一、前言
       中央空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代大型建筑物不可缺少的配套設(shè)施之一，電能的消耗非常大，約占建筑物總電能消耗的50%。由于中央空調(diào)系統(tǒng)都是按最大負載并增加一定余量設(shè)計，而實際上在一年中，滿負載下運行最多只有十多天，甚至十多個小時，幾乎絕大部分時間負載都在70%以下運行。通常中央空調(diào)系統(tǒng)中冷凍主機的負荷能隨季節(jié)氣溫變化自動調(diào)節(jié)負載，而與冷凍主機相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能自動調(diào)節(jié)負載，幾乎長期在100%負載下運行，造成了能量的極大浪費，也惡化了中央空調(diào)的運行環(huán)境和運行質(zhì)量。

二、項目概況
        該建筑為辦公樓，使用面積11萬平方米，半圓形、分為A、B、C三個區(qū)其中A、B兩區(qū)在南向的弧形面，C區(qū)在北面，冬夏區(qū)分別區(qū)最不利房間。
        本建筑設(shè)計未變流量系統(tǒng)，末端有浮點閥，集分水器之間有壓差傳感變送器和電動旁通閥，循環(huán)水和冷卻水管路都有電動閥門和水流開關(guān)，小冷卻塔也有電動閥。
       在控制系統(tǒng)設(shè)計和硬件選型中，我們考慮到操作員的方便和大容量采集數(shù)據(jù)和靈活通訊、編程方便等綜合問題選用了碩人STEC2000一體化可編程控制器，該控制器是基于實時嵌入式LINUX操作系統(tǒng)和32位高速CPU，高度集成控制、遠程采集、故障上傳、存儲和人機界面功能，具有強大通訊能力的多功能通用控制器。

三、控制器簡介
       STEC2000嵌入式控制器主要由兩部分組成：主控制器、彩色液晶顯示操作終端。其中主控制器在調(diào)試完畢投入運行后，禁止運行人員進行任何操作，出現(xiàn)故障時必須由我公司技術(shù)人員或經(jīng)過我公司培訓的系統(tǒng)維護人員進行故障排除。換熱站或換熱機組的運行人員對STEC2000控制器的所有操作只能通過液晶顯示操作終端進行。其主要功能是對熱網(wǎng)各運行參數(shù)（溫度、壓力、流量等）進行實時監(jiān)控及采集，并根據(jù)氣象環(huán)境和負荷的變化按預(yù)先設(shè)定的控制策略對網(wǎng)中的泵和調(diào)節(jié)閥進行自動調(diào)節(jié)，來實現(xiàn)換熱機組或熱力站的完全自動控制，同時通過VPDN、PSTN、ADSL等多種通訊方式與監(jiān)控中心進行通訊。
       STEC2000控制器以嵌入式技術(shù)為基礎(chǔ)，采用Motorola 32位高速CPU和嵌入式實時LINUX操作系統(tǒng)，集現(xiàn)場采集、顯示操作、控制、通訊為一體，可廣泛應(yīng)用于市政（熱力、自來水、煤氣等）、樓宇自動化（空調(diào)、安防等）等領(lǐng)域。STEC2000控制器采用模塊化體系結(jié)構(gòu)，根據(jù)控制規(guī)模選配相應(yīng)的I/O模塊，可以組建幾個點到上百個點的現(xiàn)場控制設(shè)備，主要技術(shù)性能如下：
 32位CPU，主頻66M，嵌入式實時LINUX操作系統(tǒng)
 8M FLASH 內(nèi)存，16M 外存DOC，512K EEPROM
 一個10M以太網(wǎng)接口（RJ45），支持DDN、ADSL連接
 一個嵌入式MODEM接口，可接電話線
 一個RS232/485接口，可接GPRS通訊模塊
 支持彩色液晶和鍵盤的復合接口
 8路16位分辨率差分模擬量輸入模塊
 4路16位分辨率模擬量輸出模塊
 12路數(shù)字量輸入模塊，含3路16位計數(shù)器輸入
 8路繼電器輸出模塊
 I/O模塊隔離電壓2500V
STEC2000控制器基本控制功能如下：
采集功能
      STEC2000控制器采集溫度、壓力、熱量等一次儀表參數(shù)并進行壞數(shù)過濾。本控制器支持按用戶定義的方式將采集的電流電壓數(shù)據(jù)變換為相應(yīng)物理量。數(shù)據(jù)掃描周期可以在0.05-2秒之間進行設(shè)定。
存儲功能
       物理量數(shù)據(jù)每隔一段時間如1分鐘（存儲時間間隔可組態(tài)設(shè)定）保存一次，掉電后不會丟失。具有不小于8M的存儲空間，可以保存長達一個采暖季的運行參數(shù)。
顯示功能
       STEC2000控制器支持一個5寸的彩色液晶屏。用戶可以其對顯示畫面和參數(shù)進行自由組態(tài)，并根據(jù)運行需要完成參數(shù)的設(shè)定。
通訊功能
      STEC2000控制器內(nèi)置Socket Server, 標準串口（9針）、RJ45以太網(wǎng)接口、RJ11電話接口等硬件設(shè)施。控制器支持TCP/IP、ModBus、PPP等協(xié)議，Soket連接，232/484通訊，以太網(wǎng)通訊，電話撥號通訊及無線通訊連接（GSM、GPRS等）。
自檢功能
STEC2000控制器上電后，自動檢查主板、外圍設(shè)備和I/O設(shè)備是否正常，如有異常給出報警。
控制功能
       STEC2000控制器支持PID控制、邏輯控制、模糊控制等多種控制方式，可通過簡單的組態(tài)進行選擇。控制器還支持用戶以腳本語言方式進行二次開發(fā)。
控制掃描周期小于200ms（可定義掃描周期）。
故障報警
       發(fā)生報警事件時，STEC2000控制器會通過相應(yīng)的通訊方式向上位機報警直至收到上位機的確認信息，報警內(nèi)容包括：故障發(fā)生時間、故障內(nèi)容、故障參數(shù)值（或狀態(tài)）等信息。同時會在液晶的報警信息欄顯示此故障信息，當多個報警存在時，報警信息會滾動顯示。
人機交互
用戶可以通過STEC2000控制器的鍵盤進行人機交互：選擇控制方式，設(shè)定參數(shù)值，取消報警等。
Web訪問
       STEC2000控制器內(nèi)置Web Server對控制器運行狀態(tài)進行網(wǎng)頁發(fā)布，用戶可從任何地方通過電話線或以太網(wǎng)等方式登陸瀏瀏覽網(wǎng)頁以了解控制器運行情況。本功能受用戶密碼保護。
遠程配置
       STEC2000控制器支持遠程配置更新和程序控制。例如，用戶可以通過電話、以太網(wǎng)等方式與控制器建立連接，然后就如同本地一樣對控制器進行組態(tài)。本功能受用戶密碼保護。
靈活配置
       1個CPU主控模塊最多可以支持8個擴展模塊。用戶可以根據(jù)所要采集數(shù)據(jù)的類型自由配置I/O模塊。
完善的組態(tài)功能
       STEC2000控制器提供Windows操作平臺下運行的可視化圖形組態(tài)環(huán)境以支持數(shù)據(jù)、控制程序、顯示操作、報警、通訊管理、數(shù)據(jù)存儲等各種功能的組態(tài)。
時鐘功能
STEC2000控制器內(nèi)置日歷和時鐘，且不會受系統(tǒng)停電影響。

