中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案

引言

樓宇自動化系統(tǒng)中中央空調(diào)子系統(tǒng)占有重要的地位，目前中

央空調(diào)系統(tǒng)的自動化實(shí)現(xiàn)方式很多，有采用單片機(jī)，接口采用

RS485,現(xiàn)場總線或者以太網(wǎng)，能實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能；還

有采用PLC,比如西門子的S7-200實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。目前

單片機(jī)種類很多，能實(shí)現(xiàn)本采集監(jiān)控功能的芯片選擇范圍也較廣,

比如MEGA系列,freescale系列等，另外高端的芯片本身帶有豐富

的接口，實(shí)現(xiàn)更加方便，但是成本較高，另外基于PLC的中央空調(diào)

監(jiān)控系統(tǒng)成本瓶頸限制了其進(jìn)一步的推廣。所以開發(fā)一套低成本、

高可靠性的中央空調(diào)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是很有必要的。

中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)是一套工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。利用此系統(tǒng)，可以通過電腦對中

夬空調(diào)的主機(jī)和管道系統(tǒng)的各類參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)包

括：空調(diào)冷源監(jiān)控、空調(diào)機(jī)組監(jiān)控、新風(fēng)機(jī)組監(jiān)控、風(fēng)機(jī)盤管監(jiān)控、膨脹水箱

高、低水位監(jiān)測報警和屋頂排氣風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)控制等。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用模塊化可編程控制器(PLC)進(jìn)行設(shè)計，使用人機(jī)界面進(jìn)行集中

操作，保證系統(tǒng)的安全、可靠、連續(xù)運(yùn)行。整個監(jiān)控系統(tǒng)由可編程控制器(PLC)、

監(jiān)控電腦和數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)(TCP/IP以太網(wǎng))組成。

下圖為中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

三、系統(tǒng)設(shè)計思路

目前的中央空調(diào)系統(tǒng)按輸送介質(zhì)主要有以下三類：空氣，水和

冷凝劑，所以相應(yīng)的中央空調(diào)系統(tǒng)主要分為風(fēng)管系統(tǒng)、冷熱水系統(tǒng)

和制冷劑系統(tǒng)。木方案主要適用對象是冷熱水系統(tǒng)。冷熱水系統(tǒng)分

主機(jī)和風(fēng)機(jī)盤管，主要工作原理是通過室外主機(jī)產(chǎn)生出空調(diào)的冷

熱水，由管道系統(tǒng)送至室內(nèi)的各末端裝置，在末端處冷熱水與室內(nèi)

空氣進(jìn)行熱量交換，產(chǎn)生冷熱風(fēng)，從而消除房間空調(diào)負(fù)荷。冷熱水

空調(diào)系統(tǒng)的末端通常都裝有風(fēng)機(jī)盤管，風(fēng)機(jī)盤管的控制原理采用

溫控器加電動閥結(jié)構(gòu)，如圖1示。所以可以通過調(diào)節(jié)末端風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速

來調(diào)節(jié)送入室內(nèi)的冷熱量，由此可見，此種系統(tǒng)的特點(diǎn)是可以對各

個末端（房間進(jìn)行）單獨(dú)的控制和調(diào)節(jié)。

室內(nèi)溫度可由設(shè)于每臺風(fēng)機(jī)盤管回水支管上與各房間內(nèi)的溫

度傳感器連鎖的電動三通閥調(diào)節(jié)，亦可由風(fēng)機(jī)盤管三速開關(guān)調(diào)節(jié)。

圖1風(fēng)機(jī)盤管控制原理圖

對該風(fēng)機(jī)盤管(如圖2所示)的介紹：

(1)系統(tǒng)控制……溫度控制器放在溫度需要調(diào)節(jié)的房間內(nèi)，它

具有ON/OFF兩個通斷狀態(tài)，可以直接控制系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉。

(2)溫度控制溫度控制器上設(shè)有溫度設(shè)定按鈕，在溫控器

內(nèi)有兩對觸電，夏季動作時將溫度控制器選擇開關(guān)撥到“COOL”

