基于分布式控制系统的中央空调控制装置的制作方法

本实用新型涉及中央空调节能技术领域，尤其涉及一种基于分布式控制系统的中央空调优化控制装置。

背景技术：

中央空调系统一般是由冷热源系统和空气调节系统组成，其采用液体汽化制冷的原理为空气调节系统提供所需冷量，用以抵消室内环境的冷负荷；制热系统为空气调节系统提供用以抵消室内环境热负荷的热量。但一些大型商场、酒店、医院等场所采用的中央空调系统一般为机房空调系统，其中采用水冷式中央空调系统较为广泛，其水冷式空调在进风口处安装有带风机降温水帘的冷却塔，并依靠水把房间内的热量带走，或者是把外界的热量送给房间，空气中含有一定湿度，冷风效果制冷和换气较为舒适。

大型中央空调系统普遍存在30％以上的无效能耗，在实际运行中，全年运行的空调系统最大负荷出现的时间一般不超过总运行时间的10％,由于空调设备的选择是按照设计工况确定的,而空调系统大部分时间在低于80％的负荷率下工作。中央空调系统的节能越来越得到人们的重视。且开发运行稳定的、节能的、成本相对较低的中央空调系统整体优化控制装置是很有必要的。

技术实现要素：

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种基于分布 式控制系统的中央空调优化控制装置，能够对中央空调进行系统科学化地运行管理，可节省中央空调的整体用电量。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种基于分布式控制系统的中央空调控制装置，包括工程师级工作站、服务器、操作员级工作站、数据监控与采集模块、控制模块和中央空调主体；所述工程师级工作站与服务器通过系统网络连接通讯，所述服务器与操作员级工作站通过系统网络连接通讯，所述数据监控与采集模块和控制模块通过系统网络与操作员级工作站连接，所述数据监控与采集模块与控制模块均与中央空调主体电连接。

其中，所述数据监控与采集模块包括第一数据监控与采集模块和第二数据监控与采集模块，所述第一数据监控与采集模块与冷水机组电连接，所述第二数据监控与采集模块与电量变送器、温湿度传感器、压力变送器和流量变送器电连接，所述第一数据监控与采集模块和第二数据监控与采集模块将数据传输至操作员级工作站中。

其中，所述中央空调主体包括水泵、冷水塔和送风模块，所述水泵、冷水塔和送风模块均与控制模块电连接，所述控制模块与操作员级工作站网络连接通讯。

其中，所述送风模块包括空气处理机、风柜和风机盘管，所述空气处理机、风柜和风机盘管均与控制模块电连接。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供的一种基于该分布式控制系统的中央空调优化控制装置，通过工程师级工作站对整个系统进行布局与监控，通过操作员级工作站对数据监控与采集模块中的数据进行监控，操作员级工作站实时控制主控模块，对中央空调主体的各个组件部分进行控制，且操作员级工作站将数据传输到服务器，工程师级工作站通过服务器对整个中央空调主体进行监控，由于数据监控与采集模块监控了冷水机、电量变化、温湿度、压力以及流量的变化，当这些指标一切正常的时候，整个系统正常运行，当上述指标发生异常时，操作员级工作站将数据传输到服务器， 通过服务器，工程师级工作站与远程客户端均可以对数据进行分析，根据该分布式系统所管理的整体情况以及最初设置的额定值，对整个系统进行调控，并将控制指令传输到操作员级工作站中，操作员级工作站接收指令，通过控制主控模块控制各个设备的运行状态以及数据监控与采集模块数据的设置，从而达到整体优化控制，达到节省总电量的目的。

