1、山東省電視臺(tái)機(jī)房群控節(jié)能自控系統(tǒng)介紹1、節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則我們通過(guò)配置系統(tǒng)的硬件和軟件，實(shí)現(xiàn)測(cè)量各類工藝、設(shè)備狀態(tài)的參數(shù)、設(shè)置并控制設(shè)備啟停、提供設(shè)備運(yùn)行報(bào)告等功能，運(yùn)用節(jié)能計(jì)算以及先進(jìn)的控制技術(shù)，達(dá)到節(jié)能的效果。主要從以下幾方面入手： 需求側(cè)管理 冷量計(jì)算以及冷量匹配運(yùn)行 最優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行點(diǎn)設(shè)定 實(shí)現(xiàn)節(jié)能自控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換； 對(duì)受控設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作； 系統(tǒng)方便、友好的修改、擴(kuò)展、檢測(cè)工具； 通過(guò)密碼保護(hù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全功能。 冷水機(jī)組監(jiān)控原理圖2、 系統(tǒng)方案方案說(shuō)明根據(jù)Honeywell CP系統(tǒng)的特點(diǎn)，一個(gè)搭配組中，冷凍機(jī)和相關(guān)蝶閥為一個(gè)程序組；冷凍泵冷卻泵分別為一個(gè)程序組；冷卻塔和相關(guān)

2、蝶閥為一個(gè)程序組；各程序組獨(dú)立運(yùn)行，分別由1個(gè)DDC控制器完成其控制邏輯。每個(gè)DDC獨(dú)立完成該組設(shè)備的啟停和故障切換控制，通過(guò)總線進(jìn)行DDC之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換，以實(shí)現(xiàn)啟停過(guò)程的順序控制和負(fù)荷控制。冷源系統(tǒng)冷源系統(tǒng)主要由制冷凍組，冷凍水泵，冷卻水泵，冷卻塔、等組成。冷源系統(tǒng)的控制即夏季的控制。冬季主要是供暖，夏季主要是制冷。夏季的制冷有兩種工況：小冷量工況和大冷量工況，在小冷量工況下只需要把已制冷的冷凍水，用冷凍泵打循環(huán)而不開(kāi)啟冷凍機(jī)。大冷量的工況是需要開(kāi)啟冷卻塔來(lái)進(jìn)行冷卻水調(diào)節(jié)。一、 夏季制冷控制 冷源機(jī)組的節(jié)能控制：監(jiān)控內(nèi)容監(jiān)控設(shè)備數(shù)量監(jiān) 控 內(nèi) 容冷凍機(jī)組 3臺(tái)程序最優(yōu)開(kāi)關(guān)控制 ，手自動(dòng)

3、狀態(tài) 運(yùn)行狀態(tài)，故障狀態(tài)，水流開(kāi)關(guān)冷凍水泵3臺(tái)程序最優(yōu)開(kāi)關(guān)控制, 運(yùn)行狀態(tài)，故障狀態(tài)， 手自動(dòng)狀態(tài)冷卻水泵12臺(tái)程序最優(yōu)開(kāi)關(guān)控制, 運(yùn)行狀態(tài)，故障狀態(tài)， 手自動(dòng)狀態(tài)冷卻塔3臺(tái)程序最優(yōu)開(kāi)關(guān)控制, 運(yùn)行狀態(tài)，故障狀態(tài)， 手自動(dòng)狀態(tài)n 啟停順序控制一、 無(wú)需冷卻塔的調(diào)峰制冷 冷凍水系統(tǒng)啟動(dòng)順序：冷凍機(jī)進(jìn)出口蝶閥冷凍水泵冷凍機(jī)。 冷凍水系統(tǒng)關(guān)機(jī)順序：冷凍機(jī)冷凍水泵冷凍機(jī)進(jìn)出口蝶閥（這樣的關(guān)機(jī)順序能最大限度利用剩余的冷源）。二、 需要冷卻塔調(diào)峰制冷冷凍水系統(tǒng)啟動(dòng)順序：冷卻塔進(jìn)出口蝶閥冷卻水泵冷卻塔風(fēng)機(jī)冷凍機(jī)進(jìn)出口蝶閥冷凍水泵冷凍機(jī)冷凍水系統(tǒng)關(guān)機(jī)順序：冷凍機(jī)冷凍水泵冷凍機(jī)進(jìn)出口蝶閥冷卻塔風(fēng)機(jī)冷卻水泵冷卻塔