檔，對盤管供應(yīng)冷凍水，當(dāng)溫度控制低于設(shè)定值時，其中一對觸電

斷開，電動閥失電；當(dāng)房間溫度高于設(shè)定值時，另一對觸點(diǎn)閉合,

電動閥得電；反之，在冬季運(yùn)作時，將溫控器選擇開關(guān)撥到

“HEAT”檔，對盤管供應(yīng)熱水，當(dāng)房間溫度高于設(shè)定值時，電動閥

其中一對觸點(diǎn)斷開，電動閥失電，當(dāng)房間溫度低于設(shè)定值時，另一

對觸點(diǎn)閉合，電動閥得電，從而使房間萬溫度在冬夏季維持在一定

的范圍內(nèi)。

(3)電動閥控制……電動閥的動作直接受溫控器的控制，電動

閥得電時，閥門開啟，向風(fēng)機(jī)盤管供應(yīng)冷熱水；失電時，電動閥斷

開。從而使溫度控制在一定的范圍之內(nèi)。

(4)風(fēng)機(jī)控制.....當(dāng)溫控器處于“ON”狀態(tài)時，可以通過另

一組轉(zhuǎn)換開關(guān)對風(fēng)機(jī)進(jìn)行高、中、低三檔調(diào)節(jié)。

圖2風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)器控制原理及動作

本系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)盤管的引線如圖3所示

圖3風(fēng)機(jī)盤管引線

本系統(tǒng)下位部分是由溫控器部分，采集器部分、中間站部分和

上位機(jī)監(jiān)控部分組成。

末端控制器（溫控器）采集下位的有效信號，如溫度值，空調(diào)

開關(guān)機(jī)狀態(tài)，空調(diào)的制冷制熱狀態(tài)以及風(fēng)機(jī)的風(fēng)檔，經(jīng)RS485串行

總線傳至采集器，采集器一方面負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，另一方面接收上

位機(jī)下傳的命令。

如果采集器數(shù)量較多的話，可以附加中間站，功能和采集器類

似，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和命令的傳達(dá)，如果是單棟樓的話中間站可以

不加以太網(wǎng)接口，就能實(shí)現(xiàn)單棟樓宇的中央空調(diào)的集中控制。如果

有多棟樓宇的話，中間站擴(kuò)展以太網(wǎng)接口模塊，實(shí)現(xiàn)多棟樓宇中央

空調(diào)的遠(yuǎn)程集中控制。

遠(yuǎn)程電腦當(dāng)作客戶端，采用可視化編程軟件VisualBasic實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。

四、系統(tǒng)組成

1、空調(diào)冷源系統(tǒng)

?監(jiān)測內(nèi)容：

?冷水機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)

O冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

O冷水機(jī)組冷凍水、冷卻水管水流狀態(tài)

O冷卻水供、回水溫度

O冷凍水供、回水溫度

O冷凍水供、回水壓差

O冷凍水總供水流量

O冷凍水供、回水管電動平衡閥瞬時開度

O冷水機(jī)組冷凍水、冷卻水供水閥開關(guān)

控制內(nèi)容：

(1)系統(tǒng)根據(jù)事先編制好的工作及節(jié)假日作息時間表自動啟停機(jī)組，并

自動累計機(jī)組運(yùn)行時間，提示定時維修；

(2)根據(jù)冷凍水供、回水溫度及總供水流量計算實(shí)際冷負(fù)荷，按冷水

機(jī)組額定制冷量，控制冷水機(jī)組運(yùn)行臺數(shù)，達(dá)到節(jié)能目的；

(3)根據(jù)冷水機(jī)組累計運(yùn)行時間，在不需要開啟全部冷水機(jī)組時，啟

動累計運(yùn)行時間最短的冷水機(jī)組，使設(shè)備處于均衡運(yùn)行狀態(tài)；

（4）為保證機(jī)組的安全可靠運(yùn)行，系統(tǒng)按以下順序進(jìn)行啟停：

啟動順序：冷卻塔進(jìn)水蝶閥一冷卻塔風(fēng)機(jī)一冷

卻水蝶閥一冷卻水泵一冷凍水蝶閥一冷凍水泵一延時

冷水機(jī)組；

停止順序：冷水機(jī)組一延時冷凍水泵一冷凍水蝶閥一冷卻水泵一冷卻水蝶

閥一冷卻塔風(fēng)機(jī)一冷卻塔進(jìn)水蝶閥；

（5）根據(jù)冷凍水供、回水總管壓差，調(diào)節(jié)旁通閥開度，保持冷凍水系

統(tǒng)壓力的穩(wěn)定；

（6）通過調(diào)整冷卻塔風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺數(shù)，使冷卻水供水溫度保持在設(shè)定

范圍內(nèi)；

（7）根據(jù)季節(jié)變化進(jìn)行冬夏季轉(zhuǎn)換。

2、空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)

?監(jiān)測內(nèi)容：

O空調(diào)機(jī)組送風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)

O空調(diào)機(jī)組過濾器阻塞狀態(tài)、提醒運(yùn)行操作人員及時清洗

?空調(diào)機(jī)組新風(fēng)溫、濕度

?空調(diào)機(jī)組回風(fēng)溫、濕度

O空調(diào)機(jī)組送風(fēng)溫、濕度

控制內(nèi)容:

（1）系統(tǒng)根據(jù)事先編制好的工作及節(jié)假日作息時間表自動啟停機(jī)

組，并自動累計運(yùn)行時間，提示定時維修；

（2）根據(jù)室內(nèi)外空氣狀況，調(diào)節(jié)新、回風(fēng)閥開度，合理利用新風(fēng)，節(jié)

