226 1臺配套6只EM235模擬量擴展模塊西門子變頻器MM440 2臺離心風機2臺電動蝶閥4只(配套FXS閥位指示器冷卻水泵1臺冷凍劑壓縮機1臺電流型溫濕度變送器LTM8701-TR 4臺熱電偶變送器4臺電加熱器1臺加濕器1臺紫金橋組態(tài)軟件西門子PLC編程軟件5.2 主要硬件設備簡介中央監(jiān)控計算機采用組裝高性能計算機,有良好的環(huán)境適應性,具備對復雜數(shù)據(jù)高速計算的能力,能夠?qū)嵤┍O(jiān)控的整套機組的運行工況,并能保證長期穩(wěn)定的運行,基本配置如下:CPU:Intel core i7 3960X主板:華碩Extrem

40、e LGA2011內(nèi)旋:16G硬盤:1TB系統(tǒng):windows sever 2008 圖5.1 S7-200 CPU226CPU226型PLC外型如圖5.1所示,其輸入、輸出、CPU、電源模塊均裝設在一個基本單元的機殼內(nèi),是典型的整體式結(jié)構(gòu)。當系統(tǒng)需要擴展時,選用需要的擴展模塊與基本單元連接。圖中S7-200PLC外型底部端子蓋下是輸入量的接線端子和為傳感器提供的24V 直流電源端子。基本單元前蓋下有工作模式選擇開關、電位器和擴展I/O連接器,通過扁平電纜可以連接擴展I/O模塊。西門子整體式PLC配有許多擴展模塊,如數(shù)字量的I/O擴展模塊、模擬量的I/O擴展模塊、熱電偶模塊、通信模塊等,用戶可

41、以根據(jù)需要選用,讓PLC的功能更強大。CPU226的主機共有24個輸入點(I0.0I0.7、I1.0I1.7、I2.0I2.7和16個輸出點(Q0.0Q0.7,Q1.0Q1.7。CPU226輸入電路采用了雙向光電耦合器, 24V直流極性可任意選擇,系統(tǒng)設置1M為輸入端子(I0.0I1.4的公共端,2M為(I1.5I2.7輸入端子的公共端。CPU226的16個輸出端從Q0.0Q0.3共用1M和1L公共端,Q0.4Q1.0共用2M和2L公共端,Q1.1Q1.7共用3M和3L公共端,在公共端上需要用戶連接適當?shù)碾娫?為PLC的負載服務。CPU226 PLC有6個高速計數(shù)脈沖輸入端(I0.0 I0.5

42、,最快的響應速度為30KHz用于捕捉比CPU掃描周期更快的脈沖信號. CPU226 PLC 有2個高速脈沖輸出端(Q0.0,Q0.1,輸出頻率可達20KHz,用于PTO(高速脈沖束和PWM(寬度可變脈沖輸出高速脈沖輸出。模擬電位器用來改變特殊寄存器(SM28,SM29中的數(shù)值,以改變程序運行時的參數(shù),如定時器、計數(shù)器的預置值,過程量的控制參數(shù)。存儲卡該卡位可以選擇安裝擴展卡。擴展卡有EEPROM存儲卡,電池和時鐘卡等模塊。存儲卡用于用戶程序的拷貝復制。在PLC通電后插此卡,通過操作可將PLC中的程序裝載到存儲卡。當卡已經(jīng)插在基本單元上,PLC通電后不需任何操作,卡上的用戶程序數(shù)據(jù)會自動拷貝在P

43、LC中。利用這一功能,可對無數(shù)臺實現(xiàn)同樣控制功能的CPU22X系列進行程序?qū)懭搿Ｃ看瓮娋蛯懭胍淮?所以在PLC運行時,不要插入此卡。電池模塊用于長時間保存數(shù)據(jù),使用CPU226內(nèi)部存儲電容數(shù)據(jù)存儲時間達190小時,而使用電池模塊數(shù)據(jù)存儲時間可達200天。 圖5.2 MICROMASTER 440如圖5.2是用于控制三相交流電動機速度和轉(zhuǎn)矩的變頻器。本系列有多種號,額定功率范圍從120w到200kw(恒定轉(zhuǎn)矩(CT控制方式,或者可達250kW(可變轉(zhuǎn)矩(VT控制方式,供用戶選用。本變頻器由微處理器控制,并采用具有現(xiàn)代先進技術水平的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT作為功率輸出器件。因此,它們具有很高

