第一篇：中央空調(diào)機(jī)組DDC電氣控制系統(tǒng)

空調(diào)DDC控制系統(tǒng)

自動化系統(tǒng)是智能建筑的一個重要組成部分。樓宇自動化系統(tǒng)的功能就是對大廈內(nèi)的各種機(jī)電設(shè)施，包括中央空調(diào)、給排水、變配電、照明、電梯、消防、安全防范等進(jìn)行全面的計算機(jī)監(jiān)控管理。其中,中央空調(diào)的能耗占整個建筑能耗的50%以上，是樓宇自動化系統(tǒng)節(jié)能的重點[1]。由于中央空調(diào)系統(tǒng)十分龐大，反應(yīng)速度較慢、滯后現(xiàn)象較為嚴(yán)重，現(xiàn)階段中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)幾乎都采用傳統(tǒng)的控制技術(shù)，對于工況及環(huán)境變化的適應(yīng)性差，控制慣性較大，節(jié)能效果不理想。傳統(tǒng)控制技術(shù)存在的問題主要是難以解決各種不確定性因素對空調(diào)系統(tǒng)溫濕度影響及控制品質(zhì)不夠理想。而智能控制特別適用于對那些具有復(fù)雜性、不完全性、模糊性、不確定性、不存在已知算法和變動性大的系統(tǒng)的控制?！熬G色建筑”主要強調(diào)的是:環(huán)保、節(jié)能、資源和材料的有效利用，特別是對空氣的溫度、濕度、通風(fēng)以及潔凈度的要求，因此，空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛?？照{(diào)控制系統(tǒng)涉及面廣，而要實現(xiàn)的任務(wù)比較復(fù)雜，需要有冷、熱源的支持。空調(diào)機(jī)組內(nèi)有大功率的風(fēng)機(jī)，但它的能耗很大。在滿足用戶對空氣環(huán)境要求的前提下，只有采用先進(jìn)的控制策略對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，才能達(dá)到節(jié)約能源和降低運行費用的目的。以下將從控制策略角度對與監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的問題作簡要討論。2 空調(diào)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成一般包括以下幾部分[2] [3]:(1)新風(fēng)部分

空調(diào)系統(tǒng)在運行過程中必須采集部分室外的新鮮空氣(即新風(fēng))，這部分新風(fēng)必須滿足室內(nèi)工作人員所需要的最小新鮮空氣量，因此空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)取入量決定于空調(diào)系統(tǒng)的服務(wù)用途和衛(wèi)生要求。新風(fēng)的導(dǎo)入口一般設(shè)在周圍不受污染影響的地方。這些新風(fēng)的導(dǎo)入口和空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)管道以及新風(fēng)的濾塵裝置(新風(fēng)空氣過濾器)、新風(fēng)預(yù)熱器(又稱為空調(diào)系統(tǒng)的一次加熱器)共同組成了空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)系統(tǒng)。

(2)空氣的凈化部分

空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)其用途不同，對空氣的凈化處理方式也不同。因此，在空調(diào)凈化系統(tǒng)中有設(shè)置一級初效空氣過濾器的簡單凈化系統(tǒng)，也有設(shè)置一級初效空氣過濾器和一級中效空氣過濾器的一般凈化系統(tǒng)，另外還有設(shè)置一級初效空氣過濾器，一級中效空氣過濾器和一級高效空氣過濾器的三級過濾裝置的高凈化系統(tǒng)。

(3)空氣的熱、濕處理部分

對空氣進(jìn)行加熱、加濕和降溫、去濕，將有關(guān)的處理過程組合在一起，稱為空調(diào)系統(tǒng)的熱、濕處理部分。在對空氣進(jìn)行熱、濕處理過程中，采用表面式空氣換熱器(在表面式換熱器內(nèi)通過熱水或水蒸氣的稱為表面式空氣加熱器，簡稱為空氣的汽水加熱器)。設(shè)置在系統(tǒng)的新風(fēng)入口，一次回風(fēng)之前的空氣加熱器稱為空氣的一次加熱器;設(shè)置在降溫去濕之后的空氣加熱器，稱為空氣的二次加熱器;設(shè)置在空調(diào)房間送風(fēng)口之前的空氣加熱器，稱為空氣的三次加熱器。三次空氣加熱器主要起調(diào)節(jié)空調(diào)房間內(nèi)溫度的作用，常用的熱媒為熱水或電加熱。

在表面式換熱器內(nèi)通過低溫冷水或制冷劑的稱為水冷式表面冷卻器或直接蒸發(fā)式表面冷卻器，也有采用噴淋冷水或熱水的噴水室，此外也有采用直接噴水蒸汽的處理方法來實現(xiàn)空氣的熱、濕處理過程。

(4)空氣的輸送和分配、控制部分

空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)和送、回風(fēng)管道稱為空氣的輸送部分。風(fēng)管中的調(diào)節(jié)風(fēng)閥、蝶閥、防火閥、啟動閥及風(fēng)口等稱為空氣的分配、控制部分。根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)中空氣阻力的不同，設(shè)置風(fēng)機(jī)的數(shù)量也不同，如果空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置一臺風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)既起送風(fēng)作用，又起回風(fēng)作用的稱為單風(fēng)機(jī)系統(tǒng);如果空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置兩臺風(fēng)機(jī)，一臺為送風(fēng)機(jī)，另一臺為回風(fēng)機(jī)，則稱為雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。

(5)空調(diào)系統(tǒng)的冷、熱源

空調(diào)系統(tǒng)中所使用的冷源一般分為天然冷源和人工冷源。天然冷源一般指地下深井水，人工冷源一般是指利用人工制冷方式來獲得的，它包括蒸汽壓縮式制冷、吸收式制冷以及蒸汽噴射式制冷等多種形式?，F(xiàn)代化的大型建筑中通常都采用集中式空調(diào)系統(tǒng), 這種形式的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

其工作原理是當(dāng)環(huán)境溫度過高時，空調(diào)系統(tǒng)通過循環(huán)方式把室內(nèi)的熱量帶走，以使室內(nèi)溫度維持于一定值。當(dāng)循環(huán)空氣通過風(fēng)機(jī)盤管時，高溫空氣經(jīng)過冷卻盤管的鋁金屬先進(jìn)行熱交換，盤管的鋁片吸收了空氣中的熱量，使空氣溫度降低，然后再將冷凍后的循環(huán)空氣送入室內(nèi)。冷卻盤管的冷凍水由冷卻機(jī)提供，冷卻機(jī)由壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器組成。壓縮機(jī)把制冷劑壓縮，經(jīng)壓縮的制冷劑進(jìn)入冷凝器，被冷卻水冷卻后，變成液體，析出的熱量由冷卻水帶走，并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)吸熱，使冷凍水降溫，然后冷凍水進(jìn)入水冷風(fēng)機(jī)盤管吸收空氣中的熱量，如此周而復(fù)始，循環(huán)不斷，把室內(nèi)熱量帶走。當(dāng)環(huán)境溫度過低時，需要以熱水進(jìn)入風(fēng)機(jī)盤管，和上述原理一樣，空氣加熱后送入室內(nèi)?？諝饨?jīng)過冷卻后，有水分析出，空氣相對濕度減少，變的干燥，所以需增加濕度，這就要加裝加濕器，進(jìn)行噴水或噴蒸汽，對空氣進(jìn)行加濕處理，用這樣的濕空氣去補充室內(nèi)水汽量的不足。中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)