約能源；

（3）根據(jù)回風(fēng)溫度，自動調(diào)節(jié)表冷器/加熱器的冷/熱水閥開度，使回

風(fēng)溫度控制在設(shè)定值；

（4）根據(jù)回風(fēng)濕度，自動調(diào)節(jié)加濕閥的開關(guān)，滿足室內(nèi)濕度要求；

（5）在北方地區(qū)冬季氣候寒冷，為防止空調(diào)機(jī)組盤管受凍，在表冷器

后端設(shè)置防凍開關(guān)，當(dāng)溫度低于一定值（一般設(shè)定為5。0時報

警，并自動停止風(fēng)機(jī)，關(guān)閉新風(fēng)閥，全部打開熱水閥，以防盤管

凍裂；

3、（6）新風(fēng)閥與送風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖，風(fēng)機(jī)停止時自動關(guān)閉新風(fēng)閥。

4、新風(fēng)機(jī)組系統(tǒng)

?監(jiān)測內(nèi)容：

?新風(fēng)機(jī)組新風(fēng)溫、濕度

?新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)溫、濕度

?新風(fēng)預(yù)加熱器后端溫度

?過濾器阻塞狀態(tài)，提醒運(yùn)行操作人員及時清洗

?送風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)

控制內(nèi)容：

（1）系統(tǒng)根據(jù)事先編制好的工作及節(jié)假口作息時間表自動啟停機(jī)組，

并自動累計運(yùn)行時間，提示定時維修；

（2）根據(jù)新風(fēng)預(yù)加熱器后端溫度，自動調(diào)節(jié)新風(fēng)預(yù)加熱器熱水閥開度,

使該溫度控制在設(shè)定值；

（3）根據(jù)送風(fēng)溫度，自動調(diào)節(jié)表冷器/加熱器的冷/熱水閥開度，使送

風(fēng)溫度控制在設(shè)定值；

（4）根據(jù)送風(fēng)濕度，自動調(diào)節(jié)加濕閥開關(guān)，使送風(fēng)濕度控制在設(shè)定值;

（5）北方地區(qū)冬季氣候寒冷，為防止風(fēng)機(jī)盤管受凍，在表冷器后端設(shè)

置防凍開關(guān)，當(dāng)溫度低于一定值（一般設(shè)定為5。0時報警，并自動停止風(fēng)

機(jī)，關(guān)閉新風(fēng)閥，全部打開熱水閥，以防盤管凍裂；

（6）新風(fēng)閥與風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖，風(fēng)機(jī)停止時自動關(guān)閉新風(fēng)閥；

（7）與消防系統(tǒng)聯(lián)鎖，發(fā)生火警時，風(fēng)機(jī)自藥J停機(jī)。

4.風(fēng)機(jī)盤管的控制

A、風(fēng)機(jī)盤管由溫控器控制：

B、風(fēng)機(jī)盤管的回水管上安裝開關(guān)二通閥

C、房間內(nèi)安裝溫控器

D、熱敏電阻測量房間溫度

E、帶延時功能，以防二通閥頻繁啟動

F、風(fēng)機(jī)的開/關(guān)功能

G、調(diào)節(jié)風(fēng)量高/中/低三檔風(fēng)量

H、可以任意調(diào)節(jié)溫度（10-30°C）

5.膨脹水箱高、低水位監(jiān)測報警

6.屋頂排氣風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)控制

屋頂排風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)監(jiān)控內(nèi)容：

A.風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)

B.風(fēng)機(jī)的手自動狀態(tài)顯示

C.風(fēng)機(jī)開關(guān)控制

五、系統(tǒng)功能簡介：

1.流程板仿真：以現(xiàn)場配置圖為背景，實(shí)時顯示各監(jiān)控點(diǎn)之?dāng)?shù)值與狀態(tài)。

并可點(diǎn)選進(jìn)入詳細(xì)資料。

2、走勢曲線圖：有實(shí)時曲線與歷史曲線，可放大和縮小，并可隨時打印

出來。

3、可串聯(lián)多臺溫濕度控制器，并可連結(jié)PLC以監(jiān)控各空調(diào)設(shè)備之狀態(tài)，構(gòu)

成完整的空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)。

4.可行分布式控制或集中式控制。

5.可作遠(yuǎn)距離監(jiān)控。

6.可在計算機(jī)上集中設(shè)置各監(jiān)控點(diǎn)之目標(biāo)值及警報上下限值。

7、實(shí)時警報：當(dāng)監(jiān)控值超過警報值時，計算機(jī)通過音效卡與音箱發(fā)生警

我聲，通知工作人員。

8、提供歷史警報及各監(jiān)控點(diǎn)PV值資料，以供查詢。

9、可利用網(wǎng)絡(luò)另行架設(shè)只觀不控的觀視站(ViewingNodes)o

設(shè)計單位：廣州萊安智能化系統(tǒng)開發(fā)有限公司