44、的運行可靠性和功能的多樣性。采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術,可使電動機低噪聲運行。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。MICROMASTER440具有缺省的工廠設置參數(shù),它是給數(shù)量眾多的可變速控制系統(tǒng)供電的理想變頻傳動裝置。由于變頻器具有全面而完善的控制功能,在設置相關參數(shù)以后,它也可用于更高級的電動機控制系統(tǒng)。MICROMASTER440既可用于單獨傳動系統(tǒng)。主要特性有:易于安裝對控制信號的響應是快速和可重復的對控制信號的響應是快速和可重復的參數(shù)設置的范圍很廣,確保它可對廣泛的應用對象進行配置具有多個繼電器輸具有多個模擬量輸出(020mA6 個帶隔離的數(shù)字輸入,并可切換

45、可NPN/PNP 接線2 個模擬輸入:ADC1:010V,020mA 和-10 至+10V, ADC2:010V,020mA模塊化設計,配置非常靈活開關頻率高(傳動變頻器可到16kHz,因而電動機運行的噪音低詳細的變頻器狀態(tài)信息和完整的信息功能4-72 型離心式通風機可輸送空氣和其他不自燃的、對人體無害的、對鋼材無腐蝕性的氣體。氣體內(nèi)不允許有粘性物質(zhì),所含塵土及硬質(zhì)顆粒物不大于150mg/m3。氣體溫度不得超過80。C。該風機具有良好的氣動性能,葉輪、皮帶輪均經(jīng)嚴格的靜、動平衡較正,故運轉(zhuǎn)平衡、振動小、效率高、壽命長等特點。廣泛適用于工礦企業(yè)、大型建筑物、賓館酒樓等室內(nèi)通風換氣排煙。基本參數(shù):

46、額定電壓:380V額定電流:5A額定轉(zhuǎn)速:2900r/min額定頻率:50Hz額定功率:15kw標準流量:7728-15445m3/ 全壓:3187-2019pa 圖5.3 電動蝶閥隨著電動閥門的發(fā)展目前國內(nèi)外有很多知名企業(yè),現(xiàn)在電動蝶閥在實際應用中越來越廣泛在技術,產(chǎn)品以卓越的品質(zhì)和完善的售后服務贏得廣大客戶青睞,連接方式主要有:法蘭式和對夾式。是工業(yè)自動化控制領域中的重要執(zhí)行單元。屬于電動閥門和電動調(diào)節(jié)閥中的一個品種。廣泛用于紡織、電站、石油化工、供熱制冷、制藥、造船、冶金、輕工、環(huán)保等領域。該產(chǎn)品可用做管道系統(tǒng)的切斷閥,控制閥和止回閥。完整的手動控制裝置,電動或氣動傳動裝置,可以滿足不同

47、工況具體條件。符合最嚴格的質(zhì)量要求,能夠非常持久的應用。特別是在冶金鋼鐵,船舶行業(yè),有著非常高的知名度。電動蝶閥適用于需要流量調(diào)節(jié)的場合。由于蝶閥在管路中的壓力損失比較大,大約是閘閥的三倍,因此在選擇蝶閥時,應充分考慮管路系統(tǒng)受壓力損失的影響,還應考慮關閉時蝶板承受管道介質(zhì)壓力的堅固性。此外,還必須考慮在高溫下彈性閥座材料所承受工作溫度的限制。蝶閥的結(jié)構(gòu)長度和總體高度較小,開啟和關閉速度快,且具有良好的流體控制特性,蝶閥的結(jié)構(gòu)原理最適合制作大口徑閥門。當要求蝶閥作控制流量使用時,最重要的是正確選擇蝶閥的尺寸和類型,使之能恰當?shù)亍⒂行У毓ぷ鳌Ｖ芯€蝶閥通常,在節(jié)流、調(diào)節(jié)控制與泥漿介質(zhì)中,要求結(jié)構(gòu)長

48、度短,啟閉速度快(1/4轉(zhuǎn)。低壓截止(壓差小,推薦選用蝶閥。在雙位調(diào)節(jié)、縮口地通道、低噪聲、有氣穴和氣化現(xiàn)象,向大氣少量滲漏,具有磨蝕性介質(zhì)時,可以選用蝶閥。在特殊工況條件下節(jié)流調(diào)節(jié),或要求密封嚴格,或磨損嚴重、低溫(深冷等工況條件下使用蝶閥時,需使用特殊設計金屬密封帶調(diào)節(jié)裝置地三偏心或雙偏心地專用蝶閥。電動蝶閥具有以下特性:在高溫高壓工況下,仍具有穩(wěn)定的密封性能.它的特殊密封系統(tǒng)可保證從超低溫至超高溫各溫度范圍都具有較高的密封性能三維偏心密封系統(tǒng)加之人優(yōu)化的設計,使閥門開啟阻力小.蝶板密封面為一向上凸起的錐形,開啟時蝶板圓周面上的各點同時完成脫離密封圈,固體物不易在密封面上堆積.閥門關閉過程

