【正文】 度傳感器、送風(fēng)濕度傳感器、回風(fēng)溫度傳感器、壓差開關(guān)、風(fēng)道靜壓傳感器、室內(nèi)微壓傳感器、電動(dòng)風(fēng)閥傳感器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電磁閥及變風(fēng)量末端室內(nèi)溫控器組成。 被控區(qū)域變頻器 調(diào)節(jié)器 變送器變送器調(diào)節(jié)器三通閥調(diào)節(jié)器 變送器變送器調(diào)節(jié)器表冷器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥加濕器電磁閥新風(fēng)閥變送器調(diào)節(jié)器變頻器回風(fēng)閥回風(fēng)道新風(fēng)排風(fēng)口 第 頁 26 通信線被控區(qū)域信號類型 注： 指的是供配電和變頻器箱 圖 變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組（定 /變靜壓控制、普通型末端）控制 原理圖 監(jiān)測與控制功能包括以下幾個(gè)方面： （ 1）冬 /夏季采用最小新風(fēng)量的節(jié)能控制模式，新、回、排風(fēng)閥聯(lián)動(dòng)控制；過渡季節(jié)采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行策略，控制新、回、排風(fēng)閥聯(lián)動(dòng)。各電動(dòng)風(fēng)閥與送風(fēng)機(jī)、回風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖，當(dāng)送風(fēng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，新風(fēng)閥、排風(fēng)閥關(guān)閉。 （ 2）當(dāng)過濾器阻塞時(shí)，壓差開關(guān)給出過濾器淤塞報(bào)警信號。 （ 3）變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組溫度控制：根據(jù)送風(fēng)實(shí)測溫度與送風(fēng)設(shè)定溫度的偏差，按 PID 調(diào)節(jié)冷 /熱盤管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度，使實(shí)測溫度達(dá)到設(shè)定溫度值。 （ 4）變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組濕度控制：根 據(jù)送風(fēng)實(shí)測濕度與送風(fēng)設(shè)定濕度的偏差，自動(dòng)控制加濕器電磁閥的開閉，使實(shí)測濕度達(dá)到設(shè)定濕度值。 （ 5）送風(fēng)機(jī)采用變頻控制，監(jiān)測與控制點(diǎn)為：送風(fēng)機(jī)主回路狀態(tài)反饋、變頻器狀態(tài)反饋、變頻器故障反饋、手 /自動(dòng)狀態(tài)反饋、主回路啟停控制、變頻器啟停控制、變頻器轉(zhuǎn)速控制及變頻器轉(zhuǎn)速反饋。對于定靜壓控制模式根據(jù)送風(fēng)靜壓測量值與設(shè)定值進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、控制風(fēng)量、實(shí)現(xiàn)節(jié)能；對于變 第 頁 27 靜壓控制模式根據(jù)各末端的閥位反饋狀態(tài)，修正靜壓設(shè)定值，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，控制送風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 （ 6）回風(fēng)機(jī)采用變頻控制，監(jiān)測與控制點(diǎn)為：回風(fēng)機(jī)主回路狀 態(tài)反饋，變頻器狀態(tài)反饋，變頻器故障反饋、手自動(dòng)狀態(tài)反饋、主回路啟停控制、變頻器啟?？刂?、變頻器轉(zhuǎn)速控制及變頻器轉(zhuǎn)速反饋?；仫L(fēng)機(jī)與送風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)控制，以保證室內(nèi)的正壓。 （ 7）變風(fēng)量末端控制功能 ① 風(fēng)量末端溫度及風(fēng)量的監(jiān)測：可根據(jù)用戶需求手動(dòng)設(shè)定溫度并自動(dòng)監(jiān)測室內(nèi)溫度及各末端風(fēng)量。 ② 各末端風(fēng)量的調(diào)節(jié)：根據(jù)所測溫度 與 設(shè)定值的比較，設(shè)定一個(gè)房間要求的風(fēng)量，再根據(jù)末端所測風(fēng)量與該值的比較，調(diào)節(jié)末端風(fēng)閥的開度，保證風(fēng)量，以實(shí)現(xiàn)既滿足室內(nèi)溫度要求又達(dá)到節(jié)能的目的 。 空調(diào)機(jī)組接線 變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組控制部分傳感器、執(zhí)行器和控制設(shè)備 是基于 Delta Controls 公司的產(chǎn)品 進(jìn)行 選擇， 在該機(jī)組 的控制過程中，采用直接數(shù)字控制器（ DDC）進(jìn)行控制， DDC 的型號為 DAC— 633 現(xiàn)場控制器，由于該機(jī)組的監(jiān)控點(diǎn)較多，需要對其進(jìn)行擴(kuò)展， 選擇 DFM－ 200 作為擴(kuò)展模塊，同時(shí)選擇 傳感器、執(zhí)行器和控制設(shè)備，列寫設(shè)備明細(xì)表（如表 ）。 第 頁 28 表 變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組部分設(shè)備明細(xì)表 序號 設(shè)備 代號 型號 數(shù)量 設(shè)備名稱 說明 1 GF5009 GF5009 1 溫控器 2 Δ p1 415207 1 風(fēng)道靜壓傳感器 送風(fēng)壓力 3 Δ p1 415307 1 室內(nèi)微壓差傳感器 室內(nèi)靜壓 4 與設(shè)備配套 2 變頻調(diào)節(jié)器 控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 5 H1 401101 1 風(fēng)管式濕度傳感器 送風(fēng)濕度 6 T1 4000101 2 風(fēng)管式溫度傳感器 送、回風(fēng)溫度 7 HV1 與設(shè)備配套 1 24V/AC電磁閥 加濕水閥控制 8 DP1/2 481603C 2 電動(dòng)風(fēng)閥調(diào)節(jié)器／調(diào)節(jié)型 新風(fēng)／回風(fēng)閥門 9 TV2 490000系列 1 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥／ 調(diào)節(jié)型 冷熱水調(diào)節(jié)閥 10 Fdp1 416000 1 壓差開關(guān) 風(fēng)機(jī)狀態(tài) 11 RE1 430210+43001 1 24V/AC繼電器 12 TF1 220/24V/AC 1 50W變壓器 13 CT1 410000 1 電流互感器 14 DDC2 DFM200 3 擴(kuò)展模塊 15 DDC1 DAC633 1 現(xiàn)場控制器 根據(jù)所選設(shè)備畫出空調(diào)機(jī)組的接線圖（如圖 、 、 所示） 。 第 頁 29 變頻調(diào)速器通信線被控區(qū)域信號/01024/24/信號/01024/24 /信號/01024 /信號/010100100220/220/變頻調(diào)速器19 2026 2542 41444324/10024/ 圖 變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組接線圖１ 圖 變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組接線圖２ 第 頁 30 圖 變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組接線圖３ 注：（ 1）電控箱控制回路參考 99D357 標(biāo)準(zhǔn)一 常用風(fēng)機(jī)控制圖。 （ 2）接入 DDC 的所有開關(guān)量信號均為無源接點(diǎn)。 （ 3） DDC 箱內(nèi)各條 485 網(wǎng)線屏蔽層，應(yīng)利用端子相互連接。 （ 4） 485 總線兩端要求接入終端電阻。 （ 5） RVVP 屏蔽層在 DDC 箱內(nèi)一端接地，另一端塑封處理。 （ 6）電磁 閥或加濕閥用受控繼電器為 24V/AC，有源接點(diǎn)或非 24V/AC 時(shí)，應(yīng)用繼電器隔離。前端設(shè)備為非半波整流時(shí)（即信號地與電源地不共地時(shí)），要求前端設(shè)備必須要獨(dú)立供電（即不能與 DDC公用一個(gè)電源）。 第 頁 31 （ 7）此接線圖只畫出其中一個(gè)機(jī)組的接線。在每個(gè)應(yīng)用控制器 DAC633中，都有對應(yīng)的端子（圖 中的 NET 端子）可接前后的 DDC 控制器及擴(kuò)展模塊。在實(shí)際應(yīng)用中將對應(yīng)的端子接起來。 第 頁 32 4 ＡＨＵ送風(fēng)溫度控制回路 MATLAB 仿真 仿真軟件介紹 仿真要求能夠演示 系統(tǒng)變化的真實(shí)過程。本設(shè)計(jì)仿真采用的軟件是。 MATLAB 軟件的誕生使控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)變得簡單了，它為控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的工具。 MATLAB 的核心是基于矩陣運(yùn)算的快速解釋程序，它以交互式接受用戶輸入的各項(xiàng)指令，輸出計(jì)算結(jié)果，提供了一個(gè)開放式的集成環(huán)境，用戶可以運(yùn)行系統(tǒng)提供的大量命令，包括數(shù)值計(jì)算、圖形繪制等。具體的說， 版本的 MATLAB 除了具有數(shù)據(jù)可視化功能、強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算功能、豐富的工具箱、數(shù)學(xué)計(jì)算、數(shù)字信號處理、自動(dòng)控制模擬、動(dòng)態(tài)分析、數(shù)據(jù)處理、 2D/3D 的繪圖 功能，并可以與 FORTRAN,C,C++做數(shù)據(jù)連接等等，又增加了許多新的功能，其中包括： （ 1）增強(qiáng)了工具箱的功能； （ 2）增強(qiáng)了對多維矩陣的運(yùn)算功能； （ 3）使用交互性更強(qiáng)的用戶界面，尤其是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱使用圖形用戶界面，大大方便了用戶的使用； （ 4）微分方程的新解法； （ 5）可以處理不同類型的向量和矩陣； （ 6）在 Simulink 中可以擁有自己的編輯器與調(diào)試器； （ 7）增加了許多功能函數(shù)及繪圖功能。 這里主要用了 Simulink 進(jìn)行仿真，下面重點(diǎn)討論一下 Simulink。 Simulink是一個(gè)用來對動(dòng)態(tài) 系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持具有多種采樣速率的系統(tǒng)仿真。 Simulink為用戶提供了使用系統(tǒng)模型框圖進(jìn)行組態(tài)圖形窗口，使用 Simulink 進(jìn)行仿真可以象在紙上繪圖一樣簡單。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用微分方程和差分方程構(gòu)造系統(tǒng)模型相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)，它是 MATLAB 的進(jìn)一步擴(kuò)展，它不但實(shí)現(xiàn)了可視化的動(dòng)態(tài)仿真，也實(shí)現(xiàn)了與 MATLAB、 C 或者 FORTRAN 甚至和 第 頁 33 硬件之間的相互數(shù)據(jù)傳遞，大大地?cái)U(kuò)展了它的功能。 Simulink 不但可以進(jìn)行仿真，也 可以進(jìn)行模型分析、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等 ,為用戶提供了極大的方便。 表冷器簡介 表冷器（表面冷卻器）是用來對空氣進(jìn)行減濕和冷卻的。表冷器都是翅片管式換熱器，它的翅片一般多采用套片和繞片，基管的管徑較小。 表冷器內(nèi)流動(dòng)的冷媒有制冷劑和冷水（深井水、冷凍水和鹽水）兩種。