基于分布式控制系統(tǒng)的中央空調(diào)控制裝置的制作方法

本實(shí)用新型涉及中央空調(diào)節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于分布式控制系統(tǒng)的中央空調(diào)優(yōu)化控制裝置。

背景技術(shù)：

中央空調(diào)系統(tǒng)一般是由冷熱源系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成，其采用液體汽化制冷的原理為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供所需冷量，用以抵消室內(nèi)環(huán)境的冷負(fù)荷；制熱系統(tǒng)為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供用以抵消室內(nèi)環(huán)境熱負(fù)荷的熱量。但一些大型商場(chǎng)、酒店、醫(yī)院等場(chǎng)所采用的中央空調(diào)系統(tǒng)一般為機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)，其中采用水冷式中央空調(diào)系統(tǒng)較為廣泛，其水冷式空調(diào)在進(jìn)風(fēng)口處安裝有帶風(fēng)機(jī)降溫水簾的冷卻塔，并依靠水把房間內(nèi)的熱量帶走，或者是把外界的熱量送給房間，空氣中含有一定濕度，冷風(fēng)效果制冷和換氣較為舒適。

大型中央空調(diào)系統(tǒng)普遍存在30％以上的無效能耗，在實(shí)際運(yùn)行中，全年運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)最大負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)間一般不超過總運(yùn)行時(shí)間的10％,由于空調(diào)設(shè)備的選擇是按照設(shè)計(jì)工況確定的,而空調(diào)系統(tǒng)大部分時(shí)間在低于80％的負(fù)荷率下工作。中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能越來越得到人們的重視。且開發(fā)運(yùn)行穩(wěn)定的、節(jié)能的、成本相對(duì)較低的中央空調(diào)系統(tǒng)整體優(yōu)化控制裝置是很有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足之處，本實(shí)用新型提供一種基于分布 式控制系統(tǒng)的中央空調(diào)優(yōu)化控制裝置，能夠?qū)χ醒肟照{(diào)進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)化地運(yùn)行管理，可節(jié)省中央空調(diào)的整體用電量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型還提供一種基于分布式控制系統(tǒng)的中央空調(diào)控制裝置，包括工程師級(jí)工作站、服務(wù)器、操作員級(jí)工作站、數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊、控制模塊和中央空調(diào)主體；所述工程師級(jí)工作站與服務(wù)器通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接通訊，所述服務(wù)器與操作員級(jí)工作站通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接通訊，所述數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊和控制模塊通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與操作員級(jí)工作站連接，所述數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊與控制模塊均與中央空調(diào)主體電連接。

其中，所述數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊包括第一數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊和第二數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊，所述第一數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊與冷水機(jī)組電連接，所述第二數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊與電量變送器、溫濕度傳感器、壓力變送器和流量變送器電連接，所述第一數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊和第二數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊將數(shù)據(jù)傳輸至操作員級(jí)工作站中。

其中，所述中央空調(diào)主體包括水泵、冷水塔和送風(fēng)模塊，所述水泵、冷水塔和送風(fēng)模塊均與控制模塊電連接，所述控制模塊與操作員級(jí)工作站網(wǎng)絡(luò)連接通訊。

其中，所述送風(fēng)模塊包括空氣處理機(jī)、風(fēng)柜和風(fēng)機(jī)盤管，所述空氣處理機(jī)、風(fēng)柜和風(fēng)機(jī)盤管均與控制模塊電連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的一種基于該分布式控制系統(tǒng)的中央空調(diào)優(yōu)化控制裝置，通過工程師級(jí)工作站對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行布局與監(jiān)控，通過操作員級(jí)工作站對(duì)數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊中的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，操作員級(jí)工作站實(shí)時(shí)控制主控模塊，對(duì)中央空調(diào)主體的各個(gè)組件部分進(jìn)行控制，且操作員級(jí)工作站將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，工程師級(jí)工作站通過服務(wù)器對(duì)整個(gè)中央空調(diào)主體進(jìn)行監(jiān)控，由于數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊監(jiān)控了冷水機(jī)、電量變化、溫濕度、壓力以及流量的變化，當(dāng)這些指標(biāo)一切正常的時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行，當(dāng)上述指標(biāo)發(fā)生異常時(shí)，操作員級(jí)工作站將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器， 通過服務(wù)器，工程師級(jí)工作站與遠(yuǎn)程客戶端均可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)該分布式系統(tǒng)所管理的整體情況以及最初設(shè)置的額定值，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控，并將控制指令傳輸?shù)讲僮鲉T級(jí)工作站中，操作員級(jí)工作站接收指令，通過控制主控模塊控制各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊數(shù)據(jù)的設(shè)置，從而達(dá)到整體優(yōu)化控制，達(dá)到節(jié)省總電量的目的。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型分布式系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的中央空調(diào)控制裝置示意圖。