3.1 中央空調(diào)自動控制的內(nèi)容與被控參數(shù)

中央空調(diào)系統(tǒng)由空氣加熱、冷卻、加濕、去濕、空氣凈化、風(fēng)量調(diào)節(jié)設(shè)備以及空調(diào)用冷、熱源等設(shè)備組成。這些設(shè)備的容量是設(shè)計容量，但在日常運行中的實際負(fù)荷在大部分時間里是部分負(fù)荷，不會達(dá)到設(shè)計容量。所以，為了舒適和節(jié)能，必須對上述設(shè)備進(jìn)行實時控制，使其實際輸出量與實際負(fù)荷相適應(yīng)。目前，對其容量控制已實現(xiàn)不同程度的自動化，其內(nèi)容也日漸豐富。被控參數(shù)主要有空氣的溫度、濕度、壓力(壓差)以及空氣清新度、氣流方向等，在冷、熱源方面主要是冷、熱水溫度，蒸汽壓力。有時還需要測量、控制供回水干管的壓力差，測量供回水溫度以及回水流量等。在對這些參數(shù)進(jìn)行控制的同時，還要對主要參數(shù)進(jìn)行指示、記錄、打印，并監(jiān)測各機(jī)電設(shè)備的運行狀態(tài)及事故狀態(tài)、報警。

中央空調(diào)設(shè)備主要具有以下自控系統(tǒng):風(fēng)機(jī)盤管控制系統(tǒng)、新風(fēng)機(jī)組控制系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)組控制系統(tǒng)、冷凍站控制系統(tǒng)、熱交換站控制系統(tǒng)以及有關(guān)給排水控制系統(tǒng)等。

3.2 中央空調(diào)自動控制的功能(1)創(chuàng)造舒適宜人的生活與工作環(huán)境

·對室內(nèi)空氣的溫度、相對濕度、清新度等加以自動控制，保持空氣的最佳品質(zhì);·具有防噪音措施(采用低噪音機(jī)器設(shè)備);·可以在建筑物自動化系統(tǒng)中開放背景輕音樂等。

通過中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)，能夠使人們生活、工作在這種環(huán)境中，心情舒暢，從而能大大提高工作效率。而對工藝性空調(diào)而言，可提供生產(chǎn)工藝所需的空氣的溫度、濕度、潔凈度的條件，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

(2)節(jié)約能源

在建筑物的電器設(shè)備中，中央空調(diào)的能耗是最大的，因此需要對這類電器設(shè)備進(jìn)行節(jié)能控制。中央空調(diào)采用自動控制系統(tǒng)后，能夠大大節(jié)約能源。

(3)創(chuàng)造了安全可靠的生產(chǎn)條件

自動監(jiān)測與安全系統(tǒng)，使中央空調(diào)系統(tǒng)能夠正常工作，在發(fā)現(xiàn)故障時能及時報警并進(jìn)行事故處理。

3.3 中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)的基本組成

圖2[4]為一室溫的自動控制系統(tǒng)。它是由恒溫室、熱水加熱器、傳感器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器機(jī)構(gòu)和(調(diào)節(jié)閥)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。其中恒溫室和熱水加熱器組成調(diào)節(jié)對象(簡稱對象)，所謂調(diào)節(jié)對象是指被調(diào)參數(shù)按照給定的規(guī)律變化的房間、設(shè)備、器械、容器等。圖2所示的室溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)也可以用圖3所示的方塊圖來表示。室溫就是室內(nèi)要求的溫度參數(shù)，在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中稱為被調(diào)參數(shù)(或被調(diào)量)，用θa表示。在室溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，被調(diào)參數(shù)就是對象的輸出信號。被調(diào)參數(shù)規(guī)定的數(shù)值稱為給定值(或設(shè)定值)，用θg表示。室外溫度的變化，室內(nèi)熱源的變化，加熱器送風(fēng)溫度的變化，以及熱水溫度的變化等，都會使室內(nèi)溫度發(fā)生變化，從而室內(nèi)溫度的實際值與給定值之間產(chǎn)生偏差。這些引起室內(nèi)溫度偏

差的外界因素，在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中稱為干擾(或稱為擾動)，用f表示。在該系統(tǒng)中，導(dǎo)致室溫變化的另一個因素是加熱器內(nèi)熱水流量的變化，這一變化往往是熱水溫度或熱水流量的變化引起的，熱水流量的變化是由于控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)—調(diào)節(jié)閥的開度變化所引起的，是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于補償干擾的作用使被調(diào)量保持在給定值上的調(diào)節(jié)參數(shù)，或稱調(diào)節(jié)量q。調(diào)節(jié)量q和干擾f對對象的作用方向是相反的。

圖2 室溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖

圖3 室溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方塊圖 4 中央空調(diào)系統(tǒng)控制中存在的問題 4.1 被控對象的特點

空調(diào)系統(tǒng)中的控制對象多屬熱工對象，從控制角度分析，具有以下特點[3]:(1)多干擾性

例如，通過窗戶進(jìn)來的太陽輻射熱是時間的函數(shù)，受氣象條件的影響;室外空氣溫度通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)對室溫產(chǎn)生影響;通過門、窗、建筑縫隙侵入的室外空氣對室溫產(chǎn)生影響;為了換氣(或保持室內(nèi)一定正壓)所采用的新風(fēng)，其溫度變化對室溫有直接影響。此外，電加熱器(空氣加熱器)電源電壓的波動以及熱水加熱器熱水壓力、溫度、蒸汽壓力的波動等，都將影響室溫。

如此多的干擾，使空調(diào)負(fù)荷在較大范圍內(nèi)變化，而它們進(jìn)入系統(tǒng)的位置、形式、幅值大小和頻繁程度等，均隨建筑的構(gòu)造(建筑熱工性能)、用途的不同而異，更與空調(diào)技術(shù)本身有關(guān)。在設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)時應(yīng)考慮到盡量減少干擾或采

取抗干擾措施。因此，可以說空調(diào)工程是建立在建筑熱工、空調(diào)技術(shù)和自控技術(shù)基礎(chǔ)上的一種綜合工程技術(shù)。

(2)多工況性

空調(diào)技術(shù)中對空氣的處理過程具有很強的季節(jié)性。一年中，至少要分為冬季、過渡季和夏季。近年來，由于集散型系統(tǒng)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，為多工況的空調(diào)應(yīng)用創(chuàng)造了良好的條件。由于空調(diào)運行制度的多樣化，使運行管理和自動控制設(shè)備趨于復(fù)雜。因此，要求操作人員必須嚴(yán)格按照包括節(jié)能技術(shù)措施在內(nèi)的設(shè)計要求進(jìn)行操作和維護(hù)，不得隨意改變運行程序和拆改系統(tǒng)中的設(shè)備。

