专利名称：用于中央空调系统的节能控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及节能技术领域，特别涉及一种用于中央空调系统的节能控制装置。
背景技术：
传统用于中央空调系统的控制，主要是通过楼控BA系统对中央空调系统设备，包括主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、末端新风机、空气处理机等进行集中监视和启停控制，仅强调对设备的控制性，而空调系统是多参数的时变的复杂系统，所以传统的BA系统无法对空调系统的机房和末端进行全面的协调运行和系统化的能源优化管理，也就是说，缺少对空调系统进行节能方面的系统优化调节和控制，其节能性差。而从节能控制角度看，目前对中央空调系统设备的节能控制装置大多采用PLC可编程逻辑控制器加特定图形组态软件的方式实现对空调设备的集中控制。这种方式的缺陷在于，其一，不同品牌的PLC必须与特定的图形组态软件配套使用，工程适应性和兼容性差；其二，每一个工程项目都需要定义具体的功能应用，需做重复的开发工作，工作量大，系统工程调试复杂，不具备通用性和延展性。
发明内容
本发明的目的就是要克服现有技术的上述缺陷，提供一种用于中央空调系统的节能控制装置，其工程适应性和兼容性好，具备通用性和延展性，可以全面对中央空调系统进行协调运行和系统的能源优化管理。为达到上述目的，本发明提供的用于中央空调系统的节能控制装置，包括现场采集及计量器件，现场采集及计量器件至少包括水温传感器、环境温湿度传感器、气体浓度传感器、压差传感器、流量计及电子式电能表，还包括由集中监控用工业计算机构成的上位机和若干下位机，所述下位机包括安装在各设备现场节能控制柜内的PLC ;所述现场采集及计量器件与所述PLC相连，所述PLC实施采样信号输入和控制信号输出；所述PLC通过RS485总线与上位机进行数据传输，上位机通过RS485总线与所述PLC进行通信，实现对中央空调系统各设备进行集中监视和控制；其中，上位机包括工程设计模块、工程应用模块和数据库，所述工程设计模块和工程应用模块执行下述节能控制步骤I)所述上位机首先进行初始化，从数据库和各种配置文件中读取数据并生成各种设备对象和控制策略库；2)所述工程设计模块根据中央空调工程项目中各设备的组成情况，调用系统的所述各种设备；3)所述工程设计模块根据中央空调工程项目工艺情况，设计3D流程图，并保存到数据库中；4)所述工程设计模块根据中央空调工程项目的控制要求，选择相应的控制策略库；5)所述工程应用模块通过RS485总线读取PLC的各个数据同时转换为系统的各个参数，根据PLC构成情况，配置通信参数，并将PLC数据与工程设计模块中的设备参数进行映射；6)所述工程应用模块输出的控制信号通过RS485总线发送到设备的PLC中，远程对空调系统的设备进行各种监视、控制、运行管理和统计分析，并将设备运行参数定时存储到数据库中。2.根据权利要求1所述的用于中央空调系统的节能控制装置，其特征在于其中所述下位机采用型号为CPU224XP的PLC产品。本发明用于中央空调系统的节能控制装置的优点和积极效果在于由于采用了上位机和下位机，下位机在各设备现场设置若干PLC，上位机包括工程设计模块、工程应用模块和数据库，对空调系统采取控制性和节能性相结合，在完成对空调系统设备监视和控制的基础上，通过集中优化动态调节中央空调系统的冷冻水系统、冷却水系统及末端风系统，使得空调系统实现高效运行，实现了空调系统统合节能20%以上。下面将结合实施例参照附图进行详细说明。