主要元件符號(hào)說明如下：

10、工程師級(jí)工作站 20、服務(wù)器

30、遠(yuǎn)程客戶端 40、操作員級(jí)工作站

50、數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊 60、控制模塊

70、冷水機(jī)組 80、中央空調(diào)主體

501、第一數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊 502、第二數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊

801、水泵 802、冷卻塔

803、送風(fēng)模塊 901、電量變送器

902、溫濕度傳感器 903、壓力變送器

904、流量變送器 8031、空氣處理機(jī)

8032、風(fēng)機(jī)盤管 9033、風(fēng)柜。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地表述本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地描述。

請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型提供一種基于分布式控制的系統(tǒng)，包括：

對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制的工程師級(jí)工作站10；

完成人機(jī)界面控制的操作員級(jí)工作站40；

作為數(shù)據(jù)載體的服務(wù)器20；

連接各個(gè)組成部分的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)100；

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制的控制模塊60；

與服務(wù)器20進(jìn)行通訊的遠(yuǎn)程客戶端30；

以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊50；

數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊50與控制模塊通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)100與操作員級(jí)工作站連接通訊，操作員級(jí)工作站通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)100與服務(wù)器20連接通訊，工程師級(jí)工作站10與服務(wù)器20網(wǎng)絡(luò)連接通訊，遠(yuǎn)程客戶端30與服務(wù)器20無線連接通訊。

在本實(shí)施例中，操作員級(jí)工作站不少于一個(gè)，每個(gè)操作員級(jí)工作站均與工程師級(jí)工作站10和服務(wù)器20進(jìn)行通訊，不同的操作員級(jí)工作站可監(jiān)控不同的設(shè)備，各個(gè)不同的設(shè)備通過不同的操作員級(jí)工作站匯總到服務(wù)器20中，并通過工程師級(jí)工作站10進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控調(diào)配。

本實(shí)用新型所用的分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)又稱集散控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱DCS。它是一個(gè)為滿足大型工業(yè)生產(chǎn)和日益復(fù)雜的過程控制要求，從綜合自動(dòng)化的角度出發(fā)，按功能分散、管理集中的原則構(gòu)思，采用多層分級(jí)、合作自治的結(jié)構(gòu)形式，綜合計(jì)算機(jī)、通信、終端顯示和控制技術(shù)而發(fā)展起來的新型控制系統(tǒng)。由多臺(tái)計(jì)算機(jī)分別控制生產(chǎn)過程中多個(gè)控制回路，同時(shí)又可集中獲取數(shù)據(jù)、集中管理和集中控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)。分布式控制系統(tǒng)采用微處理機(jī)分別控制各個(gè)回路，各回路之間和上下級(jí)之間通過高速數(shù)據(jù)通道交換信息。分布式控制系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)獲取、直接數(shù)字控制、人機(jī)交互以及監(jiān)控和管理等功能。分布式控制系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)多級(jí)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是生產(chǎn)過程的一種比較完善的控制與管理系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，設(shè)置對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊50和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制的控制模塊，這兩 個(gè)模塊是整個(gè)控制系統(tǒng)中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，通過數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，以及操作員級(jí)工作站的處理和數(shù)據(jù)傳輸，在工程師級(jí)工作站10中進(jìn)行調(diào)控，再反饋到操作員級(jí)工作站，通過操作員級(jí)工作站的人機(jī)界面的操作，使控制模塊對(duì)設(shè)備進(jìn)行節(jié)能控制，從而達(dá)到減少總電量的目的。