4、進(jìn)出口蝶閥（這樣的關(guān)機(jī)順序能最大限度利用剩余的冷源）。注：不參與運(yùn)行的冷凍機(jī)進(jìn)出水閥處于關(guān)閉狀態(tài)。n 冷量匹配：自控系統(tǒng)根據(jù)冷凍水總供、回水溫度和總回水流量，計(jì)算整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷，根據(jù)所需的冷負(fù)荷，決定冷凍機(jī)組的投運(yùn)臺(tái)數(shù)，進(jìn)行冷量匹配。然后采用冷凍主機(jī)的壓縮機(jī)運(yùn)行的電流RLA為依據(jù)；加機(jī)時(shí)，若機(jī)組運(yùn)行電流與額定電流的百分比大于設(shè)定值90，并且持續(xù)1015分鐘，則開(kāi)啟另一臺(tái)機(jī)組。這種控制方式的好處是供水溫度控制精度高，在系統(tǒng)供水溫度尚未偏離設(shè)定溫度時(shí)，已加機(jī)了。減機(jī)時(shí)，每臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行電流與額定電流的百分比之和除以運(yùn)行機(jī)組臺(tái)數(shù)減1，如果得到的商小于設(shè)定值80，那么一臺(tái)機(jī)組就會(huì)關(guān)閉。例如3臺(tái)機(jī)組

5、運(yùn)行電流為滿負(fù)荷電流50%，80%75%，可以關(guān)閉一臺(tái)機(jī)組。通過(guò)冷負(fù)荷的計(jì)算來(lái)決定冷凍機(jī)組投運(yùn)臺(tái)數(shù)，比手動(dòng)控制最少可節(jié)省電能15-20%。n 輪換次序“先進(jìn)的先退，后進(jìn)的后退”“運(yùn)行時(shí)間少的優(yōu)先啟動(dòng)”“故障、手動(dòng)狀態(tài)的設(shè)備跳過(guò)運(yùn)行”n 冷水機(jī)組群控算法關(guān)鍵1）搭配判斷程序該系統(tǒng)共有4種類型主設(shè)備，冷凍機(jī)組、冷卻泵、冷凍泵、冷卻塔，按其水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，他們之可任意搭配而非一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，如任何一臺(tái)冷水機(jī)組可以和任何一臺(tái)冷卻泵、冷凍泵及冷卻塔搭配。搭配判斷程序按照最小運(yùn)行時(shí)間、故障判別原則和負(fù)荷計(jì)算完成主設(shè)備之間的搭配。每臺(tái)主設(shè)備都有一個(gè)啟動(dòng)和關(guān)機(jī)子程序，子程序執(zhí)行完全由搭配判斷程序控制。假如冷凍機(jī)組、

6、冷凍泵、冷卻塔、冷卻泵編號(hào)分別為A、B、C、D, 群控啟動(dòng)命令發(fā)出后搭配判斷程序自動(dòng)找出A（Tmin）、B( Tmin)、C( Tmin)、D( Tmin)設(shè)備（Tmin為運(yùn)行時(shí)間最少設(shè)備），然后按照預(yù)定順序分別激活其子程序D-C-B-A。PID調(diào)節(jié) P比例（P）控制 比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。 采樣期（sample Period:）：輸出值不會(huì)改變直到當(dāng)前采樣周期結(jié)束下一個(gè)采樣開(kāi)始。當(dāng)只有比例作用，I=D=0（作為對(duì)置的積分，微分常只是使用在采樣周期的誤差的一部分。輸出

7、值=P+I+D+DB=P+DB比例值設(shè)置過(guò)小：比例設(shè)定值輸入改變一點(diǎn)，都可以使得輸出值從往復(fù)循環(huán)，形成擺震。比例值設(shè)置過(guò)大：導(dǎo)致偏差變大，比例設(shè)定值改變很多，輸出值才改變一點(diǎn)，使得變頻器反應(yīng)變慢。積分（I）控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error，Error=（Input-Set Point）/10*100）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，

8、積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例(P)+積分(I)，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。I=積分作用S=采樣周期P=總周期P=I*S每個(gè)采樣周期里的輸出值的改變=（1/I）/Error微分（D）控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說(shuō)，在控