附图说明

图1为本实用新型分布式系统的机构框图；

图2为本实用新型实施例的中央空调控制装置示意图。

主要元件符号说明如下：

10、工程师级工作站 20、服务器

30、远程客户端 40、操作员级工作站

50、数据监控与采集模块 60、控制模块

70、冷水机组 80、中央空调主体

501、第一数据监控与采集模块 502、第二数据监控与采集模块

801、水泵 802、冷却塔

803、送风模块 901、电量变送器

902、温湿度传感器 903、压力变送器

904、流量变送器 8031、空气处理机

8032、风机盘管 9033、风柜。

具体实施方式

为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

请参阅图1，本实用新型提供一种基于分布式控制的系统，包括：

对整个设备进行控制的工程师级工作站10；

完成人机界面控制的操作员级工作站40；

作为数据载体的服务器20；

连接各个组成部分的系统网络100；

对现场设备进行控制的控制模块60；

与服务器20进行通讯的远程客户端30；

以及对现场设备进行监测和数据采集的数据监控与采集模块50；

数据监控与采集模块50与控制模块通过系统网络100与操作员级工作站连接通讯，操作员级工作站通过系统网络100与服务器20连接通讯，工程师级工作站10与服务器20网络连接通讯，远程客户端30与服务器20无线连接通讯。

在本实施例中，操作员级工作站不少于一个，每个操作员级工作站均与工程师级工作站10和服务器20进行通讯，不同的操作员级工作站可监控不同的设备，各个不同的设备通过不同的操作员级工作站汇总到服务器20中，并通过工程师级工作站10进行统一监控调配。

本实用新型所用的分布式计算机控制系统又称集散控制系统，简称DCS。它是一个为满足大型工业生产和日益复杂的过程控制要求，从综合自动化的角度出发，按功能分散、管理集中的原则构思，采用多层分级、合作自治的结构形式，综合计算机、通信、终端显示和控制技术而发展起来的新型控制系统。由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据、集中管理和集中控制的自动控制系统。分布式控制系统采用微处理机分别控制各个回路，各回路之间和上下级之间通过高速数据通道交换信息。分布式控制系统具有数据获取、直接数字控制、人机交互以及监控和管理等功能。分布式控制系统是在计算机监督控制系统、直接数字控制系统和计算机多级控制系统的基础上发展起来的，是生产过程的一种比较完善的控制与管理系统。在本实施例中，设置对现场设备进行监测和数据采集的数据监控与采集模块50和对现场设备进行控制的控制模块，这两 个模块是整个控制系统中的基础环节，通过数据采集和监控，以及操作员级工作站的处理和数据传输，在工程师级工作站10中进行调控，再反馈到操作员级工作站，通过操作员级工作站的人机界面的操作，使控制模块对设备进行节能控制，从而达到减少总电量的目的。

请参阅图2，本实用新型还提供一种基于分布式控制系统的中央空调控制装置，包括工程师级工作站10、服务器20、操作员级工作站、数据监控与采集模块50、控制模块60和中央空调主体80；工程师级工作站10与服务器20通过系统网络100连接通讯，服务器20与操作员级工作站40通过系统网络100连接通讯，数据监控与采集模块50和控制模块60通过系统网络100与操作员级工作站40连接，数据监控与采集模块50与控制模块60均与中央空调主体80电连接。

与现有技术相比，本实用新型设置数据监控与采集模块50，且中央空调主体80通过控制模块60进行控制，整个过程全自动进行，自动化程度高，且可以实时监控，控制起来方便、及时，更主要地，这种分布式控制系统可以对全局进行一个实时地监控以及操作的反馈，反应速度块，调控及时，根据时间段和需求，快速调整中央空调主体80各个部件的运转状态，当人多的时候，调低温度增大风速等参数，当人少的时候自动调高温度，降低风速等参数，从而有效控制功耗。

在本实施例中，数据监控与采集模块50包括第一数据监控与采集模块501和第二数据监控与采集模块502，第一数据监控与采集模块501与冷水机组70电连接，第二数据监控与采集模块502与电量变送器901、温湿度传感器902、压力变送器903和流量变送器904电连接，第一数据监控与采集模块501和第二数据监控与采集模块502将数据传输至操作员级工作站40中。本实施例中采用的是一个操作员级工作站40同时控制数据采集和监控模块50与主控模块60，也可以是运用两个操作员级工作站40，其中一个控制数据采集和监控模块50，另一个控制主控模块60,本实用新型中的操作员级工作站 40可以控制中央空调，也增加其他的设备，一起进行控制。