(3)溫、濕度相關(guān)性

描述空氣狀態(tài)的兩個主要參數(shù)為溫度和濕度，它們并不是完全獨立的兩個變量。當(dāng)相對濕度發(fā)生變化時會引起加濕(或減濕)動作，其結(jié)果將引起室溫波動;而室溫變化時，使室內(nèi)空氣中水蒸氣的飽和壓力變化，在絕對含濕量不變的情況下，就直接改變了相對濕度(溫度增高相對濕度減少，溫度降低相對濕度增加)。這種相對關(guān)聯(lián)著的參數(shù)稱為相關(guān)參數(shù)。顯然，在對溫、濕度都有要求的空調(diào)系統(tǒng)中，組成自控系統(tǒng)時應(yīng)充分注意這一特性。

4.2 控制中存在的主要問題

目前中央空調(diào)系統(tǒng)主要采用的控制方式是PID控制，即采用測溫元件(溫感器)＋PID溫度調(diào)節(jié)器＋電動二通調(diào)節(jié)閥的PID調(diào)節(jié)方式。夏季調(diào)節(jié)表冷器冷水管上的電動調(diào)節(jié)閥，冬季調(diào)節(jié)加熱器熱水管上的電動調(diào)節(jié)閥，由調(diào)節(jié)閥的開度大小實現(xiàn)冷(熱)水量的調(diào)節(jié)，達(dá)到溫度控制的目的。為方便管理，簡化控制過程，把溫度傳感器設(shè)于空調(diào)機(jī)組的總回風(fēng)管道中，由于回風(fēng)溫度與室溫有所差別，其回風(fēng)控制的溫度設(shè)定值，在夏季應(yīng)比要求的室溫高(0.5～1.0)℃，在冬季應(yīng)比要求的室溫低(0.5～1.0)℃。

PID調(diào)節(jié)的實質(zhì)就是根據(jù)輸入的偏差值，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行運算，將其運算結(jié)果用于控制輸出?，F(xiàn)場監(jiān)控站監(jiān)測空調(diào)機(jī)組的工作狀態(tài)對象有:過濾器阻塞(壓力差)，過濾器阻塞時報警，以了解過濾器是否需要更換;調(diào)節(jié)冷熱水閥門的開度，以達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的目的;送風(fēng)機(jī)與回風(fēng)機(jī)啟/停;調(diào)節(jié)新風(fēng)、回風(fēng)與排風(fēng)閥的開度，改變新風(fēng)、回風(fēng)比例，在保證衛(wèi)生度要求下降低能耗，以節(jié)約運行費用;檢測回風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)兩側(cè)的壓差，以便得知風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài);檢測新風(fēng)、回風(fēng)與送風(fēng)的溫度、濕度，由于回風(fēng)能近似反映被調(diào)對象的平均狀態(tài)，故以回風(fēng)溫濕度為控制參數(shù)。根據(jù)設(shè)定的空調(diào)機(jī)組工作參數(shù)與上述監(jiān)測的狀態(tài)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場控制站控制送、回風(fēng)機(jī)的啟/停，新風(fēng)與回風(fēng)的比例調(diào)節(jié)，盤管冷、熱水的流量，以保證空調(diào)區(qū)域內(nèi)空氣的溫度與濕度既能在設(shè)定范圍內(nèi)滿足舒適性要求，同時也能使空調(diào)機(jī)組以較低的能量消耗方式運行。PID調(diào)節(jié)能滿足對環(huán)境要求不高的一般場所，但是PID調(diào)節(jié)同樣存在一些不足，如控制容易產(chǎn)生超調(diào)，對于工況及環(huán)境變化的適應(yīng)性差，控制慣性較大，節(jié)能效果也不理想，所以對于環(huán)境要求較高或者對環(huán)境有特殊要求的場所，PID調(diào)節(jié)就無法滿足要求了。

對于像中央空調(diào)系統(tǒng)這樣的大型復(fù)雜過程(或?qū)ο?的控制實現(xiàn)，一般是按某種準(zhǔn)則在低層把其分解為若干子系統(tǒng)實施控制，在上層協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)之間 的性能指標(biāo)，使得集成后的整個系統(tǒng)處于某種意義下的優(yōu)化狀態(tài)。在控制中存在問題主要表現(xiàn)在:(1)不確定性

傳統(tǒng)控制是基于數(shù)學(xué)模型的控制，即認(rèn)為控制、對象和干擾的模型是已知的或者通過辯識可以得到的。但復(fù)雜系統(tǒng)中的很多控制問題具有不確定性，甚至?xí)l(fā)生突變。對于“未知”、不確定、或者知之甚少的控制問題，用傳統(tǒng)方法難以建模，因而難以實現(xiàn)有效的控制。

(2)高度非線性

傳統(tǒng)控制理論中，對于具有高度非線性的控制對象，雖然也有一些非線性方法可以利用，但總體上看，非線性理論遠(yuǎn)不如線性理論成熟，因方法過分復(fù)雜在工程上難以廣泛應(yīng)用，而在復(fù)雜的系統(tǒng)中有大量的非線性問題存在。

(3)半結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化

傳統(tǒng)控制理論主要采用微分方程、狀態(tài)方程以及各種數(shù)學(xué)變換作為研究工具，其本質(zhì)是一種數(shù)值計算方法，屬定量控制范疇，要求控制問題結(jié)構(gòu)化程度高，易于用定量數(shù)學(xué)方法進(jìn)行描述或建模。而復(fù)雜系統(tǒng)中最關(guān)注的和需要支持的，有時恰恰是半結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化問題。

(4)系統(tǒng)復(fù)雜性

按系統(tǒng)工程觀點，廣義的對象應(yīng)包括通常意義下的操作對象和所處的環(huán)境。而復(fù)雜系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間關(guān)系錯綜復(fù)雜，各要素間高度耦合，互相制約，外部環(huán)境又極其復(fù)雜，有時甚至變化莫測。傳統(tǒng)控制缺乏有效的解決方法。

(5)可靠性

常規(guī)的基于數(shù)學(xué)模型的控制方法傾向于是一個相互依賴的整體，盡管基于這種方法的系統(tǒng)經(jīng)常存在魯棒性與靈敏度之間的矛盾，但簡單系統(tǒng)的控制可靠性問題并不突出。而對復(fù)雜系統(tǒng)，如果采用上述方法，則可能由于條件的改變使得整個控制系統(tǒng)崩潰。