9、制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例(P)+積分(I)+微分(D)能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。 PID控制器的參數(shù)整定 對(duì)于壓差控制PID回路，一般采用PI調(diào)節(jié)。由于壓差是一個(gè)響應(yīng)比較快的測(cè)量參數(shù)，預(yù)設(shè)一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，比例帶=50,積分時(shí)間=0.5分，改變?cè)O(shè)定值，人為給出一個(gè)擾動(dòng)，觀察壓差參數(shù)的過(guò)渡過(guò)程曲線衰減比，根據(jù)曲線變化不斷修正PI值，反復(fù)該過(guò)程，直至衰減比

10、接近1/4位置。 冷凍水泵節(jié)能控制：通過(guò)壓差壓力控制冷凍水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，一臺(tái)冷凍水泵先啟動(dòng)，如果不能滿足壓力設(shè)定值，則自動(dòng)變頻（高頻率運(yùn)行）。如果還是不能滿足冷卻水進(jìn)出水溫差設(shè)定值，則第二臺(tái)水泵加入運(yùn)行，以此類推。如此時(shí)壓力仍然未到設(shè)定值，4臺(tái)水泵啟動(dòng)來(lái)加大流量，直到壓力設(shè)定值得以保證為止。當(dāng)末端負(fù)荷減少，流量過(guò)剩，也就是末端的壓差高于設(shè)定值時(shí)，減少臺(tái)數(shù)來(lái)維持壓差設(shè)定值。如果還有減少流量的需求，則自動(dòng)變頻（低頻率運(yùn)行）或關(guān)閉其中一臺(tái)水泵。 冷卻水泵節(jié)能控制：通過(guò)冷卻水的供回水溫差控制水泵的啟停臺(tái)數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，一臺(tái)冷卻水泵先啟動(dòng)，如果不能滿足冷卻水進(jìn)出水溫差設(shè)定值，則自動(dòng)變頻（

11、高頻率運(yùn)行）。如果還是不能滿足冷卻水進(jìn)出水溫差設(shè)定值，第二臺(tái)水泵加入運(yùn)行。當(dāng)末端負(fù)荷減少，供回水溫差變小，也就是供回水溫差小于設(shè)定值時(shí)，如果還有減少流量的需求，則自動(dòng)變頻（低頻率運(yùn)行）或關(guān)閉其中一臺(tái)水泵。 冷卻塔風(fēng)機(jī)節(jié)能控制： 當(dāng)冷卻塔的出水溫度高于設(shè)定點(diǎn)溫度時(shí)，一臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。但出水溫度低于設(shè)定點(diǎn)要求時(shí)，一臺(tái)維持出水溫度設(shè)定值，直至關(guān)閉所有風(fēng)機(jī)。 冷卻塔的出水溫度越低越好，這樣可以提高冷凍機(jī)組的COP值，提高冷水機(jī)組的運(yùn)行效率，一般設(shè)定是2830。在不同的室外溫濕度情況下，設(shè)定不同的冷卻塔出水溫度，來(lái)調(diào)節(jié)冷卻塔風(fēng)機(jī)運(yùn)行，以提高節(jié)能效果。 在水泵以及風(fēng)機(jī)增加臺(tái)數(shù)了減少臺(tái)數(shù)時(shí)，有以下原則：

12、“先進(jìn)的先退，后進(jìn)的后退”“運(yùn)行時(shí)間少的優(yōu)先啟動(dòng)”“故障、手動(dòng)狀態(tài)的設(shè)備逃過(guò)運(yùn)行” 圖形控制軟件冷凍機(jī)組啟動(dòng)后通過(guò)彩色圖形顯示，顯示不同的狀態(tài)和報(bào)警，顯示每個(gè)參數(shù)的值，通過(guò)鼠標(biāo)任意修改設(shè)定值，以達(dá)到最佳的工況，冷凍機(jī)組的每一點(diǎn)都有列表匯報(bào)，趨勢(shì)顯示圖，報(bào)警顯示設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切換到備用設(shè)備或另一個(gè)同類設(shè)備程序控制系統(tǒng)，目的是達(dá)到最低的能耗，最低的主機(jī)折舊根據(jù)程序或日程安排自動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)組根據(jù)使用的要求自動(dòng)切換機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間，累積每臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間最短的機(jī)組，使每臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間基本相等，目的是延長(zhǎng)冷凍機(jī)組使用壽命，節(jié)能自控系統(tǒng)通過(guò)接口把冷凍機(jī)組的內(nèi)部參數(shù)如電壓、電流、油壓、油溫、效率、制冷劑溫度等

