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本文主要介紹臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品在中央空調(diào)恒溫系統(tǒng)上的整體解決方案。系統(tǒng)通過(guò)將冰水閥門的開度納入控制架構(gòu)中以適時(shí)的調(diào)節(jié)冰水的流量,配合溫控器上的PID 運(yùn)算可對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)速及冰水閥的開度做相互配合完成定溫控制的目的。系統(tǒng)運(yùn)行證明:臺(tái)達(dá)產(chǎn)品安全穩(wěn)定,性價(jià)比高,值得業(yè)界推廣。
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(不超過(guò)20項(xiàng))
電源產(chǎn)品分類
:
UPS電源
穩(wěn)壓電源
EPS電源
變頻電源
凈化電源
特種電源
發(fā)電機(jī)組
開關(guān)電源(AC/DC)
逆變電源(DC/AC)
模塊電源(DC/DC)
電源應(yīng)用分類
:
通信電源
電力電源
車載電源
軍工電源
航空航天電源
工控電源
PC電源
LED電源
電鍍電源
焊接電源
加熱電源
醫(yī)療電源
家電電源
便攜式電源
充電機(jī)(器)
勵(lì)磁電源
電源配套分類
:
功率器件
防雷浪涌
測(cè)試儀器
電磁兼容
電源IC
電池/蓄電池
電池檢測(cè)
變壓器
傳感器
軸流風(fēng)機(jī)
電子元件
連接器及端子
散熱器
電解電容
PCB/輔助材料
新能源分類
:
太陽(yáng)能(光伏發(fā)電)
風(fēng)能發(fā)電
潮汐發(fā)電
水利發(fā)電
燃料電池
其他類
:
其他
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<P> 摘 要:本文主要介紹臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品在中央空調(diào)恒溫系統(tǒng)上的整體解決方案。系統(tǒng)通過(guò)將冰水閥門的開度納入控制架構(gòu)中以適時(shí)的調(diào)節(jié)冰水的流量,配合溫控器上的PID 運(yùn)算可對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)速及冰水閥的開度做相互配合完成定溫控制的目的。系統(tǒng)運(yùn)行證明:臺(tái)達(dá)產(chǎn)品安全穩(wěn)定,性價(jià)比高,值得業(yè)界推廣。 </P> <P> 關(guān)鍵詞:中央空調(diào) 溫控器 PID 臺(tái)達(dá)HMI </P> <P> Abstract: This paper mainly introduces the whole solution of Delta electromechanical </P> <P>products in central air-condition’s constant temperature system.Thecontrol system puts </P> <P>ice water valve’s opening in control frame to regulate ice water’s flux timly.</P> <P>At the same time the system can match the motor’s rotate speed and ice water valve’s opening </P> <P>so that it can fulfill the system’s constant temperature control based on temperature </P> <P>controller’s PID operation.The operation practice proves that Delta products can work </P> <P>with good performance and stability, so it’s worth being widely spread. </P> <P> Key words: Central air-condition; Temperature controller; PID; Delta HMI </P> <P> <STRONG>1 前言 </STRONG></P> <P> 在大樓或廠房的中央空調(diào)系統(tǒng)中,大部份的架構(gòu)是由冰水主機(jī)制造冰水后再流經(jīng)各區(qū)域的送風(fēng)箱送出冷空氣。一般傳統(tǒng)的控制上,是以變頻器對(duì)送風(fēng)箱馬達(dá)做變頻(變轉(zhuǎn)速)的控制,以控制出風(fēng)量的大小。而單使用風(fēng)量的調(diào)節(jié)是無(wú)法達(dá)到恒溫的要求,只能適時(shí)的減低轉(zhuǎn)速以減少冷房出力及降低馬達(dá)本身電能的浪費(fèi)。因此恒溫控制上,則必需同時(shí)把冰水閥門的開度一起納入控制架構(gòu)中以適時(shí)的調(diào)節(jié)冰水的流量,此時(shí)再配合溫控器上的PID 運(yùn)算即可對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)速及冰水閥的開度做相互配合而完成定溫控制的目地。 </P> <P> 臺(tái)達(dá)機(jī)電至今已經(jīng)能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計(jì)數(shù)器、人機(jī)界面、變頻驅(qū)動(dòng)器、伺服驅(qū)動(dòng)器、數(shù)控系統(tǒng)等一系列產(chǎn)品,可以向客戶提供完善可靠的機(jī)電一體化解決方案。