南通潔凈室的自動(dòng)控制系統(tǒng)
南通潔凈室的自動(dòng)控制系統(tǒng)：
本文介紹了潔凈室數(shù)字直接控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，并介紹了西門子公司APO GEE頂峰系統(tǒng)在通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用。
設(shè)計(jì)方案的確定是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。應(yīng)設(shè)置一套較完整的自動(dòng)監(jiān)控裝置，可設(shè)計(jì)成單個(gè)系統(tǒng)的測量、控制系統(tǒng)，也可設(shè)計(jì)成數(shù)字計(jì)算機(jī)控制和管理系統(tǒng)。如同DCS系統(tǒng)在化工、電力自控中的普通應(yīng)用，數(shù)字直接控制系統(tǒng)(DDC系統(tǒng))在樓宇自控中應(yīng)用是非常廣泛的，而且日趨成熟。
由于使用模塊化設(shè)計(jì)容易擴(kuò)展，在允許范圍內(nèi)可以增加輸入、輸出模塊擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。人機(jī)界面豐富，可以使用個(gè)人計(jì)算機(jī)( PC)工作站，為管理一個(gè)控制器網(wǎng)絡(luò)提供圖形操作界面。同時(shí)對于DDC計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來說，空調(diào)控制系統(tǒng)只是整個(gè)樓宇自控系統(tǒng)的一部分，還可以將其擴(kuò)展到照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、公用工程系統(tǒng)。為以后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。因此對于達(dá)到一定規(guī)模的生產(chǎn)車間，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)一般使用直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC系統(tǒng))。
下面以西門子公司的A PO GEE（頂峰）DDC控制系統(tǒng)在某潔凈車間的應(yīng)用為例來說明空調(diào)自控系統(tǒng)在潔凈廠房HVAC的應(yīng)用。
1數(shù)字直接控制系統(tǒng)構(gòu)成
數(shù)字直接控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，控制主機(jī)既作為N SIGHT服務(wù)器，又作為NSIGHT工作站，安裝在片劑車間監(jiān)控中心。本工程中，冷凍站、變配電裝置、配電裝置未使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此，這個(gè)A PO GEE系統(tǒng)就沒有管理級網(wǎng)絡(luò)(MLN)。本系統(tǒng)樓宇級網(wǎng)絡(luò)(BLN)由三臺控制器(DDC1～DDC3)和NSIGHT工作站組成。NSIGHT工作站包括計(jì)算機(jī)DELL，彩色噴墨打印機(jī)EP SON和通訊連接適配器TI -II。DDC控制器包括模塊化樓宇控制器MBC - 24兩臺，MBC -40-臺。模塊化樓宇控制器內(nèi)部安裝必需的處理器模塊、電源模塊、根據(jù)不同輸入輸出點(diǎn)選擇的I/O點(diǎn)模塊。BLN采用點(diǎn)對點(diǎn)(PEER IO PEER)的通信方式，可以進(jìn)行無主從的對話，DDC控制器安裝在空調(diào)機(jī)房所控制的空調(diào)機(jī)組附近。
2系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)監(jiān)控配置圖如圖2所示，現(xiàn)對照圖2分析系統(tǒng)控制原理如下：
2.1系統(tǒng)啟停控制：系統(tǒng)的啟?？梢栽诂F(xiàn)場手動(dòng)，也可以在監(jiān)控中心的工作站上控制，啟動(dòng)時(shí)，要求先開送風(fēng)機(jī)(DO)，延時(shí)30ms后自動(dòng)開排風(fēng)機(jī)(DO)。停機(jī)時(shí)動(dòng)作相反，先關(guān)排風(fēng)機(jī)，10s后自動(dòng)關(guān)送風(fēng)機(jī)。系統(tǒng)啟停應(yīng)和電氣專業(yè)相配合，手動(dòng)處應(yīng)設(shè)置手、自動(dòng)切換。
2.2溫濕度控制：通過安裝在送風(fēng)總管上的風(fēng)管溫、濕度傳感器QFM65測量送風(fēng)溫度、濕度，安裝在回風(fēng)總管上的溫、濕度傳感器QFM65測量回風(fēng)溫度、濕度(2*A I)。通過安裝在壓片一、制粒、包裝房間的室內(nèi)溫、濕度傳感器QFA65監(jiān)測房間內(nèi)溫度、濕度(2 *AI)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的送風(fēng)溫度設(shè)定點(diǎn)或房間溫度平均設(shè)定點(diǎn)來調(diào)節(jié)冷凍水水閥或加熱盤管的蒸汽閥開度，以達(dá)到降溫或加熱的功能，滿足控制區(qū)域內(nèi)溫度的要求，同時(shí)節(jié)約能源。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的送風(fēng)濕度設(shè)定點(diǎn)或房間濕度設(shè)定點(diǎn)來調(diào)節(jié)冷凍水水閥或加濕盤管的蒸汽閥開度，以達(dá)到除溫或加濕的功能，滿足控制區(qū)域內(nèi)濕度的要求，同時(shí)節(jié)約能源。此時(shí)，應(yīng)注意濕度調(diào)節(jié)盡量不要過調(diào)。因?yàn)橐话阏f來加濕容易除濕難。