49、通過密封圈的彈性受壓來完成,蝶板與密封圈之間不存在相卡現(xiàn)象.閥門的密封性能不受溫度變化的影響.閥桿軸徑密封采用石墨壓制成形密封圈.綜上所述確保了零泄漏,金屬密封加上在火災前,中,后均為零泄漏,故是本質(zhì)火災安全型.工作電源通常有:AC220V,AC380V等。輸入信號:4-20mA 或0-10v等弱電信號。由調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行機構(gòu)和閥桿連接調(diào)試好以后;以電能作為驅(qū)動力來驅(qū)動硬密封蝶閥閥板,作0-90°部分回轉(zhuǎn)運動。接收工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的4-20mA信號來精確控制閥門開度,從而達到流量、溫度、壓力等不同工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)和控制。電流輸出溫濕度變送器系列是諸如圖書館、檔案館、超市、生產(chǎn)車間、工業(yè)

50、自動化、暖通空調(diào)、醫(yī)藥化工、通訊機房、環(huán)境監(jiān)測、潔凈廠房、智能樓宇、電信基站等環(huán)境應用的理想解決方案。選用高質(zhì)量集成式數(shù)字濕度傳感器作探頭,保證了變送器優(yōu)良的長期穩(wěn)定性、低延滯性、以及強抗化學污染能力,這種變送器還具有極優(yōu)的可重復性使用,維護方便,集成數(shù)字溫濕度傳感器可免校準快速更換,而且成本較低。典型應用:醫(yī)藥化工通訊機房HV AC暖通空調(diào)、環(huán)境監(jiān)測電信基站圖書、檔案館吧、潔凈廠房智能樓宇超市、生產(chǎn)車間特點:極優(yōu)的性價比,適用不同使用環(huán)境長期穩(wěn)定性好,使用場合靈活易維護,傳感器探頭可免校準快速更換技術參數(shù):供電電源:15-36VDC相對濕度:0-100%RH濕度傳感器:濕敏電容濕度信號輸出:

51、4-20mA (兩線制精度:±2%RH(25 <±5%RH(-20-80溫度測量范圍:-25-+50溫度信號輸出:電流輸出4-20mA (兩線精度:±0.2熱電偶變送器是由基準源、冷端補償、放大單元、線性化處理、V/I轉(zhuǎn)換、斷偶處理、反接保護、限流保護等電路單元組成。它是將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢經(jīng)冷端補償放大后,再由線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差,最后放大轉(zhuǎn)換為420mA電流輸出信號。為防止熱電偶測量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故,變送器中還設有斷電保護電路。當熱電偶斷絲或接觸不良時,變送器會輸出最大值(28mA以使儀表切斷電源。基本參數(shù):輸出信號:4

52、-20ma直流信號基本誤差:0.5%接線方式:二線制工作電壓:24v允許負載電阻:500工作環(huán)境:-25-+805.3 紫金橋組態(tài)軟件簡介紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件是紫金橋公司在長期的工程實踐中逐步發(fā)展起來的一套計算機監(jiān)控系統(tǒng)。使用紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件,可以方便地構(gòu)造適應自己需要的“數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)”,在任何需要的時候把生產(chǎn)現(xiàn)場的信息實時地傳送到控制室,并且通過局域網(wǎng)和Internet,可以在任何地方訪問生產(chǎn)數(shù)據(jù),及時了解、評價生產(chǎn)情況和操作水平。紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件的基本功能是數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)交互。具體的說,數(shù)據(jù)通訊就是從現(xiàn)場獲取數(shù)據(jù)并將它們加工成可利用形式,把需要控制的信號通過計算機直接發(fā)送到現(xiàn)場