以制冷劑為冷媒的表冷器稱為直接蒸發(fā)式表冷器，多用于各類單元式空調(diào)器和房間式空調(diào)器中。以冷水作為冷媒的表冷器稱為水冷式表冷器，多用于集中式空調(diào)系統(tǒng)和半集中式空調(diào)系統(tǒng)的末端設(shè)備中。 與加熱器的工作原理相似，當(dāng)空氣沿表冷器的翅片間流過時(shí)，通過翅片和基管 表面與冷媒進(jìn)行熱量交換，空氣放出熱量溫度降低，冷媒得到熱量溫度升高。當(dāng)表冷器的表面溫度低于空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣中的一部分水蒸氣將凝結(jié)出來，此時(shí)稱表冷器處于濕工況，從而達(dá)到對空氣進(jìn)行降濕處理的目的。 增大空氣和冷水的流速，增加換熱面積和空氣與冷水間的溫差，都可以提高傳熱量。但風(fēng)速和水的速度過大，風(fēng)機(jī)和水泵耗電量增加，且在濕工況下，過大的空氣流速容易將冷凝水帶到表冷器后面的空氣中，影響減濕效果。設(shè)計(jì)時(shí)一般將表冷器迎面風(fēng)速 u 控制在 ，管內(nèi)水的流速控制在。 表冷器的安裝與以熱水為 媒的空氣加熱器安裝方式基本相同，但表冷器下部應(yīng)設(shè)集水盤，用來收集空氣被表冷器冷卻后的冷凝水。 表冷器的調(diào)節(jié)方法有 三 種：水量調(diào)節(jié)、水溫調(diào)節(jié)和通風(fēng)量調(diào)節(jié)。水量調(diào)節(jié)是改變進(jìn)入表冷器的冷水流量，水溫不變，使表冷器的傳熱效果發(fā)生改變。水量減少，表冷器傳熱量降低， 空氣 溫降小，除濕量也少；反之，增大冷水量，空氣經(jīng)過表冷器的溫降大，降濕量也多。水溫調(diào)節(jié)是水量不變的調(diào)節(jié)，通過改變表冷器進(jìn)水溫度， 來 改變其傳熱效果。進(jìn)水溫度越低，空氣溫降越大，除濕量也增加；反之，供水溫度提高，空氣溫降減小，除濕量降低。該方式調(diào)節(jié)好，但設(shè)備復(fù)雜， 運(yùn)行也不太經(jīng)濟(jì)。水溫調(diào)節(jié)一般多用于溫度控制精度較高的場合。通風(fēng)量調(diào)節(jié)就是控制通過表冷器的通風(fēng)量。 第 頁 34 送風(fēng)溫度控制回路 圖 為變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)溫度控制回路框圖，由于變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)采用固定送風(fēng)溫度而改變送風(fēng)量的方式，所以必須對送風(fēng)溫度加以控制使其維持一定值。對送風(fēng)溫度的控制可通過送風(fēng)溫度傳感器測量實(shí)際送風(fēng)溫度與設(shè)定送風(fēng)溫度的差值，并調(diào)節(jié)電動(dòng)三通水閥的冷凍水流量來實(shí)現(xiàn)。 送風(fēng)溫度設(shè)定送風(fēng)溫度溫度傳感器管道換熱器水閥調(diào)節(jié)器 圖 送風(fēng)溫度控制回路原理圖 控制器 的設(shè)計(jì)與優(yōu)化 在現(xiàn)代化的生產(chǎn)過程中，絕大部分控制回路采用 PID 控制，這是因?yàn)?PID控制器結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)、算法原理簡明、參數(shù)物理意義明確、控制效果好，因此 在文中 選擇 模擬的 PID 控制器 對表冷器進(jìn)行控制 ，采用 PID 算法 。 首先采用工程整定法進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后在此基礎(chǔ)上以 ITAE 指標(biāo)為基準(zhǔn)，采用單純尋優(yōu)法對 PID 控制器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。 判斷一個(gè)系統(tǒng)的好壞一般通過系統(tǒng)跟隨性能和抗擾性能來判斷，在對控制器參數(shù)的求取上，以這兩個(gè)性能為例進(jìn)行分析。 調(diào)節(jié)器參數(shù) 整定 表冷器控制回路的傳遞函數(shù)模型 為 300 .0 1 1() 2 0 1 1 sG s es ??? ? （ 41） 根據(jù) ZieglerNichols 整定公式