变风量系统及控制原理
提要：本文主旨指导初学者了解一些变风量系统的基本概念，提供变风量系统设计流程及设计方案选择指南，同时着重介绍Onyx-2000变风量系统基本控制策略。
一、变风量空调系统基本概念
1.1 变风量空调系统定义
众所周知，变风量空调系统是通过改变送风量也可调节送风温度来控制某一空调区域温度的一种空调系统。该系统是通过变风量末端装置调节送入房间的风量，并相应调节空调机（AHU）的风量来适应该系统的风量需求。变风量空调系统可根据空调负荷的变化及室内要求参数的改变，自动调节空调送风量（达到最小送风量时调节送风温度），以满足室内人员的舒适要求或其他工艺要求。同时根据实际送风量自动调节送风机的转速，最大限度地减少风机动力，节约能量。
1.2 国内外发展概况
变风量(Variable Air Volume)空调系统于20世纪60年代起源于美国。在当时定风量系统加末端再热和双风道系统在很长一段时间内占据舒适
性空调的主导地位，因此，变风量系统出现以后并没有立刻得到推广，直到1973年西方石油危机之后，能源危机推动了变风量系统的研究和应用，此后20年中不断发展，如今已经成为美国空调系统的主流。
变风量系统在发展初期,因支管风量平衡的需要和控制设备的局限,大
多要求采用高速送风系统,主要送风速度在12.5m/s以上,并且推荐采用静
压复得法设计风管系统。尽可能地采用圆形或椭圆形风管,以减小摩擦阻力。但是高速送风系统的风机耗能大,且管路系统噪音增加。随着压力无关型V AV box基本上全面取代压力相关型VAV box及DDC控制器的发展,于是
变风量空调方式在低速送风系统中的应用越来越普遍。
在日本,将变风量空调方式用于低速送风系统的研究与开发值得关注。
由于传统的皮托管流量传感器在5m/s的风速下难以测定,因此日本人开发研究了超声波流量传感器和电磁式流量传感器等多种适用于低速送风系
统的前端设备,一方面节能,另一方面降低了风管噪音,因此,进入90年代以后,无论是新建还是70年代以前建造的空调系统的翻新改造,基本上都采
用变风量空调系统。
我国在70年代即有人研究VAV系统的开发和应用，并在地下厂房、纺织厂、体育馆等建筑中就采用过VAV系统。在80年代末期我国出现的首批智能化建筑中，也曾采用过VAV系统，但由于建设过程和使用过程中的种种问题，有些工程两三年后使用单位便取消了变风量系统的运行方式，相应的自控设备也拆除了，这使得变风量系统的优点没有发挥出来，变风量系统附加的投资难以得到回报。在此期间，变风量空调技术(包括控制技术和设备)，也在不断地发展和完善。目前，在国内智能建筑的高速发展过程中，急需全面深刻地分析变风量空调系统的发展趋势和技术关键，总结工程实例，促进这一重要技术的平稳发展。
1.3 变风量系统的特点
1.能实现局部区域（房间）的灵活控制，可根据负荷的变化或个人的舒适要求自动调节自己的工作环境；不再需要加热方式或双风道方式就能适应多种室内舒适要求或工艺设计要求；完全消除再加热方式或双风道方式的冷热混合损失。
2.自动调节各个空调区域的送入能量，在考虑同时使用系数的情况下，空调器总装机容量可减少10%-30%左右。
3.室内无过热过冷现象，由此可减少空调负荷15%-30%左右。
4.部分负荷运转时可大量减少送风动力，根据理论模拟计算，全年平均空调负荷率为60%时，变风量空调系统（变静压法控制）可节约风机动力7 8%。
5.可应用于民用建筑、工业厂房等各类相应的场合。可适应于采用全热交换器的热回收空调系统及全新风空调系统。
6.可避免凝结水对吊顶等装饰的影响，并方便二次装饰分割。
总之，变风量空调系统较定风量空调系统和风机盘管系统而言，具有舒适、节能、安全和方便的优点，已得到越来越多的采用。
1.4 变风量系统的构成
1．VAV装置