請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)用新型還提供一種基于分布式控制系統(tǒng)的中央空調(diào)控制裝置，包括工程師級(jí)工作站10、服務(wù)器20、操作員級(jí)工作站、數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊50、控制模塊60和中央空調(diào)主體80；工程師級(jí)工作站10與服務(wù)器20通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)100連接通訊，服務(wù)器20與操作員級(jí)工作站40通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)100連接通訊，數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊50和控制模塊60通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)100與操作員級(jí)工作站40連接，數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊50與控制模塊60均與中央空調(diào)主體80電連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型設(shè)置數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊50，且中央空調(diào)主體80通過控制模塊60進(jìn)行控制，整個(gè)過程全自動(dòng)進(jìn)行，自動(dòng)化程度高，且可以實(shí)時(shí)監(jiān)控，控制起來方便、及時(shí)，更主要地，這種分布式控制系統(tǒng)可以對(duì)全局進(jìn)行一個(gè)實(shí)時(shí)地監(jiān)控以及操作的反饋，反應(yīng)速度塊，調(diào)控及時(shí)，根據(jù)時(shí)間段和需求，快速調(diào)整中央空調(diào)主體80各個(gè)部件的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)人多的時(shí)候，調(diào)低溫度增大風(fēng)速等參數(shù)，當(dāng)人少的時(shí)候自動(dòng)調(diào)高溫度，降低風(fēng)速等參數(shù)，從而有效控制功耗。

在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊50包括第一數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊501和第二數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊502，第一數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊501與冷水機(jī)組70電連接，第二數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊502與電量變送器901、溫濕度傳感器902、壓力變送器903和流量變送器904電連接，第一數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊501和第二數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊502將數(shù)據(jù)傳輸至操作員級(jí)工作站40中。本實(shí)施例中采用的是一個(gè)操作員級(jí)工作站40同時(shí)控制數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控模塊50與主控模塊60，也可以是運(yùn)用兩個(gè)操作員級(jí)工作站40，其中一個(gè)控制數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控模塊50，另一個(gè)控制主控模塊60,本實(shí)用新型中的操作員級(jí)工作站 40可以控制中央空調(diào)，也增加其他的設(shè)備，一起進(jìn)行控制。

在本實(shí)施例中，中央空調(diào)主體80包括水泵801、冷水塔802和送風(fēng)模塊803，水泵801、冷水塔802和送風(fēng)模塊803均與控制模塊60電連接，控制模塊60與操作員級(jí)工作站40網(wǎng)絡(luò)連接通訊，送風(fēng)模塊803包括空氣處理機(jī)8031、風(fēng)柜8033和風(fēng)機(jī)盤管8032，空氣處理機(jī)8031、風(fēng)柜8033和風(fēng)機(jī)盤管8032均與控制模塊60電連接。

在本實(shí)施例中，冷水機(jī)組70為離心式冷水機(jī)組、螺桿式冷水機(jī)組或者活塞式冷水機(jī)組，冷水機(jī)組70是整個(gè)中央空調(diào)的制冷源，在冷水機(jī)組70中會(huì)消耗很大的電量，在本實(shí)施例中，每個(gè)冷水機(jī)組70上都設(shè)置有數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊50，對(duì)每個(gè)冷水機(jī)組70的運(yùn)行速度和狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，通過其運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算得出用電量，第一數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊50監(jiān)控這些冷水機(jī)組70，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲僮鲉T級(jí)工作站40中。電量變送器901是一種將被測(cè)電量參數(shù)(如電流、電壓、功率、頻率、功率因數(shù)等信號(hào))轉(zhuǎn)換成直流電流、直流電壓并隔離輸出模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)的裝置，其直接監(jiān)測(cè)整個(gè)中央空調(diào)主體80的用電量，當(dāng)用電量變化時(shí)，數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊50監(jiān)測(cè)到相關(guān)變化，并將變化傳至操作級(jí)工作站40。同樣，溫濕度傳感器902主要用于監(jiān)控室內(nèi)的溫度和濕度，當(dāng)房間的溫度和濕度超過最適宜的溫度和濕度時(shí)，數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集模塊50記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，傳輸至操作員級(jí)工作站40進(jìn)行處理。