歸納上述問題，復(fù)雜對象(過程)表現(xiàn)出如下的特性: ·系統(tǒng)參數(shù)的未知性、時變性、隨機(jī)性和分散性;·系統(tǒng)時滯的未知性和時變性;·系統(tǒng)嚴(yán)重的非線性;·系統(tǒng)各變量間的關(guān)聯(lián)性;·環(huán)境干擾的未知性、多樣性和隨機(jī)性。

面對上述空調(diào)系統(tǒng)的特性，因其屬于不確定性復(fù)雜對象(或過程)的控制范疇，傳統(tǒng)的控制方法難以對這類對象進(jìn)行有效的控制，必須探索更有效的控制策略?？刂撇呗缘倪x取

對于復(fù)雜的不確定性系統(tǒng)而言，由于被控對象(過程)的特性難于用精確的數(shù)學(xué)模型描述。用傳統(tǒng)的基于經(jīng)典控制理論的PID控制和基于狀態(tài)空間描述的近代控制理論方法來實現(xiàn)對被控對象的高動靜態(tài)品質(zhì)的控制是非常困難的，一般都采用黑箱法，即輸入輸出描述法對控制系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計，大量引入人的能量與智慧、經(jīng)驗與技巧?？刂破魇怯没跀?shù)學(xué)模型和知識系統(tǒng)相結(jié)合的廣義模型進(jìn)行設(shè)計的，也就是說對不確定性復(fù)雜系統(tǒng)的控制一般采用智能控制策略[5]。這類控制系統(tǒng)具有以下基本特點:(1)具有足夠的關(guān)于人的控制策略、被控對象及環(huán)境的有關(guān)知識以及運用這些知識的“智慧”;(2)是能以知識表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)描述表示的混合過程，采用開閉環(huán)控制和定性及定量控制相結(jié)合的多模態(tài)控制方式;(3)具有變結(jié)構(gòu)特點，能總體自尋優(yōu)，具有自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)和自協(xié)調(diào)能力;(4)具有補償和自修復(fù)能力、判斷決策能力和高度的可靠性。

智能控制策略的突出優(yōu)點是充分利用人的控制性能，信息獲取、傳遞、處理性能的研究結(jié)果和心理、生理測試數(shù)據(jù)，建立控制者—“人”環(huán)節(jié)的模型，以便與被控制對象—機(jī)器的模型相互配合，設(shè)計人機(jī)系統(tǒng)，為系統(tǒng)分析設(shè)計提供靈活性。例如，當(dāng)建立被控制對象模型很困難時，可以建立控制者模型，如建立控制專家模型、設(shè)計專家控制器等;當(dāng)建立控制者模型很困難時，可以建立被控制對象模型;而設(shè)計被控對象模型有困難時，又可建立“控制者—被控制對象”的聯(lián)合模型，即控制論系統(tǒng)模型，如“人—人”控制論系統(tǒng)的對策論模型。由于現(xiàn)代傳感變換檢測技術(shù)和計算機(jī)硬件相關(guān)技術(shù)的發(fā)展基本上已經(jīng)妥善地解決了控制系統(tǒng)中的硬件問題，難點在于信息的處理和信息流的控制，因此其控制目標(biāo)的實現(xiàn)和控制功能的完成往往采用全軟件方式。不同的控制策略所構(gòu)造出的算法其復(fù)雜程度、魯棒性、解耦性能等差別是很大的，在技術(shù)實現(xiàn)上軟硬件資源成本也不同，人們期待的是成本最低的控制策略，在這方面仿人智能控制[6]策略具有其獨特的優(yōu)勢。仿人智能控制是總結(jié)、模仿人的控制經(jīng)驗和行為，以產(chǎn)生式規(guī)則描述人在控制方面的啟發(fā)與直覺推理行為，其基本特點是模仿控制專家的控制行為，控制算法是多模態(tài)的和多模態(tài)控制間的交替使用，并具有較好的解耦性能和很強的魯棒性。從復(fù)雜系統(tǒng)控制工程實踐的經(jīng)驗看，選取仿人智能控制策略還是明智之舉。除了仿人智能控制策略，還有模糊控制策略、專家系統(tǒng)控制策略等。工程實現(xiàn)與監(jiān)控信息平臺的選擇

大型復(fù)雜系統(tǒng)控制的工程實現(xiàn)中除了低層的DDC控制外，由于各子系統(tǒng)需要結(jié)集協(xié)調(diào)，有大量的信息需要實時處理和存儲。從控制論層次考慮，無論管理信息還是控制信息，控制的本質(zhì)都是對信息流的控制和信息的處理，因此信息平臺的選取是至關(guān)重要的，應(yīng)從系統(tǒng)工程角度妥善處理工程實現(xiàn)問題，既要使建設(shè)系統(tǒng)的軟硬件成本最低，又要考慮系統(tǒng)運行維護(hù)升級換代及擴(kuò)展與發(fā)展的長期效益，對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置，保證系統(tǒng)的長期可靠穩(wěn)定運行。硬件固然是控制系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)，但在大型復(fù)雜系統(tǒng)控制中強調(diào)的應(yīng)不再是硬件，如傳感裝置、儀器儀表、傳動裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，應(yīng)改變某些由于技術(shù)背景等原因造成的輕視軟件重硬件的傾向，避免因信息平臺選取不當(dāng)而形成大量的自動化“孤島”，給

企業(yè)的信息化留下隱患，使大量的寶貴信息資源沉淀、流失。目前市場上可供使用的國內(nèi)外工業(yè)控制組態(tài)軟件不少，但用于大型復(fù)雜系統(tǒng)未必都那么合適。事實上，各軟件廠商在設(shè)計系統(tǒng)時各有側(cè)重，實現(xiàn)技術(shù)與設(shè)計方案也各有自己的鮮明特點，都是為了解決自動化控制問題提供手段與方案，但解決問題的深度和廣度是有較大差別的，這正是設(shè)計中有待解決的問題。結(jié)束語

由于中央空調(diào)系統(tǒng)在樓宇自動化系統(tǒng)節(jié)能中占據(jù)的特殊地位，顯示出了對中央空調(diào)系統(tǒng)控制模式進(jìn)行研究的重要意義。本文針對該系統(tǒng)溫、濕控制問題進(jìn)行了較為詳細(xì)地分析，并介紹了智能控制策略的突出優(yōu)點，為同類系統(tǒng)的設(shè)計提供了有益的幫助。

第二篇：輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)

目錄

第1章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 ……………………………………………………4 1.1.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 …………………………………4 1.2.PLC機(jī)型選擇 …………………………………………………… 5 第2章 輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計要求 …………………………………………7 第3章 輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)硬件的選擇 …………………………… …………8 第4章 輸煤機(jī)組系統(tǒng)的設(shè)計 …………………………………………………10 4.0 輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計思路………………………………………10 4.1.主電路的設(shè)計………………………… 10 4.2.PLC硬件控制電路設(shè)計 …………………………………………12 4.3.PLC控制程序設(shè)計……………………………………………… 15 4.4.梯形圖程序調(diào)試…………………………………………………20 第5章 課程設(shè)計總結(jié)