VAV空调系统的运行依靠称为VAV装置的设备来根据室内要求提供能量控制其送风量。同时向DDC控制器传送自己的工作状况，经DDC分析计算后发出控制风机变频器信号。根据系统要求风量改变风机转速，节约送风动力。最常用的VAV装置原理如图1-1所示。主要由室内温度传感器、电动风阀、控制用DDC板、风速传感器等部件构成。大部分采用可换式通用设备，控制系统多为各设备厂家自己开发。像风速传感器就有多种型式，如采用超声波涡旋法、叶轮转子法、皮托管法、半导体法、磁体法、热线法等专利产品。
图1-1 VAV装置原理图
如图1-2所示的VAV装置常常被称为FPB（Fan Powered Box），即风机动力型末端。
其特点是根据室内负荷由VAV装置调节一次送风量，同时与室内空气混合后经风机加压（或一次风不经风机加压与加压室内空气并联）送入室
内，以保持室内换气次数不变。该方式加设了风机系统，成本提高，可靠性、噪声等性能指标有所下降。
2．DDC控制器
DDC控制器的主要功能是根据系统中各VAV装置的动作状态或风管的静压值（设定点），分析计算系统的最佳控制量，指示变频器动作。在各种VAV空调系统的控制方法中，除DDC式外，其他方法均设置独立式系统控制器。
3．变频风机（空调机）
VAV空调系统常采用在送风机的输入电源线路上加装变频器的方法，根据DDC控制器的指示改变送风机的转速，满足空调系统的需求风量。
1.5 变风量系统的分类
一般地，可以把变风量系统按周边供热方式和变风量末端结构两方面进行分类。
（1）按照周边供热方式的分类(内部区域单冷)
①内部区域单冷系统。即是指在空调内区采用的变风量空调形式，一般地不带供热功能，下面几种形式均是以采用内部区域单冷为前提的。
②周边散热器系统。散热器设置在周边地板上，不用冷、热空气的混合来控制空气温度，一般采用热水或电热散热器，具有防止冷气流下降、运行成本低、控制简单等优点。但需要精确计算冷却和加热负荷，以避免冷热同时作用。在国外一些豪华考究的设计中，常采用顶棚辐射散热器提供更舒适的空调环境。
③风机盘管周边系统。风机盘管可以是四管式，也可采用冷热切换二管式，或单供热二管式。风机盘管采用暗吊时不占用地板面积，同样具有运行成本低、控制简单的优点。夏天由于吊顶内仍保留冷水管及凝水盘，天花板仍有发生水患的可能。
④变风量再热周边系统。在变风量末端装置中加再热盘管，一般采用热水或电加热盘管。该系统比双风道系统初投资更低，比定风量再热系统节约能源，尽管同样不占用地板面积，但控制程序复杂。
⑤变温度定风量周边系统。该系统的特点是送风量恒定，通过改变一次风与回风的混合比例来调节房间温度。回风全部吸收灯光热量再送出，因而节能。初投资较双风道系统低，控制也较复杂。
⑥双风道变风量周边系统。该系统的优点是能量效率高，当采用两个风机时，可利用灯光发热，在所有时间内，由于冷却和加热的交替功能，可以获得最小的送风量。但初投资较高，控制较复杂。
⑦转换变风量系统。加热和冷却均由一套风管系统通过冬夏转换承担。其缺点是温度控制不灵活，当建筑物有若干个区时，不能由一套系统来控制，例如不能同时满足一个区域需要加热而另一个区域需要供冷的要求，这时就需要划分若干个转换系统。
（2）按变风量末端的结构分类
按调节原理分，变风量末端可以分成四种基本类型，即节流型、风机动力型(Fan Powered)、双风道型和旁通型四种，还有一种是在北欧广泛采用的诱导型。
①节流型
节流型变风量末端是最基本的变风量末端，其它如风机动力型、双风道型、旁通型等都是在节流型的基础上变化发展起来的。所有变风量末端的“心脏”就是一个节流阀，加上对该阀的控制和调节元件以及必要的面板框架就构成了一个节流型变风量末端。
②风机动力型(Fan Powered)