13、，在工作站上顯示出來(lái)，在需要時(shí)，可通過(guò)打印機(jī)打印出來(lái)，就這大大減輕管理人員的抄表勞動(dòng)強(qiáng)度，也便于集中管理。 當(dāng)系統(tǒng)某個(gè)部件發(fā)生故障，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)即發(fā)出聲、光報(bào)警，通知檢修人員，提示檢修人員進(jìn)行檢修。通訊接口要求1、為滿足樓宇自控要求，制冷機(jī)系統(tǒng)需提供相關(guān)接口。下面附接口要求：序號(hào)設(shè)備名稱控制功能接口形式接口描述接口數(shù)量1集成接口要求通訊接口集成須確定接口協(xié)議（例如BACNET,Mudbus、OPC等），且無(wú)償向樓宇自控集成方開(kāi)放確定通信方式（例如TCP/IP、485等），需提供完整的地址對(duì)應(yīng)表，及通信參數(shù)（例如波特率、數(shù)據(jù)位、有無(wú)校驗(yàn)等）。1注：每組的接口均以上描述為準(zhǔn)。2、冷卻塔風(fēng)機(jī)BA接口要

14、求控制功能接口形式接口描述接口數(shù)量風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)無(wú)源干觸點(diǎn)向樓宇自控系統(tǒng)提供常開(kāi)觸點(diǎn)，斷開(kāi)為停止，閉合為啟動(dòng)，觸點(diǎn)電流容量1A。1風(fēng)機(jī)故障報(bào)警信號(hào)無(wú)源干觸點(diǎn)向樓宇自控提供常開(kāi)觸點(diǎn)，斷開(kāi)為正常，閉合為故障，觸點(diǎn)電流容量1A。1風(fēng)機(jī)啟停控制繼電器控制箱需在其控制回路中設(shè)計(jì)設(shè)備啟停觸點(diǎn)，配置相應(yīng)的24VAC繼電器并提供24VAC電源，樓宇自控系統(tǒng)向此繼電器提供1個(gè)無(wú)源干觸點(diǎn)信號(hào)，控制繼電器線圈吸合，以控制設(shè)備啟停。閉合時(shí)繼電器線圈通電為設(shè)備啟動(dòng)，斷開(kāi)時(shí)斷電為設(shè)備停止。1風(fēng)機(jī)手自動(dòng)狀態(tài)信號(hào)無(wú)源干觸點(diǎn)向樓宇自控系統(tǒng)提供繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)，斷開(kāi)為手動(dòng)，閉合為自動(dòng)，觸點(diǎn)電流容量1A。1注：每組的接口均以上描

15、述為準(zhǔn)。3、 冷凍泵、冷卻泵BA接口要求控制功能接口形式接口描述接口數(shù)量水泵運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)無(wú)源干觸點(diǎn)向樓宇自控系統(tǒng)提供常開(kāi)觸點(diǎn)，斷開(kāi)為停止，閉合為啟動(dòng)，觸點(diǎn)電流容量1A。1水泵故障報(bào)警信號(hào)無(wú)源干觸點(diǎn)向樓宇自控提供常開(kāi)觸點(diǎn)，斷開(kāi)為正常，閉合為故障，觸點(diǎn)電流容量1A。1水泵啟停控制繼電器控制箱需在其控制回路中設(shè)計(jì)設(shè)備啟停觸點(diǎn)，配置相應(yīng)的24VAC繼電器并提供24VAC電源，樓宇自控系統(tǒng)向此繼電器提供1個(gè)無(wú)源干觸點(diǎn)信號(hào)，控制繼電器線圈吸合，以控制設(shè)備啟停。閉合時(shí)繼電器線圈通電為設(shè)備啟動(dòng)，斷開(kāi)時(shí)斷電為設(shè)備停止。1水泵手自動(dòng)狀態(tài)信號(hào)無(wú)源干觸點(diǎn)向樓宇自控系統(tǒng)提供繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)，斷開(kāi)為手動(dòng)，閉合為自動(dòng)，觸點(diǎn)電流容量1A。1注：每臺(tái)水泵都預(yù)留接口，每組的接口均以上描述為準(zhǔn)。4、 制冷機(jī)BA接口要求 控制功能接口形式接口描述接口數(shù)量冷機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)無(wú)源干觸點(diǎn)向樓宇自控系統(tǒng)提供常開(kāi)觸點(diǎn)，斷開(kāi)為停止，閉合為啟動(dòng)，觸點(diǎn)電流容量1A。1冷機(jī)故障報(bào)警信