中央空調(diào)的主要工作在于室內(nèi)空氣與外籍空氣進(jìn)行交換，室內(nèi)處于負(fù)壓狀態(tài)，而讓外界空氣進(jìn)入公共環(huán)境中，就要有壓力差的存在，可以通過壓力變送器903感受到室內(nèi)壓力的大小控制通風(fēng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能控制，同樣，在中央空調(diào)中，通過流量變送器904對(duì)水泵的變流量控制，可以降低冷卻塔的能耗，也可以降低冷卻水出水溫度，提高冷水機(jī)能效比，但是冷卻水進(jìn)水溫度有最低水溫限制，所以水泵的變流量控制必須與冷卻塔的變風(fēng)量控制相結(jié)合，才能真正達(dá)到綜合節(jié)能的目的。結(jié)合上述所說，整個(gè)中央空調(diào)主體80中的冷水機(jī)組70、水 泵801、冷水塔802和送風(fēng)模塊803的各個(gè)環(huán)節(jié)，都涉及到用電，實(shí)施監(jiān)控這些環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)，有利于掌握用電情況，且中央空調(diào)多安裝在公共場(chǎng)合，隨著時(shí)間，人流量以及外部環(huán)境的影響，人們對(duì)中央空調(diào)風(fēng)速、溫度和濕度的要求是不一樣的，在本實(shí)施例的這種分布式控制系統(tǒng)中，能夠?qū)崟r(shí)控制各個(gè)環(huán)節(jié)，從而調(diào)整各個(gè)部件的運(yùn)行狀態(tài)，不僅讓中央空調(diào)使用起來更為智能化，也在一定程度上控制了總用電量。

在本實(shí)施例中，水泵80和冷水塔802通過變頻方式控制。變頻方式主要是中央空調(diào)自動(dòng)進(jìn)行無級(jí)變速的，它可以根據(jù)室內(nèi)情況自動(dòng)提供所需的冷(熱)量；當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到期望值后，中央空凋主體80則以能夠準(zhǔn)確保持這一溫度的恒定速度運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)"不停機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)"，從而保證環(huán)境溫度的穩(wěn)定，且不消耗多余的電力，所以電量只是一般空調(diào)機(jī)的約2/3，節(jié)能效果強(qiáng)。

本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于：

1)分布式控制系統(tǒng)的控制方式簡(jiǎn)單，整個(gè)控制程序清晰明了，呈階梯式控制，每個(gè)模塊功能明確，運(yùn)行效率高，響應(yīng)速度快；

2)操作員級(jí)工作站不少于一個(gè)，每個(gè)操作員級(jí)工作站均與工程師級(jí)工作站和服務(wù)器進(jìn)行通訊，不同的操作員級(jí)工作站可監(jiān)控不同的設(shè)備，各個(gè)不同的設(shè)備通過不同的操作員級(jí)工作站匯總到服務(wù)器中，并通過工程師級(jí)工作站進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控調(diào)配，這樣的方式，使該分布式控制系統(tǒng)可以關(guān)聯(lián)更多其他的設(shè)備，同時(shí)進(jìn)行控制，統(tǒng)一管理，控制方式簡(jiǎn)單；

3)運(yùn)用到中央空調(diào)控制裝置中，通過工程師級(jí)工作站對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)布局與監(jiān)控，控制方便，且系統(tǒng)化，由于監(jiān)控模塊監(jiān)控了冷水機(jī)、電量變化、溫濕度、壓力以及流量的變化，從各個(gè)角度對(duì)中央空調(diào)的用電量進(jìn)行控制和科學(xué)地運(yùn)行管理，從而達(dá)到整體優(yōu)化控制，節(jié)省總電量的目的。

以上公開的僅為本實(shí)用新型的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是本實(shí)用新型 并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。