…………………………………………………………21 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………21

第1章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則

任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則：

1.最大限度地滿足被控對象的控制要求

充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。同時要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計中的重點問題和疑難問題。

2.保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠

保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。

3.力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便

一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，2

而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標(biāo)。

4.適應(yīng)發(fā)展的需要

由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。實際上PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，按照國外發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)：首先考慮的是系統(tǒng)的安全性、可靠性設(shè)計，然后才是根據(jù)控制工藝要求進(jìn)行控制流程設(shè)計，然后就是編寫切實可行、高效的PLC程序，這里在安全性、可靠性設(shè)計要求的前提下，編寫相應(yīng)的PLC程序非常重要，硬件上保證的安全性，以及軟件PLC程序中的安全考慮應(yīng)該同步進(jìn)行。

1．2 PLC機(jī)型選擇

PLC產(chǎn)品的種類繁多。PLC的型號不同,對應(yīng)著其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等均各不相同,適用的場合也各有側(cè)重。因此,合理選用PLC,對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。

PLC機(jī)型的選擇

PLC的選擇主要應(yīng)從PLC 的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下,力爭最佳的性能價格比。選擇時應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型式,安裝方式的選擇,相應(yīng)的功能要求,響應(yīng)速度要求,系統(tǒng)可靠性的要求,機(jī)型盡量統(tǒng)一等因素。一 合理的結(jié)構(gòu)型式

PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。

整體式PLC的每一個I/O點的平均價格比模塊式的便宜,且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,在I/O點數(shù)、輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便,一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。二 安裝方式的選擇

PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I/O式以及多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠(yuǎn)程I/O硬件,系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程I/O式適用于大型系統(tǒng),系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣,遠(yuǎn)程I/O可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近,連線短,但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠(yuǎn)程I/O電源；多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨立控制,又要相互聯(lián)系的場合,可以選用小型PLC,但必須要附加通訊模塊。三 相應(yīng)的功能要求

一般小型(低檔)PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)等功能,對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。

對于以開關(guān)量控制為主,帶少量模擬量控制的系統(tǒng),可選用能帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換單元,具有加減算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強型低檔PLC。

對于控制較復(fù)雜,要求實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能,可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度,選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價格較貴,一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。四 響應(yīng)速度要求

PLC是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器,不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC,或者某些功能或信號有特殊的速度要求時,則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度,可選用具有高速I/O處理功能的PLC,或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。五 系統(tǒng)可靠性的要求

對于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng),應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。六 機(jī)型盡量統(tǒng)一

一個企業(yè),應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：

1)機(jī)型統(tǒng)一,其模塊可互為備用,便于備品備件的采購和管理。

2)機(jī)型統(tǒng)一,其功能和使用方法類似,有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。3)機(jī)型統(tǒng)一,其外部設(shè)備通用,資源可共享,易于聯(lián)網(wǎng)通信,配上位計算機(jī)后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。

第2章 輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計要求

輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)示意圖如圖所示。

磁選料器輸煤方向給料器輸煤方向YA(15kVA)送煤機(jī)P1破碎機(jī)M4(5kW)提升機(jī)送煤機(jī)P2煤送至卸煤倉M1(3kW)M2(3kW)M3(13kW)煤回收方向M5(75kW)回收機(jī)P2M6(3kW)

輸煤機(jī)組的拖動系統(tǒng)由6臺三相異步電動機(jī)M1～M6和一臺磁選料器YA組成。SA1為手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，SB1和SB2為自動開車/停車按鈕，SB3為事故緊急停車按鈕，SB4～SB9為6個控制按鈕，手動時單機(jī)操作使用。HA為開車/停車時訊響器，提示在輸煤機(jī)組附近的工作人員物煤機(jī)準(zhǔn)備起動請注意安全。HL1～HL6為Ml～M6電動機(jī)運行指示，HL7為手動運行指示，HL8為緊急停車指示，HL9為系統(tǒng)運行正常指示，HL10為系統(tǒng)故障指示。

輸煤機(jī)組控制要求：

(1)手動開車/停車功能：可對輸煤機(jī)組單臺設(shè)備獨立調(diào)試與維護(hù)使用，任何一臺單機(jī)開車/停車時都有音響提示，保證檢修和調(diào)試時人身和設(shè)備安全。

(2)自動開車/停車功能：

1)正常開車 按下自動開車按鈕SB1，音響提示5s后，回收電動機(jī)M6起動運行并點亮HL6指示燈；10s后，2#送煤電動機(jī)M5電動機(jī)起動運行并點亮HL5指示燈；10s后，提升電動機(jī)M4起動運行并點亮HL4指示燈；10s后，破碎電動

機(jī)M3起動運行并點亮HL3指示燈；10s后，1#送煤電動機(jī)M2起動運行并點亮HL2指示燈；10s后，給料器電動機(jī)M1和磁選料器YA起動運行并點亮HL1指示燈；10s后，點亮HL9系統(tǒng)正常運行指示燈，輸煤機(jī)組正常運行。

2)正常停車 按下自動開車按鈕SB2，音響提示5s后，給料器電動機(jī)M1和磁選料器YA停車并熄滅HL1指示燈，同時，熄滅HL9系統(tǒng)正常運行指示燈；10s后，1#送煤電動機(jī)M2停車并熄滅HL2指示燈；10s后，破碎電動機(jī)M3停車并熄滅HL3指示燈；10s后，提升電動機(jī)M4停車并熄滅HL4指示燈；10s后，2#送煤電動機(jī)M5電動機(jī)停車并熄滅HL5指示燈；10s后，回收電動機(jī)M6停車并熄滅HL6指示燈；輸煤機(jī)組全部正常停車。

3)過載保護(hù) 輸煤機(jī)組有三相異步電動機(jī)M1～M6和磁選料器YA的過載保護(hù)裝置熱繼電器，如果電動機(jī)、磁選料器在輸煤生產(chǎn)中，發(fā)生過載故障需立即全線停車并發(fā)出報警指示。系統(tǒng)故障指示燈HL10點亮，HA電鈴斷續(xù)報警20s，HL10一直點亮直到事故處理完畢，繼續(xù)正常開車，恢復(fù)生產(chǎn)。

4)緊急停車 輸煤機(jī)組正常生產(chǎn)過程中，可能會突發(fā)各種事件，因此需要設(shè)置緊急停車按鈕，實現(xiàn)緊急停車防止事故擴(kuò)大。緊急停車與正常停車不同，當(dāng)按下紅色蘑菇形緊急停車按鈕SB3時，輸煤機(jī)組立即全線停車，HA警報聲持續(xù)10s停止，緊急停車指示燈HL8連續(xù)閃亮直到事故處理完畢，回復(fù)正常生產(chǎn)。