图1是本发明用于中央空调系统的节能控制装置的上位机与下位机通信结构图；图2是本发明用于中央空调系统的节能控制装置的实施例中空调管路原理图；图3是本发明用于中央空调系统的节能控制装置的实施例中下位机电路原理图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明用于中央空调系统的节能控制装置的实施例。参照图1，本发明提供的用于中央空调系统的节能控制装置，包括集中监控用工业计算机构成的上位机1、若干下位机3和现场采集及计量器件。上位机I可与任何支持RS485总线、modbus协议的PLC进行通信。下位机3包括安装在各设备现场节能控制柜内的PLC，采用型号为CPU224XP的PLC产品。现场采集及计量器件至少包括水温传感器、环境温湿度传感器、气体浓度传感器、压差传感器、流量计及电子式电能表。现场采集及计量器件与PLC相连，PLC实施采样信号输入和控制信号输出。PLC通过RS485总线2与上位机I进行数据传输，上位机I通过RS485总线2对各设备进行集中监视和控制，解决传统的“PLC+特定图形组态软件方式”兼容性和扩展性的问题。本发明提供的用于中央空调系统的节能控制装置的实施例为某大厦中央空调板换循环水泵项目。结合参照图2至图3，下位机3以西门子CPU224XP对某大厦中央空调板换循环水泵系统进行控制为例。参照图2，实施例中空调管路设有回水管路、供水管路、若干冷却水泵、冷冻水泵和若干空调主机，以及若干板换冷却泵和若干板换冷冻泵，成为进入集中监视和控制的设备。参照图3，在各设备现场的PLC控制上述设备的运行，包括若干传感器的采样输入和控制信号的输出。其中，A+和A-、B+和B-、C+和C-、D+和D-为传感器的采样输入端，分别与！ # -4 #传感器相连，0.0、0. 1、0.2、0.3、0.4各端为控制端，分别与“远程/就地”控制按钮SM和控制继电器1KA、2KA、13KA和12KA相连。上位机I采用面向对象的编程设计，抽象封装的各种监控设备，包括冷却水泵、冷冻水泵、板换冷却泵、板换冷冻泵水温传感器、水流压差传感器、流量计和电子式电能表等，形成丰富完善的设备对象库。控制策略库具有“就地手动”、“远程手动”和“远程自动”多种控制策略，对监控的设备实施节能控制。并将设备运行参数例如温度、流量等定时存储到数据库中。上位机I采用高效、快速的可视化开发工具，编写各类设备对象和各种监控显示窗口，清晰生动的展示受控系统的实时运行情况。对不同的空调系统无需编写代码和功能，只需要进行设备对象的添加，关联和映射，即可完成对不同空调项目的典型应用，解决针对不同空调系统通用性和扩展性的问题。在本发明提供的用于中央空调系统的节能控制装置的实施例中，上位机I包括工程设计模块、工程应用模块和数据库。工程设计模块和工程应用模块通过RS485总线2对上述各设备进行集中监视和控制，执行的节能控制步骤是I)上位机I首先进行初始化，从数据库和各种配置文件中读取数据并生成各种设备对象和控制策略库。2)工程设计模块根据中央空调工程项目中各设备的组成情况，调用系统的各种设备。3)工程设计模块根据中央空调工程项目工艺情况，设计3D流程图，并保存到数据库中。4)工程设计模块根据中央空调工程项目的控制要求，选择相应的控制策略库。5)工程应用模块通过RS485总线2读取PLC的各个数据同时转换为系统的各个参数，根据PLC构成情况，配置通信参数，并将PLC数据与工程设计模块中的设备参数进行映射；6)工程应用模块输出的控制信号，包括用户的人为操作和系统自动的调节操作，通过RS485总线2发送到设备的PLC中，远程对空调系统的设备进行各种监视、控制、运行管理和统计分析，并将设备运行参数定时存储到数据库中。在工程设计模块运行完成后，通过运行工程应用模块使用者可通过用户界面，远程对空调系统的设备进行各种监视、控制、统计分析和运行管理等操作，所有涉及控制的功能均由下位机3各PLC执行。结合图2和图3，在本发明提供的用于中央空调系统的节能控制装置的实施例中，上位机I具体包括对监控的设备实施如下的节能控制(I)调用设备获取到项目的中央空调配置设备和数据，包括空调管路中的I号至3号3台75KW板换循环冷却泵和4号至6号3台45KW板换循环冷冻泵，以及若干水温传感
翌坐-nfr ο(2)设计3D流程图根据空调管路的实际情况，设计出相应的3D流程示意图窗口，清晰、直观和生动的展示用户系统的实时运行情况。(3)选择控制策略在以树形列表方式显示系统设备中，例如图中调出的空调管路中的4号冷冻水泵，选择其控制参数，包括频率设置值上、下限，累计能耗和传感器倍率等。(4)参数映射工程应用模块通过RS485总线2读取PLC的各个数据同时转换为系统的各个参数，根据PLC构成情况，配置通信参数，并将PLC数据与工程设计模块中的设备参数进行映射。