本文基于臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品在中央空調(diào)恒溫系統(tǒng)上的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了空調(diào)恒溫系統(tǒng)的良好控制,效果良好,得到業(yè)界同行認(rèn)可。 </P> <P> <STRONG> 2 控制系統(tǒng) </STRONG></P> <P><STRONG> 2.1 系統(tǒng)框圖 </STRONG></P> <P> 以下是以單一區(qū)域(一個(gè)樓層或獨(dú)立會(huì)議室)做恒溫控制,并且使用最經(jīng)濟(jì)的臺(tái)達(dá)產(chǎn)品架構(gòu)即可達(dá)到人性化的操作接口。系統(tǒng)框架圖如圖1所示: </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2010/201010/20101028133940578.jpg" border=0></P> <P> <STRONG>圖1 系統(tǒng)控制框架圖 </STRONG></P> <P> 系統(tǒng)通過(guò)上位臺(tái)達(dá)HMI進(jìn)行控制系統(tǒng)的監(jiān)控,通過(guò)RS485協(xié)議連接臺(tái)達(dá)變頻器和溫控器;前者用于驅(qū)動(dòng)送風(fēng)量,后者用于控制三通冰水閥;這樣通過(guò)送風(fēng)量和冰水閥的調(diào)節(jié)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)中央空調(diào)恒溫系統(tǒng)的有效控制。 </P> <P> <STRONG>2.2 系統(tǒng)效益說(shuō)明 </STRONG></P> <P> 在一般的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中,因馬達(dá)送風(fēng)為定頻出力,會(huì)造成環(huán)溫已到達(dá)設(shè)定溫時(shí),仍輸出過(guò)多冷房能力,造成環(huán)溫太低以致人員的舒適度不佳,也造成能源的浪費(fèi)。配合臺(tái)達(dá)HMI 及溫控器的使用,即可提供一個(gè)方便的使用接口來(lái)精確設(shè)定所要的室溫(達(dá)小數(shù)下一位),并且藉由溫控器PID 運(yùn)算功能,適度開啟閥門的開度及調(diào)節(jié)送風(fēng)量達(dá)到恒溫的要求,也可以減少冰水消耗以節(jié)省冰水機(jī)的電力耗能。因此藉由小額的工程及材料費(fèi)用即可達(dá)到舒適環(huán)境及每日節(jié)能的效果。 </P> <P> <STRONG> 2.3 系統(tǒng)改造效果評(píng)估 </STRONG></P> <P> 于理論的學(xué)理上,馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和耗能為3 次方關(guān)系,因此當(dāng)馬達(dá)的頻率由60Hz 降為30Hz 時(shí),此時(shí)的耗能只需1/8。但由于空調(diào)環(huán)境中有人員產(chǎn)生CO2 的問(wèn)題,因此經(jīng)驗(yàn)上通常最低的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率為不低于30Hz,以達(dá)到空氣正常循環(huán)的要求。而冰水閥的開度調(diào)整可適時(shí)調(diào)節(jié)冰水流量,若是系統(tǒng)中有多部冰水機(jī)供應(yīng)冰水,此時(shí)也可利用PLC 程序判斷是否要將部份冰水機(jī)卸載以減少多部冰水機(jī)連轉(zhuǎn)所造成的能源浪費(fèi)。 </P> <P> <STRONG> 2.4 系統(tǒng)設(shè)備配置 </STRONG></P> <P><STRONG> 系統(tǒng)配置如表1所示。 </STRONG></P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2010/201010/20101028134018978.jpg" border=0></P> <P><STRONG> 表1 系統(tǒng)設(shè)備配置 </STRONG></P> <P><STRONG> 2.5 系統(tǒng)配線圖 </STRONG></P> <P><STRONG> </STRONG>系統(tǒng)接線圖如圖2和圖3所示。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2010/201010/20101028134907969.jpg" border=0></P> <P> <STRONG> 圖2 HMI接線圖 </STRONG>{$page$}</P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2010/201010/20101028134916727.jpg" border=0></P> <P><STRONG> 圖3 溫控器接線圖 </STRONG></P> <P><STRONG> 3 程序及操作說(shuō)明</STRONG> </P> <P> 由于此系統(tǒng)中未使用到PLC,因此一些簡(jiǎn)易的判斷程序,將利用HMI 上的宏來(lái)實(shí)現(xiàn),以下將說(shuō)明畫面架構(gòu)及內(nèi)部中所編寫的宏程序。 </P> <P> (變頻器站號(hào)為1,溫控器站號(hào)為3) </P> <P> <STRONG> HMI 畫面如圖4所示: </STRONG></P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2010/201010/20101028134941877.jpg" border=0></P> <P><STRONG> 圖4 HMI畫面及說(shuō)明</STRONG> </P> <P> 宏程序: </P> <P> 宏一共分為3 部份,(clock 宏、按鈕on/off 宏及cycle 宏)。 </P> <P> Clock 宏說(shuō)明: 計(jì)算出變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率,并寫至變頻器中。 </P> <P> 1) 批注 </P> <P> 2) 把溫控器H1000(PV 值)讀出放到$100 中供畫面顯示用) </P> <P> 3) 把溫控H1012(輸出量)讀出放到$102 中。 </P> <P> 4) 由于輸出量$102 為小數(shù)下一位,因此除10只取出整數(shù)部份$103 供畫面顯示用。 </P> <P> 5) 批注 </P> <P> 6) 當(dāng)溫控輸出量$102 小于60.0%時(shí),跳到LABEL1 中,把$150 設(shè)為3000(即變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)頻率為30.00Hz)。由于變頻器最低運(yùn)行為30Hz,利用此行宏控制住。 </P> <P> 7) 若溫控輸出量$102 大于60.0%時(shí),把輸出量*5 傳到$150中。(當(dāng)溫控輸出量為60%~100%當(dāng)中,送風(fēng)率變化30~50Hz,因60Hz 風(fēng)量太大,因此最大頻率控制在50Hz) </P> <P> 8) 跳至第11 行。 </P> <P> 9) LABEL1 位置。相關(guān)宏程序如圖5所示。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2010/201010/20101028134957312.jpg" border=0></P> <P> <STRONG>圖5 宏程序示意圖 </STRONG></P> <P> 10) 當(dāng)溫控輸出量$102 小于60.0%時(shí),變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)頻率$150 固定為30.00Hz。 </P> <P> 11) LABEL2 位置。 </P> <P> 12) 把宏程序算出的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率$150 傳送給變頻器H2001(頻率命令)緩存器來(lái)改變?cè)O(shè)定值。 </P> <P> 13) 由于變頻器的頻率設(shè)定值$150 為小數(shù)下2 位,因此除100 取出整數(shù)部份至$200 中,供畫面顯示用。 </P> <P> 按鈕on/off 宏說(shuō)明: 按下啟動(dòng)/停止鈕后,啟動(dòng)/停止變頻器。啟動(dòng)畫面如圖6所示。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2010/201010/20101028135022411.jpg" border=0></P> <P> <STRONG> 圖6 啟動(dòng)畫面 </STRONG>{$page$}</P> <P> 1) 按鈕型式為交替型,當(dāng)按鈕為ON 時(shí),啟動(dòng) ”編輯ON 宏”,把變頻器中H2000(對(duì)驅(qū)動(dòng)器的命令)設(shè)為2,此時(shí)變頻器即啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。 </P> <P> 2) 按鈕型式為交替型,當(dāng)按鈕為OFF 時(shí),啟動(dòng) ”編輯OFF 宏”,把變頻器中H2000(對(duì)驅(qū)動(dòng)器的命令)設(shè)為1,此時(shí)變頻器即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 </P> <P> Cycle 宏說(shuō)明: 當(dāng)變頻器于Run 狀態(tài)時(shí),讓風(fēng)扇產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)畫來(lái)呈現(xiàn)。狀態(tài)圖畫面如圖7所示。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2010/201010/20101028135036399.jpg" border=0></P> <P> <STRONG> 圖7 狀態(tài)圖畫面 </STRONG></P> <P> 1) 讀取變頻器H2101.0(LED Run 燈狀態(tài)),當(dāng)Run 燈為ON 時(shí),開始改變風(fēng)扇的8 張動(dòng)畫狀態(tài)圖。 </P> <P> 2) 移至第9 行。 </P> <P> 3) LABEL1 位置 </P> <P> 4) 當(dāng)動(dòng)畫已顯示到第8 張時(shí),跳至LABEL10 位置把$160=0,以切回第1 張。 </P> <P> 5) 還未到第8 張時(shí),$160 的值加1,以顯示下一張。 </P> <P> 6) 移至第9 行。 </P> <P> 7) LABEL10 位置 </P> <P> 8) 當(dāng)上方程式已顯示到第8 張時(shí),程序跳到此處 </P> <P> 把$160=0 以切回第一張。</P> <P> 9) LABEL2 位置 </P> <P> <STRONG> 4 溫控器PID 設(shè)定原理 </STRONG></P> <P> 上述的內(nèi)容中,我們有提到溫控器中的PID 參數(shù)分別為P=1,I=240,D=0 對(duì)冰水閥執(zhí)行控制后即可達(dá)到恒溫的目的。