5)系統(tǒng)正常運行指示 輸煤機(jī)組中，拖動電動機(jī)M1～M6和磁選料器YA按照程序全部正常起動運行后，HL9指示燈點亮。如果有一臺電動機(jī)或選料器未能正常起動運行，則視為故障，系統(tǒng)故障指示燈HL10點亮，輸煤機(jī)組停車。

第3章 輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)硬件的選擇

PLC型號的選擇

FX2n系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2n系列具備如下特點：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為你的工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力，另外FX2n系列有大量的輸入和輸出適合本次設(shè)計（兩組輸入和三組輸出）和它的大內(nèi)存足夠編寫這些程序

FX2n系列：

電機(jī)選用需要注意事項: 在選用電機(jī)時，考慮負(fù)載需要多大的起動扭距，比如像帶負(fù)載起動的就比空載起動的需要扭距就大。如果是大功率大負(fù)載起動，還要考慮降壓啟動（或星三角啟動）；至于在決定了電機(jī)極對數(shù)后和負(fù)載的轉(zhuǎn)速匹配問題，則可考慮用不同直徑的皮帶輪來傳動或用變速齒輪（齒輪箱）來匹配。如果由于決定了電機(jī)極對數(shù)后經(jīng)過皮帶或齒輪傳動后達(dá)不到負(fù)載的功率要求，那就要考慮電機(jī)的使用功率問題了

以下為電機(jī)部分配件圖片

24v的指示燈

220v的報警器

第4章 輸煤機(jī)組系統(tǒng)的設(shè)計

4.0 輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計思路

（1）將設(shè)計要求分為6個部分： 手動控制，自動控制，正常啟動，正常停車，緊急停車，過載保護(hù)

（2）分別針對六個部分設(shè)計，其中正常啟動和正常停車用步進(jìn)指令設(shè)計可以有效防止干擾。

（3）根據(jù)實驗要求將6各部分組合，在組合過程要注意干擾的產(chǎn)生。（4）程序設(shè)計成功之后，開始仿真，在仿真中可以發(fā)現(xiàn)程序中存在的問題，不斷修改程序，反復(fù)試驗，直到成功。

第三篇：中央空調(diào)機(jī)組清洗工藝流程

中央空調(diào)清洗工藝流程

1。粘泥剝離劑。在膨脹水箱和冷卻塔處加入粘泥剝離劑，啟動循環(huán)泵，循環(huán)6到8個小時，當(dāng)液體濁度趨于平衡時，將清洗液排掉，加入清水沖洗干凈，使用濃度為1-1.5%，溫度常溫

2。除垢除銹。將冷凝器兩端閥門關(guān)閉，另設(shè)一循環(huán)管路，將10%的除垢劑加入，然后進(jìn)行循環(huán)，每隔20分鐘檢測一次PH值，保持PH1-1.5，當(dāng)PH值在合適范圍而清洗液氣泡沒有或很少時，則除垢結(jié)束，排掉清洗液，加入清水沖洗干凈

3。鈍化覆膜。除垢后的金屬表面處于活化狀態(tài)極易被腐蝕，因此除垢后必須進(jìn)行鈍化處理，加入鈍化劑，循環(huán)約8小時后，排掉，加入清水沖洗干凈。使用濃度1.5-2%，常溫

4。盤管水過濾網(wǎng)清洗。將過濾網(wǎng)拆下，沖洗掉固體污垢，保證管路暢通。

5。系統(tǒng)過濾網(wǎng)清洗

6。表冷器清洗

第四篇：風(fēng)力發(fā)電機(jī)電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)的作用是確保風(fēng)力機(jī)運行過程的安全性和可靠性，提高機(jī)組的運行效率和發(fā)電供電質(zhì)量。離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)分為直流和交流系統(tǒng)。直流系統(tǒng)是由風(fēng)力機(jī)驅(qū)動直流發(fā)電機(jī)、經(jīng)過調(diào)壓限流器向蓄電池充電及向電阻性負(fù)載供電。交流系統(tǒng)包括交流發(fā)電機(jī)、整流裝置、控制器、分流卸載電阻箱、蓄電池組、逆變器和負(fù)載。它是一個由交流發(fā)電機(jī)經(jīng)整流裝置整流后向蓄電池充電及向電阻性負(fù)載供電，還可以在蓄電池之后連接逆變器向交流負(fù)載供電的交直流供電系統(tǒng)。發(fā)電機(jī) 按類型分為同步和異步發(fā)電機(jī)；勵磁和永磁發(fā)電機(jī)；直流和交流發(fā)電機(jī)。按運行方式又分為內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子?，F(xiàn)有國產(chǎn)離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多采用同步三相永磁式交流發(fā)電機(jī)，而且是直接驅(qū)動的低轉(zhuǎn)速、內(nèi)轉(zhuǎn)子運行方式。這種發(fā)電機(jī)為永磁體轉(zhuǎn)子，無勵磁電流損耗，它比同容量電勵磁發(fā)電機(jī)效率高、重量輕、體積小、制造工藝簡便、無輸電滑環(huán)，運轉(zhuǎn)時安全可靠，容易實現(xiàn)免維護(hù)運行。它的缺點是電壓調(diào)節(jié)性能差。

一種爪極無刷自勵磁交流發(fā)電機(jī)，具備勵磁電流自動調(diào)節(jié)功能。在為獨立運行的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)配套時，可以有效的避免因風(fēng)速變化，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化而引起的端電壓波動，使發(fā)電機(jī)的電壓和電流輸出保持平穩(wěn)?？刂破鞴β嗜萘繋浊叩碾x網(wǎng)型風(fēng)電系統(tǒng)常配置簡易的控制器。它包括三相全橋整流、電壓限制、分流卸載電阻箱、對蓄電池充電時的充放保護(hù)和容量10kVA以下逆變電源。逆變電源輸出的交流電波形分正弦波和方波，感性負(fù)載宜采用正弦波形的逆變電源。

比較完善的控制器采用：PWM斬波整流，使電氣控制系統(tǒng)具備了AC-DC/DC-AC雙向變換功能；（2）PWM升壓型（Boost型）整流，彌補了永磁發(fā)電機(jī)在低風(fēng)速、低轉(zhuǎn)速時電壓偏低的缺陷；（3）根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運行特性切入了最大功率跟蹤技術(shù)（PTTP）；（4）向蓄電池智能充電功能；（5）通過改善輸出的交流波形，大幅提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行效率和年發(fā)電量；（6）設(shè)置風(fēng)速及風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器并在風(fēng)速和轉(zhuǎn)速達(dá)到限定值時啟動執(zhí)行機(jī)構(gòu)實施制動停機(jī)；（7）設(shè)置了狀態(tài)顯示和主參數(shù)通訊接口。功能完善的控制系統(tǒng)能保障風(fēng)力機(jī)技術(shù)性能可靠，運行穩(wěn)定安全。