(5)系统监控工程应用模块输出的控制信号通过RS485总线(2)发送到设备的PLC中，以“就地手动”、“远程手动”和“远程自动”多种方式对上述空调系统的设备进行各种监视、控制、运行管理和统计分析，并将设备运行参数定时存储到数据库中。包括能耗统计对系统设备进行工频和变频的能耗使用情况进行统计。数据分析按时间段查看系统运行参数的历史趋势情况，帮助用户发现和解决系统中存在的问题。记录查询检索设备故障记录和用户操作记录情况。用户管理多级用户权限管理，保证设备操作安全性。本发明提供的用于中央空调系统的节能控制装置的实施例，上位机I通过集中优化调节动态调节空调系统冷冻水和冷却水系统，使得空调系统闻效运行，提闻空调能效水平，平均实现空调系统节能20%以上。克服了传统BAS或DCS系统只关注控制，不关注节能的缺点。本发明为中央空调系统提供了一个电机设备集中监视、控制和能效管理平台，同时也适应于工业环境如冶金、化工、建材、能源、城市管网等行业，可实现对工业生产过程的锅炉系统、送排风系统、泵站系统及空压站系统中各类电机设备的集中监控和能效管理。上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
权利要求
1.一种用于中央空调系统的节能控制装置，包括现场采集及计量器件，现场采集及计量器件至少包括水温传感器、环境温湿度传感器、气体浓度传感器、压差传感器、流量计及电子式电能表，其特征在于还包括由集中监控用工业计算机构成的上位机(I)和若干下位机(3)，所述下位机包括安装在各设备现场节能控制柜内的PLC ;所述现场采集及计量器件与所述PLC相连，所述PLC实施采样信号输入和控制信号输出；所述PLC通过RS485总线(3)与上位机(I)进行数据传输，上位机(I)通过RS485总线(2)与所述PLC进行通信，实现对中央空调系统各设备进行集中监视和控制；其中，上位机(I)包括工程设计模块、工程应用模块和数据库，所述工程设计模块和工程应用模块执行下述节能控制步骤1)所述上位机首先进行初始化，从数据库和各种配置文件中读取数据并生成各种设备对象和控制策略库；2)所述工程设计模块根据中央空调工程项目中各设备的组成情况，调用系统的所述各种设备；3)所述工程设计模块根据中央空调工程项目工艺情况，设计3D流程图，并保存到数据库中；4)所述工程设计模块根据中央空调工程项目的控制要求，选择相应的控制策略库；5)所述工程应用模块通过RS485总线(2)读取PLC的各个数据同时转换为系统的各个参数，根据PLC构成情况，配置通信参数，并将PLC数据与工程设计模块中的设备参数进行映射；6)所述工程应用模块输出的控制信号通过RS485总线(2)发送到设备的PLC中，远程对空调系统的设备进行各种监视、控制、运行管理和统计分析，并将设备运行参数定时存储到数据库中。
2.根据权利要求1所述的用于中央空调系统的节能控制装置，其特征在于其中所述下位机(3)采用型号为CPU224XP的PLC产品。
全文摘要
本发明提供的用于中央空调系统的节能控制装置，结构上分上位机和若干下位机，上位机由工程设计模块、工程应用模块和数据库组成；下位机包括安装在各设备现场的PLC，PLC通过RS485总线通信与上位机进行数据传输，上位机通过RS485总线对各设备进行集中监视和控制。本发明还提供了针对中央空调系统的节能控制步骤。其优点在于由于采用了上位机和下位机，下位机在各设备现场设置若干PLC，上位机包括工程设计模块、工程应用模块和数据库，对空调系统采取控制性和节能性相结合，在完成对空调系统设备监视和控制的基础上，通过集中优化动态调节中央空调系统的冷冻水系统和冷却水系统，使得空调系统实现高效运行，可实现空调系统统合节能20%以上。
文档编号F24F11/02GK102997380SQ20121057312
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者吴杰, 张海鑫, 陈丹 申请人:北京慧德盛节能科技有限公司, 张海鑫, 吴杰