原因在于空調(diào)的環(huán)境相對(duì)于工業(yè)的設(shè)備是屬于溫度變化很緩慢的系統(tǒng),因此我們并不需要以執(zhí)行AutoTurning 的動(dòng)作來(lái)取得PID 值,而直接透由以下慨念性的 </P> <P> PID 觀念即可手動(dòng)設(shè)定出我們實(shí)際的需要。 </P> <P> 于溫控器中的輸出量總合,是由P 量 + I 量 + D 量 + IOF來(lái)取得,而當(dāng)中的D 量是外亂因素的反應(yīng)及IOF是預(yù)設(shè)的基礎(chǔ)輸出量,這兩者因素對(duì)于空調(diào)的系統(tǒng)中,我們并不需使用因此皆設(shè)為0,只需以下面的P 量及I 量及可達(dá)成。 </P> <P> <STRONG> 4.1 P 量: </STRONG></P> <P> 1) 由于空調(diào)系統(tǒng)是以冷氣空調(diào)為例, 輸出量與溫度關(guān)系圖如圖8所示。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2010/201010/20101028135102838.jpg" border=0></P> <P> 圖8 輸出量與溫度關(guān)系圖 </P> <P> 因此溫控器的控制模式要選為冷卻控制(Ctrl=Cool)。 </P> <P> 2) 假設(shè)要求溫度為26 度,因此SV 值為26。 </P> <P> 3) 由右圖中得知,若P 值設(shè)為1 時(shí)(即當(dāng)26+1=27)度時(shí)輸出的P 量即為100%(閥門全開)。 </P> <P> 4) 當(dāng)溫度到達(dá)26 度時(shí),輸出P 量為0%(閥門全關(guān)),因此27 度~26 度的過(guò)程中,是以線性的比例來(lái)對(duì)應(yīng)每一過(guò)程中的輸出P 量。 </P> <P> 5) 若是在冷房能力是足夠的情形下,溫度是不易超過(guò)27 度的,因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生100%的冷房輸出把溫度壓下來(lái)。 </P> <P> 6) 但當(dāng)溫度已到達(dá)26 度時(shí),由圖中的輸出P 量可得知為0%(閥門全關(guān)),以全關(guān)的狀態(tài)要保持住恒溫是不可能的,因此我們需再配合I 量的計(jì)算,來(lái)補(bǔ)足恒溫所需的基本輸出量。 </P> <P> <STRONG> 4.2 I 量: </STRONG></P> <P> 1) 結(jié)合上述P 量觀念,當(dāng)只有P 量的控制時(shí),溫度的控制只能達(dá)到右圖中(1)的狀態(tài),和設(shè)定溫產(chǎn)生一段的誤差而難以達(dá)到恒溫的要求。因此配合I 量的計(jì)算輸出,把P 量再加上適當(dāng)?shù)腎 量,如右圖(2)所示,即可達(dá)到所需的目的。如圖9所示。</P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2010/201010/20101028135127876.jpg" border=0> </P> <P> <STRONG> 圖9 溫度與時(shí)間關(guān)系圖 </STRONG></P> <P> 2) 由于我們知道I 值是對(duì)某單位時(shí)間做積分,因此當(dāng)I 值愈小時(shí),表示于很短時(shí)間即做一次積分,此時(shí)很容易造成I 輸出量過(guò)大,而產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。 </P> <P> 3) 臺(tái)達(dá)溫控器對(duì)于I 值的出廠默認(rèn)值為240,這是屬于徧大的I 值,而由于空調(diào)系統(tǒng)并不需要很快速的反應(yīng),因此直接套用此值即可。而如果用于其它需要快速反應(yīng)的環(huán)境時(shí),我們也可以適度的減少I 值,以加快系統(tǒng)的反應(yīng),但當(dāng)然可要以不發(fā)生振蕩情形為基礎(chǔ)的條件下。 </P> <P> <STRONG> 5 結(jié)語(yǔ) </STRONG></P> <P> 上述方案經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證,不僅能使中央空調(diào)系統(tǒng)達(dá)到良好的恒溫功能,而且節(jié)能效果非常明顯;在類似系統(tǒng)整合控制場(chǎng)合,臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品均能憑借優(yōu)越的性能為客戶帶來(lái)最大的收益。 </P> <P> <STRONG> 【參考文獻(xiàn)】 </STRONG></P> <P> 【1】臺(tái)達(dá)DOP-B人機(jī)界面應(yīng)用技術(shù)手冊(cè),臺(tái)達(dá)內(nèi)部資料 2007 </P> <P> 【2】臺(tái)達(dá)VFD-EL變頻器技術(shù)手冊(cè),臺(tái)達(dá)內(nèi)部資料 2007 </P> <P> 【3】變頻器在工業(yè)中的選擇與應(yīng)用劉繼黨等 科技信息 2009年第23期 </P> <P> 【4】臺(tái)達(dá)DTA系列溫控表技術(shù)手冊(cè),臺(tái)達(dá)內(nèi)部資料 2006 </P> <P> <STRONG> 作者簡(jiǎn)介</STRONG></P> <P> 施炳彰 臺(tái)達(dá)機(jī)電事業(yè)部技術(shù)專家,現(xiàn)從事臺(tái)達(dá)自動(dòng)化產(chǎn)品技術(shù)整合應(yīng)用與研究!</P>