離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對配套控制系統(tǒng)的基本要求如下：

（1）整流器件的耐電壓、耐電流的高限值要有充足的裕度，推薦3倍以上；

（2）向蓄電池充電的控制系統(tǒng)，以充電電流為主控元素，控制蓄電池的均充、浮充轉(zhuǎn)換，以均充電流、浮充電壓、充電時間作為控制條件，按蓄電池的充電、放電技術(shù)規(guī)范進(jìn)行充、放電；

（3）向逆變器供電的控制系統(tǒng)應(yīng)滿足逆變電源所需直流電壓和容量的要求；

（4）卸荷分流要兼容電壓調(diào)控分流和防止風(fēng)力機(jī)超轉(zhuǎn)速加載兩項控制；

（5）檢測風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速、輸出電壓、輸出電流、機(jī)組振動等狀態(tài)超過限定值或允許范圍時，控制系統(tǒng)自動給風(fēng)力機(jī)加載，同時實施制動；

（6）應(yīng)具備短路、直流電壓“+”、“-”反接、蓄電池過放電、防雷擊等安全保護(hù)功能。蓄電池組風(fēng)能是隨機(jī)性的能源，高峰和低谷落差甚大，且具有間歇性，極不穩(wěn)定。為有效地利用風(fēng)能必須配備蓄能裝置。當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可選擇的蓄能方式有：蓄電池蓄能、飛輪蓄能、提水蓄能、壓縮空氣蓄能、電解水制氫蓄能等幾種。離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)廣泛采用蓄電池作為蓄能裝置。蓄電池的作用是當(dāng)風(fēng)力強勁、風(fēng)力機(jī)發(fā)電量大，或用電負(fù)荷少時，將電能存入蓄電池；當(dāng)風(fēng)力較弱，或用電負(fù)荷較大時，蓄電池中的電能向負(fù)荷供電，以補充風(fēng)電的不足，保持風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定供電的運行狀態(tài)。

目前，離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)較多采用儲能型（固定）鉛酸蓄電池，它的單體電動勢為2V，單體容量從幾百安時到數(shù)千安時。電池組配套時可根據(jù)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的要求，以串、并聯(lián)接方式組合成所需要的端電壓（V）和總?cè)萘浚ˋh）。

蓄電池經(jīng)多次充放電之后，其充放電轉(zhuǎn)換效率和電池容量會迅速降低，壽命即終結(jié)，繼續(xù)使用已很不經(jīng)濟(jì)。

影響蓄電池使用壽命的因素很多，其中主要有：

（1）未按技術(shù)規(guī)范配制符合要求的電解液；

（2）未嚴(yán)格實行均充、浮充分階段充電規(guī)程；

（3）蓄電池過度充電、深度放電；

（4）蓄電池在虧電狀態(tài)下，久置未及時充電。

參考書目

《風(fēng)力發(fā)電》中國電力出版社2003年3月 王承煦張源 主編

《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組原理與應(yīng)用》機(jī)械工業(yè)出版社2011年6月 姚興佳 宋俊編著

《風(fēng)能技術(shù)》[美]Tony Burton 等著 武鑫等譯科學(xué)出版社

第五篇：600MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計解析

600MW機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)控制設(shè)計

1引言

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制的任務(wù)是快速跟蹤電網(wǎng)負(fù)荷的需要和保持主要運行參數(shù)的穩(wěn)定。當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷變動時，從汽輪機(jī)側(cè)看，只要改變汽機(jī)調(diào)速汽門的開度，就能迅速改變進(jìn)汽量，從而能立即適應(yīng)負(fù)荷的需要。但鍋爐即使馬上調(diào)整燃料量和給水量，由于鍋爐固有的慣性及遲延，不可能立即使提供給汽輪機(jī)的蒸汽量發(fā)生變化。如果汽輪機(jī)調(diào)汽門開度已改變，流入汽機(jī)的蒸汽量相應(yīng)發(fā)生變化，那么此時只能利用主汽壓力的改變來彌補或儲蓄這個蒸汽量供需差額，此時，主汽壓力將產(chǎn)生較大的波動。因此，提高機(jī)組負(fù)荷適應(yīng)能力與保持主要參數(shù)穩(wěn)定存在一定的矛盾。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計時將鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)作為一個整體來考慮，使鍋爐、汽機(jī)同時響應(yīng)負(fù)荷要求，協(xié)調(diào)鍋爐及其輔機(jī)與汽機(jī)的運行，以迅速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地響應(yīng)負(fù)荷要求。

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)保證機(jī)組出力適應(yīng)電網(wǎng)的負(fù)荷變化要求、維持機(jī)組穩(wěn)定運行。具體地說就是對外保證單元機(jī)組有較快的功率響應(yīng)和有一定的調(diào)頻能力，對內(nèi)保證主蒸汽壓力偏差在允許范圍內(nèi)。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是協(xié)調(diào)地控制鍋爐燃料量、送風(fēng)量、給水量等，以及汽機(jī)調(diào)節(jié)閥門開度，使機(jī)組既能適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷指令的要求，又能保持單元機(jī)組在額定參數(shù)下安全、經(jīng)濟(jì)地運行。單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可認(rèn)為是一種二級遞階控制系統(tǒng)。處于上位級的機(jī)爐協(xié)調(diào)級，也叫作單元機(jī)組主控系統(tǒng)，是整個系統(tǒng)的核心部分。處于局部控制級的子系統(tǒng)包括鍋爐以及汽機(jī)子控制系統(tǒng)。

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2.2協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)控制方式

在此方式下，汽機(jī)和鍋爐兩側(cè)并行地接受負(fù)荷指令。鍋爐側(cè)通過改變?nèi)紵蕘砭S持主汽壓力，汽機(jī)側(cè)通過改變調(diào)汽門開度來調(diào)整機(jī)組出力的大小。當(dāng)汽機(jī)機(jī)前壓力與設(shè)定值偏差超過一定限值時，汽機(jī)調(diào)汽門開度將受到限制。屬于以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方案。

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)適用于定壓或滑壓運行，定壓運行：是指無論機(jī)組負(fù)荷怎樣變動，始終維持主蒸汽壓力以及主蒸汽溫度為額定值，通過改變汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門的開度，改變機(jī)組的輸出功率。有四種控制方式：（1）協(xié)調(diào)控制方式

在此方式下，汽機(jī)和鍋爐兩側(cè)并行地接受負(fù)荷指令。鍋爐側(cè)通過改變?nèi)紵蕘砭S持主汽壓力，汽機(jī)側(cè)通過改變調(diào)汽門開度來調(diào)整機(jī)組出力的大小。當(dāng)汽機(jī)機(jī)前壓力與設(shè)定值偏差超過一定限值時，汽機(jī)調(diào)汽門開度將受到限制。屬于以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方案。