在本实施例中，中央空调主体80包括水泵801、冷水塔802和送风模块803，水泵801、冷水塔802和送风模块803均与控制模块60电连接，控制模块60与操作员级工作站40网络连接通讯，送风模块803包括空气处理机8031、风柜8033和风机盘管8032，空气处理机8031、风柜8033和风机盘管8032均与控制模块60电连接。

在本实施例中，冷水机组70为离心式冷水机组、螺杆式冷水机组或者活塞式冷水机组，冷水机组70是整个中央空调的制冷源，在冷水机组70中会消耗很大的电量，在本实施例中，每个冷水机组70上都设置有数据监控与采集模块50，对每个冷水机组70的运行速度和状态进行监控，通过其运行状态，计算得出用电量，第一数据监控与采集模块50监控这些冷水机组70，并将数据传输到操作员级工作站40中。电量变送器901是一种将被测电量参数(如电流、电压、功率、频率、功率因数等信号)转换成直流电流、直流电压并隔离输出模拟信号或数字信号的装置，其直接监测整个中央空调主体80的用电量，当用电量变化时，数据监控与采集模块50监测到相关变化，并将变化传至操作级工作站40。同样，温湿度传感器902主要用于监控室内的温度和湿度，当房间的温度和湿度超过最适宜的温度和湿度时，数据监控与采集模块50记录相关数据，传输至操作员级工作站40进行处理。

中央空调的主要工作在于室内空气与外籍空气进行交换，室内处于负压状态，而让外界空气进入公共环境中，就要有压力差的存在，可以通过压力变送器903感受到室内压力的大小控制通风设备，实现智能控制，同样，在中央空调中，通过流量变送器904对水泵的变流量控制，可以降低冷却塔的能耗，也可以降低冷却水出水温度，提高冷水机能效比，但是冷却水进水温度有最低水温限制，所以水泵的变流量控制必须与冷却塔的变风量控制相结合，才能真正达到综合节能的目的。结合上述所说，整个中央空调主体80中的冷水机组70、水 泵801、冷水塔802和送风模块803的各个环节，都涉及到用电，实施监控这些环节的工作状态，有利于掌握用电情况，且中央空调多安装在公共场合，随着时间，人流量以及外部环境的影响，人们对中央空调风速、温度和湿度的要求是不一样的，在本实施例的这种分布式控制系统中，能够实时控制各个环节，从而调整各个部件的运行状态，不仅让中央空调使用起来更为智能化，也在一定程度上控制了总用电量。

在本实施例中，水泵80和冷水塔802通过变频方式控制。变频方式主要是中央空调自动进行无级变速的，它可以根据室内情况自动提供所需的冷(热)量；当室内温度达到期望值后，中央空凋主体80则以能够准确保持这一温度的恒定速度运转，实现"不停机运转"，从而保证环境温度的稳定，且不消耗多余的电力，所以电量只是一般空调机的约2/3，节能效果强。

本实用新型的优势在于：

1)分布式控制系统的控制方式简单，整个控制程序清晰明了，呈阶梯式控制，每个模块功能明确，运行效率高，响应速度快；

2)操作员级工作站不少于一个，每个操作员级工作站均与工程师级工作站和服务器进行通讯，不同的操作员级工作站可监控不同的设备，各个不同的设备通过不同的操作员级工作站汇总到服务器中，并通过工程师级工作站进行统一监控调配，这样的方式，使该分布式控制系统可以关联更多其他的设备，同时进行控制，统一管理，控制方式简单；

3)运用到中央空调控制装置中，通过工程师级工作站对整个系统进行实时布局与监控，控制方便，且系统化，由于监控模块监控了冷水机、电量变化、温湿度、压力以及流量的变化，从各个角度对中央空调的用电量进行控制和科学地运行管理，从而达到整体优化控制，节省总电量的目的。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型 并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。