四、控制方案
      由于該系統(tǒng)中數(shù)據(jù)點多，單臺控制器數(shù)據(jù)點容量不足，選用三臺控制器并聯(lián)運行，分別編號為STEC2000_1、STEC2000_2、STEC2000_3。在控制網(wǎng)絡(luò)中，通過工業(yè)以太網(wǎng)直接進行通訊。STEC2000_1和STEC2000_2負責采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括18路閥位狀態(tài)（模擬信號），通過485轉(zhuǎn)接控制器主機。并負責把采集到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成0-100%之間變化的數(shù)字物理量信號。STEC2000_3是一個控制主站，帶有彩色液晶顯示屏，液晶屏合理設(shè)計和友好人機界面給操作帶來了很大方便，用戶可通過液晶面板設(shè)定每路的控制方式、輸出上下限、制冷制熱模式、節(jié)能模式的啟用與禁止等一系列控制功能。針對本系統(tǒng)主要控制功能如下：
      在中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中，冷凍泵、冷卻泵的裝機容量是取系統(tǒng)最大負荷再增加10%—20%余量作為設(shè)計系數(shù)。因此，實施對冷凍水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)以及冷卻塔的能量自動控制是中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造及自動控制的重要組成部分。
      在該項目中受控設(shè)備包含：空調(diào)主機4臺，冷媒水循環(huán)泵4臺（2用2備90KW和55KW），冷卻水循環(huán)泵4臺（2用2備110KW和55KW）、熱水循環(huán)泵9臺（4用5備18.5KW）。
主機、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔分別并聯(lián)，開哪臺主機或水泵對水系統(tǒng)循環(huán)無影響。
1、 主機：使用季開始使用小主機，負荷增大到一定程度后用大主機，負荷最大時用一大一小兩臺。一臺大主機使用超過200小時后停止使用，啟動備用主機。
2、 冷凍泵：平時使用一臺90KW和一臺55KW，最熱天使用兩臺90KW。
        STEC2000控制器通過溫度傳感器將冷凍機的回水溫度和出水溫度讀入控制器內(nèi)存，并計算出溫差值；然后根據(jù)冷凍機的回水與出水的溫差值來控制變頻器的頻率，以控制電機轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出水的流量，控制熱交換的速度；溫差大，說明室內(nèi)溫度高系統(tǒng)負荷大，應(yīng)提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度和流量，加快熱交換的速度；反之溫差小，則說明室內(nèi)溫度低，系統(tǒng)負荷小，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量，減緩熱交換的速度以節(jié)約電能。

3、 冷卻泵：平時使用一臺110KW和一臺55KW，最熱天使用兩臺110KW。
       由于冷凍機組運行時，其冷凝器的熱交換量是由冷卻水帶到冷卻塔散熱降溫，再由冷卻泵送到冷凝器進行不斷循環(huán)的。冷卻水進水出水溫差大，說明冷凍機負荷大，需冷卻水帶走的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量；溫差小，則說明，冷凍機負荷小，需帶走的熱量小，可降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循環(huán)量，以節(jié)約電能。
4、 熱水泵：共三組每組三臺，平時以1+1+2的形式使用四臺。
5、 冷卻塔：四個塔，三大一小共7臺風機。使用其中兩臺大的。
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