（2）鍋爐跟隨方式

汽機(jī)主控手動，鍋爐主控回路處于自動方式，通過改變鍋爐燃燒率進(jìn)行主汽。（3）汽機(jī)跟隨方式

鍋爐主控手動，汽機(jī)主控回路處于自動方式，通過改變汽機(jī)調(diào)汽門開度進(jìn)行主汽壓力調(diào)節(jié)。

（4）手動方式

鍋爐和汽機(jī)主控回路均處于手動方式。

滑壓運行 ：則是始終保持汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門全開，在維持主蒸汽溫度恒定的同時，通過改變主蒸汽壓力改變機(jī)組的輸出功率。單元機(jī)組滑壓運行時有2種機(jī)爐負(fù)荷控制方式。（1）鍋爐跟隨控制方式。（2）協(xié)調(diào)控制方式。

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3.2機(jī)、爐主控制器

機(jī)、爐主控制器是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)，機(jī)、爐主控制器的主要功能是根據(jù)機(jī)組的運行條件和要求，運行人員可選擇協(xié)調(diào)、鍋爐跟隨、汽機(jī)跟隨等控制方式，給出合理的控制方案提供機(jī)組全面的協(xié)調(diào)控制。

根據(jù)鍋爐和汽輪機(jī)的運行條件和要求，選擇合適的負(fù)荷控制方式，按照實際負(fù)荷指令N0與實發(fā)功率信號NE 的偏差和主汽壓力的偏差?P以及其它信號，進(jìn)行控制運算，分別產(chǎn)生對鍋爐子控制系統(tǒng)和汽輪機(jī)子控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動作的指揮信號，分別稱為鍋爐指令(Boiler Demand)NB 和汽輪機(jī)指令(Turbine Demand)NT。

機(jī)爐主控制器的主要任務(wù)是產(chǎn)生各種控制策略和控制方式的切換?？刂撇呗允乔梆伩刂啤⒎答伩刂?、非線性元件以及多變量控制理論綜合的應(yīng)用。機(jī)爐主控制器主要有以下兩部分組成

(1)機(jī)爐正常運行情況下的負(fù)荷指令NB、NT的形成。(2)機(jī)爐的實際負(fù)荷指令NB’、NT’的形成。

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4.2 負(fù)荷速率限制及反饋

當(dāng)負(fù)荷指令產(chǎn)生時，速率限制器將對負(fù)荷調(diào)節(jié)進(jìn)行限制，如圖5.2。

負(fù)荷指令P0產(chǎn)生以后通過速率限制器進(jìn)行限制并根據(jù)限制前后信號進(jìn)行比較得出負(fù)荷指令是否平衡。由sh3-5取值決定T，為0則由T1(SP0設(shè)定的速率值)決定。

速率上線由主汽壓力設(shè)定＜實際壓力、燃料量設(shè)定＜實際燃料量、汽包水位設(shè)定＞實際水位任一情況發(fā)生時，T為2。否者T為1，由修正參數(shù)和設(shè)定平均值相加決定。下限Sh5 是由負(fù)荷指令限制決定尤其決定T是1還是2。上限T是由主汽壓力設(shè)定＜實際壓力、燃料量設(shè)定＜實際燃料量、汽包水位設(shè)定＞實際水位都不發(fā)生一個T為1，任意發(fā)生一個T為2。

圖4.2 負(fù)荷指令速率限制原理圖

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4.4 主汽壓力設(shè)定

主汽壓力設(shè)定回路適用于定壓和滑壓二種運行方式，如圖4.4所示。

SP1 手動方式時為定壓運行方式，此時運行人員可以手動設(shè)定主汽壓力定值。

SP1 投入自動方式后為滑壓運行方式，此時將根據(jù)機(jī)組負(fù)荷指令自動調(diào)整主汽壓力定值。

SP2 有二個作用，在滑壓運行方式時，提供運行人員對滑壓運行時的主汽壓力定值進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?；而在定壓運行方式時，自動跟蹤定壓、滑壓運行主汽壓力定值的差值，保證從定壓運行方式無擾切到滑壓運行方式。當(dāng)發(fā)生 MFT、RUNBACK 或鍋爐、汽機(jī)主控全部處于手動方式時，SP1 將切至手動方式，并跟蹤實際主汽壓力。

圖4.4 主汽壓力設(shè)定圖

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5.6 氣機(jī)主控

當(dāng)汽機(jī)主控(A/M)投入自動方式時，調(diào)節(jié)回路提供二種調(diào)節(jié)方式，如圖4.6。

PID1 為汽機(jī)跟隨方式調(diào)節(jié)器，以主汽壓力作為被調(diào)量，保持主汽壓力穩(wěn)定。PID2 為協(xié)調(diào)控制方式汽機(jī)調(diào)節(jié)器，此時汽機(jī)調(diào)節(jié)器保持負(fù)荷，鍋爐調(diào)節(jié)器保持主汽壓力；在機(jī)組負(fù)荷指令發(fā)生變化時，以負(fù)荷指令的慣性環(huán)節(jié)作為汽機(jī)調(diào)節(jié)器的前饋信號，迅速改變汽機(jī)調(diào)門的開度，以適應(yīng)機(jī)組對負(fù)荷的要求；另外，在協(xié)調(diào)控制方式，如果主汽壓力與設(shè)定值的偏差過大時，將通過C1、C2、T1、T2 對 PID2 進(jìn)行上或下限制，避免快速響應(yīng)負(fù)荷時，主汽壓力過分偏離設(shè)定值。當(dāng)發(fā)生 RUNBACK 時，汽機(jī)主控在一段時間內(nèi)將處于保持狀態(tài)，然后再調(diào)節(jié)主汽壓力；當(dāng)汽機(jī) DEH 沒有處于遙控方式時，汽機(jī)主控將切至手動方式，并跟蹤 DEH 的負(fù)荷參考，保證手、自動無擾切換；另外，在發(fā)生主汽壓力信號(機(jī)側(cè))壞質(zhì)量、MFT或鍋爐主控自動時發(fā)電機(jī)有功功率信號全部壞質(zhì)量時，汽機(jī)主控也將切至手動。

圖4.6 汽機(jī)主控圖

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致謝

首先非常感謝老師的耐心知道和嚴(yán)格要求。本論文在馬老師與張老師的悉心指導(dǎo)下圓滿完成本次課設(shè)。本課題在選題及進(jìn)行過程中得到馬老師的悉心指導(dǎo)。論文行文過程中，馬老師多次幫助我分析思路，開拓視角，在我遇到困難想放棄的時候給予我最大的支持和鼓勵。馬老師嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度，踏實堅韌的工作精神，將使我終生受益。再多華麗的言語也顯蒼白。在此，謹(jǐn)向馬老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在這里我也感謝我的組員們的團(tuán)結(jié)合作使這次課程設(shè)計圓滿完成，希望我們以后有更多的合作。最后，再次對老師道一聲：老師，謝謝您!

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附錄

設(shè)定值給定站圖

.與或非門圖

模擬量輸入輸出圖

加法減法器圖

越線報警器