53、的執(zhí)行機構(gòu),這樣就建立了控制軟件所需的雙向連接。數(shù)據(jù)管理就是根據(jù)用戶的需要,對數(shù)據(jù)進行更深層次的加工,如量程變換、報警、統(tǒng)計、分析等。數(shù)據(jù)交互就是根據(jù)不同用戶的需求,把數(shù)據(jù)以不同的形式提交給用戶以實現(xiàn)交互,如現(xiàn)場操作工需要監(jiān)控,管理人員需要數(shù)據(jù)報表、工藝工程師要對數(shù)據(jù)進行分析等,紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件為不同的用戶提供了豐富的交互手段。紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件已經(jīng)在工程實踐中經(jīng)過長期的考驗,已經(jīng)廣泛應用于石油、化工、半導體、汽車、電力、機械、冶金、交通、樓宇自動化、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等多個行業(yè)和領域的過程控制、管理監(jiān)測、現(xiàn)場監(jiān)視、遠程監(jiān)視、故障診斷、企業(yè)管理、資源計劃等系統(tǒng)。系統(tǒng)組成:紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件主要

54、由工程管理器、開發(fā)系統(tǒng)、運行系統(tǒng)、服務器、I/O驅(qū)動程序、通信程序組件和Web服務器等部分組成。開發(fā)系統(tǒng)又分為客戶端和服務器兩個版本。下面簡單介紹一下它們的功能或作用:工程管理器工程管理器是整個系統(tǒng)的管理器,用于創(chuàng)建、刪除、備份、恢復、選擇當前工等。開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)系統(tǒng)是一個集成開發(fā)環(huán)境,可以進行系統(tǒng)的配置、組態(tài)。開發(fā)系統(tǒng)的客戶端版只能進行畫面組態(tài)、變量定義、腳本程序編輯及系統(tǒng)配置,但不能進行數(shù)據(jù)庫組態(tài)和IO驅(qū)動組態(tài)。開發(fā)系統(tǒng)的服務器版,除具有客戶端版的全部功能還具有數(shù)據(jù)庫組態(tài)和IO驅(qū)動組態(tài)功能。通常情況下,在紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件的應用至少需要一套開發(fā)系統(tǒng)服務器版,客戶端版則可以根據(jù)用戶的需要和工程

55、的實際情況進行自由選擇。運行系統(tǒng)運行系統(tǒng)是用戶開發(fā)出來的應用系統(tǒng)的結(jié)果顯示,可以與最終用戶(如現(xiàn)場操作人員等進行交互,提供流程圖顯示、趨勢顯示、報警顯示、輸出報表等多種數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式。服務器服務器是紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)處理核心,它一方面進行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理,如實時數(shù)據(jù)的處理、歷史數(shù)據(jù)存貯、報警處理、統(tǒng)計數(shù)據(jù)管理等,另一方面它還要為系統(tǒng)的其它組件提供數(shù)據(jù)服務,如運行系統(tǒng)、IO驅(qū)動程序、網(wǎng)絡通訊組件等提供各種服務。服務器支持分布式訪問,可以由多個數(shù)據(jù)庫組成分布組群。通信程序組件通信程序采用以太網(wǎng)(TCP/IP、電話撥號、串口等多種通訊介質(zhì)進行數(shù)據(jù)通訊,它是連接客戶端(客戶端開發(fā)系統(tǒng)、客戶端運行系統(tǒng)

56、和服務器(RealDB的橋梁,是構(gòu)成紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件分布式系統(tǒng)的重要組成部分I/O驅(qū)動程序I/O驅(qū)動程序是紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件與現(xiàn)場IO通訊的中介,它把不同的IO設備虛擬成邏輯設備,用戶不必關心設備與計算機通訊的具體協(xié)議,它負責把數(shù)據(jù)從現(xiàn)場設備采集到實時數(shù)據(jù)庫、并把控制指令下達到實際的物理設備。紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件提供了大量的常用IO驅(qū)動,包括常見DCS、PLC、板卡、智能儀表等多種IO設備。Web服務器Web服務器是為用戶提供Web服務的程序,用戶可以通過IE等標準瀏覽器來訪問紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件的數(shù)據(jù),從遠程查看工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù),及時了解工廠生產(chǎn)情況。6 中央空調(diào)控制過程6.1 模糊PID的建立中央空調(diào)的實際控制對象大多可用高階的微分方程來描述。但為了分析簡便,只要能滿足一定的控制精度,常用低階模型來近似描述控制對象的動態(tài)特性。而房間溫度作為系統(tǒng)的控制對象,根據(jù)能量守恒定律,可建立對象房間的微分方程,它是一個二階系統(tǒng),但在控制中往往用純遲延的階模型來代替,仿真結(jié)果表明,用帶遲延的一階模型來近視描述控制對象完全可以滿足實際應用的要求。將受控房間簡化為恒溫室,其經(jīng)驗傳遞函數(shù)為:G(S=0.386e0.46s4.6s+1當系統(tǒng)中無PID時系統(tǒng)的輸入相應曲線如圖6.1,無P