2.3變頻控制：通過安裝在送風(fēng)風(fēng)管上的風(fēng)速傳感器ESF - 35 -2測量送風(fēng)流量(AI)。通過安裝于部分室內(nèi)的高精度壓差傳感器DPT - 53對房間內(nèi)外壓差實(shí)行監(jiān)測(A D。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的送風(fēng)流量控制變頻器頻率(AO)，以達(dá)到風(fēng)管送風(fēng)量或房間壓差的要求，同時(shí)節(jié)約能源。
2.4狀態(tài)監(jiān)測：風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，風(fēng)機(jī)兩側(cè)壓差超過設(shè)定值時(shí)，風(fēng)機(jī)DP開關(guān)閉合，信號輸入系統(tǒng)，控制程序投入運(yùn)行。同時(shí)風(fēng)門及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥送電。反之，當(dāng)風(fēng)機(jī)停止后風(fēng)門及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。通過風(fēng)機(jī)過載繼電器狀態(tài)監(jiān)測，產(chǎn)生風(fēng)機(jī)故障報(bào)警信號(D D。通過空調(diào)控制柜的二次回路監(jiān)測風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信號(DD。通過與變頻器指定接線端的連接，監(jiān)測變頻器故障報(bào)警信號(D D、變頻器運(yùn)行狀態(tài)信號(DI)、變頻器頻率反饋信號(DI)。通過安裝微差壓傳感器(QBM 63／100)監(jiān)測房間送風(fēng)口高效過濾網(wǎng)的壓差(AI)。通過安裝壓差開關(guān)QBM81 -5，監(jiān)測空調(diào)機(jī)組上粗效和中效過濾網(wǎng)兩側(cè)壓差(2*D I)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的壓差限值產(chǎn)生阻塞報(bào)警信號，提示清洗過濾網(wǎng)，提高過濾效率。一般壓差設(shè)定值為20:-500Pa，可根據(jù)不同機(jī)組調(diào)整報(bào)警范圍。
本文介紹了潔凈室數(shù)字直接控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，并介紹了西門子公司APO GEE頂峰系統(tǒng)在通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用。
設(shè)計(jì)方案的確定是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。應(yīng)設(shè)置一套較完整的自動(dòng)監(jiān)控裝置，可設(shè)計(jì)成單個(gè)系統(tǒng)的測量、控制系統(tǒng)，也可設(shè)計(jì)成數(shù)字計(jì)算機(jī)控制和管理系統(tǒng)。如同DCS系統(tǒng)在化工、電力自控中的普通應(yīng)用，數(shù)字直接控制系統(tǒng)(DDC系統(tǒng))在樓宇自控中應(yīng)用是非常廣泛的，而且日趨成熟。
由于使用模塊化設(shè)計(jì)容易擴(kuò)展，在允許范圍內(nèi)可以增加輸入、輸出模塊擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。人機(jī)界面豐富，可以使用個(gè)人計(jì)算機(jī)( PC)工作站，為管理一個(gè)控制器網(wǎng)絡(luò)提供圖形操作界面。同時(shí)對于DDC計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來說，空調(diào)控制系統(tǒng)只是整個(gè)樓宇自控系統(tǒng)的一部分，還可以將其擴(kuò)展到照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、公用工程系統(tǒng)。為以后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。因此對于達(dá)到一定規(guī)模的生產(chǎn)車間，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)一般使用直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC系統(tǒng))。
下面以西門子公司的A PO GEE（頂峰）DDC控制系統(tǒng)在某潔凈車間的應(yīng)用為例來說明空調(diào)自控系統(tǒng)在潔凈廠房HVAC的應(yīng)用。
1數(shù)字直接控制系統(tǒng)構(gòu)成
數(shù)字直接控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，控制主機(jī)既作為N SIGHT服務(wù)器，又作為NSIGHT工作站，安裝在片劑車間監(jiān)控中心。本工程中，冷凍站、變配電裝置、配電裝置未使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此，這個(gè)A PO GEE系統(tǒng)就沒有管理級網(wǎng)絡(luò)(MLN)。本系統(tǒng)樓宇級網(wǎng)絡(luò)(BLN)由三臺控制器(DDC1～DDC3)和NSIGHT工作站組成。NSIGHT工作站包括計(jì)算機(jī)DELL，彩色噴墨打印機(jī)EP SON和通訊連接適配器TI -II。DDC控制器包括模塊化樓宇控制器MBC - 24兩臺，MBC -40-臺。模塊化樓宇控制器內(nèi)部安裝必需的處理器模塊、電源模塊、根據(jù)不同輸入輸出點(diǎn)選擇的I/O點(diǎn)模塊。BLN采用點(diǎn)對點(diǎn)(PEER IO PEER)的通信方式，可以進(jìn)行無主從的對話，DDC控制器安裝在空調(diào)機(jī)房所控制的空調(diào)機(jī)組附近。
2系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)監(jiān)控配置圖如圖2所示，現(xiàn)對照圖2分析系統(tǒng)控制原理如下：
2.1系統(tǒng)啟停控制：系統(tǒng)的啟?？梢栽诂F(xiàn)場手動(dòng)，也可以在監(jiān)控中心的工作站上控制，啟動(dòng)時(shí)，要求先開送風(fēng)機(jī)(DO)，延時(shí)30ms后自動(dòng)開排風(fēng)機(jī)(DO)。停機(jī)時(shí)動(dòng)作相反，先關(guān)排風(fēng)機(jī)，10s后自動(dòng)關(guān)送風(fēng)機(jī)。系統(tǒng)啟停應(yīng)和電氣專業(yè)相配合，手動(dòng)處應(yīng)設(shè)置手、自動(dòng)切換。
2.2溫濕度控制：通過安裝在送風(fēng)總管上的風(fēng)管溫、濕度傳感器QFM65測量送風(fēng)溫度、濕度，安裝在回風(fēng)總管上的溫、濕度傳感器QFM65測量回風(fēng)溫度、濕度(2*A I)。通過安裝在壓片一、制粒、包裝房間的室內(nèi)溫、濕度傳感器QFA65監(jiān)測房間內(nèi)溫度、濕度(2 *AI)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的送風(fēng)溫度設(shè)定點(diǎn)或房間溫度平均設(shè)定點(diǎn)來調(diào)節(jié)冷凍水水閥或加熱盤管的蒸汽閥開度，以達(dá)到降溫或加熱的功能，滿足控制區(qū)域內(nèi)溫度的要求，同時(shí)節(jié)約能源。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的送風(fēng)濕度設(shè)定點(diǎn)或房間濕度設(shè)定點(diǎn)來調(diào)節(jié)冷凍水水閥或加濕盤管的蒸汽閥開度，以達(dá)到除溫或加濕的功能，滿足控制區(qū)域內(nèi)濕度的要求，同時(shí)節(jié)約能源。此時(shí)，應(yīng)注意濕度調(diào)節(jié)盡量不要過調(diào)。因?yàn)橐话阏f來加濕容易除濕難。
2.3變頻控制：通過安裝在送風(fēng)風(fēng)管上的風(fēng)速傳感器ESF - 35 -2測量送風(fēng)流量(AI)。通過安裝于部分室內(nèi)的高精度壓差傳感器DPT - 53對房間內(nèi)外壓差實(shí)行監(jiān)測(A D。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的送風(fēng)流量控制變頻器頻率(AO)，以達(dá)到風(fēng)管送風(fēng)量或房間壓差的要求，同時(shí)節(jié)約能源。
2.4狀態(tài)監(jiān)測：風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，風(fēng)機(jī)兩側(cè)壓差超過設(shè)定值時(shí)，風(fēng)機(jī)DP開關(guān)閉合，信號輸入系統(tǒng)，控制程序投入運(yùn)行。同時(shí)風(fēng)門及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥送電。反之，當(dāng)風(fēng)機(jī)停止后風(fēng)門及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。通過風(fēng)機(jī)過載繼電器狀態(tài)監(jiān)測，產(chǎn)生風(fēng)機(jī)故障報(bào)警信號(D D。通過空調(diào)控制柜的二次回路監(jiān)測風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信號(DD。通過與變頻器指定接線端的連接，監(jiān)測變頻器故障報(bào)警信號(D D、變頻器運(yùn)行狀態(tài)信號(DI)、變頻器頻率反饋信號(DI)。通過安裝微差壓傳感器(QBM 63／100)監(jiān)測房間送風(fēng)口高效過濾網(wǎng)的壓差(AI)。通過安裝壓差開關(guān)QBM81 -5，監(jiān)測空調(diào)機(jī)組上粗效和中效過濾網(wǎng)兩側(cè)壓差(2*D I)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的壓差限值產(chǎn)生阻塞報(bào)警信號，提示清洗過濾網(wǎng)，提高過濾效率。一般壓差設(shè)定值為20:-500Pa，可根據(jù)不同機(jī)組調(diào)整報(bào)警范圍。