风机动力型是在节流型变风量末端中内置加压风机的产物。根据加压风机与变风量阀的排列方式又分为串联风机型(Series Fan Terminals)和并联风机型(Parallel Fan Termina1s)两种产品。所谓串联风机型是指风机和变风量阀串联内置，一次风既通过变风量阀，又通过风机加压；所谓并联风机型是指风机和变风量阀并联内置，一次风只通过变风量阀，而不需通过风机加压。根据美国TITUS公司提供的资料，串联风机型和并联风机型的比较见下表：
特征并联风机型串联风机型
风机运行在低制冷负荷、加热负荷
和夜间循环时，间歇运
行。
在所有时间内连续运行
送风风量调节①在中到高制冷负荷
时，变风量运行。
②在加热与低制冷负
荷时，定风量运行。
在供热与制冷负荷时，
定风量运行。
送风温度①在中到高制冷负荷
时，送风温度恒定。
②在低制冷负荷和加
热负荷运行时，送风
在所有时间内，送风温度可
变。
温度可变。
风机大小
按供热负荷（通常60％制
冷负荷）设计。按制冷负荷（通常100％制冷负荷）设计。
一次风最小送风静压较高，需克服节流阀、下
游风管和散流器阻力损
失。
较低，只需克服节流阀阻力
损失。
风机控制不需与AHU风机联锁。
必须与AHU风机联锁以防增
压。
AHU风机需较大功率克服节流阀、
上下游风管和散流器阻
力损失。
只需克服上游风管和节流阀
阻力损失。
噪声
风机间歇运行，启动噪声
大，平稳运行噪声低。风机连续运行，噪声平稳，但比并联风机型平稳运行噪声稍高。
风机能耗
风机间歇运行，且设计风
量小、能耗较低。风机连续运行，且设计风量大、能耗较高。
③双风道型
一般由冷热两个变风量末端组合而成，因其初投资昂贵，控制较复杂而较少得到使用。
④旁通型
这是利用旁通风阀来改变房间送风量的系统。由于其并不具备变风量系统的全部优点，因而在有些论文中称其为“准”变风量系统。该系统的特点是投资较低，但节能却很小，因为有大量送风直接旁通返回空调设备，并不怎么减小风机能耗，所以目前使用也不多。
以上4种系统目前设计使用较多的是风机动力型和节流型。串联风机型加上空调水系统大温差设计成为北美空调设计的特色。
⑤诱导型
诱导型VAV box的原理是通过一次风（可以是低温送风）诱导室内回风后再送入房间。与FPB相比，节约了末端的风机能耗，但空调和风机动力增加，这种方式在北欧广泛采用，特别是医院病房等要求较高的场合。
1.6 变风量系统设计方案选择指南
有两种大相径庭的设计风格可供设计师选择。其一是所谓日式风格，以种类繁多——周边窗际热环境表现手法为特点，其二是所谓的美国风格，以大温差蓄冷空调系统特点FPB为发展方向，下面介绍美式风格的设计方法。
当暖通设计者们在设计大楼空调系统的时候，他们有很多不同的系统可选，但要决定最终选择哪一个并不是一件容易的事情。设计者设计的方案必须满足业主的安装要求，操作要求和运行费用的要求。设计者必须同时
考虑到设备的性能、容量、可靠性和空间的要求及限制条件。下面就讲述一下不同类型设备的应用、限制条件和局限性。
1.建筑功能
当设计者在开始考虑选用哪种系统时，他首先应该考虑清楚这个大楼的功能。办公室建筑的系统每天是按时间表进行运转的，在美国通常采用风机动力型末端装置。在建筑外区一般使用有辅助加热器的风机动力型末端。装有这类末端装置的独立分区，它的调节具有很大的灵活性。
2.建筑尺寸
在大型建筑中，中心空气处理器根据各区不同的需要将大量的空气送出去。这是风机动力型末端装置的一个典型的应用。内区可能根本就不需要加热，所以既可采用单管系统，也可采用无加热盘管的风机动力型系统。除了热带地区，外区通常都是需要加热的，可选用电加热盘管或热水盘管。这些盘管一般都包括在末端装置中，有时还需要加热基础板。
在一些购物大厦，或其他的低层建筑中，每个租户的面积很小，所以一般采用小型的成套的空调设备。如果采用风机动力型末端则一般选择旁通型。这种系统的主要特点是在送风管上装有一个主要的旁通阀。旁通阀根据送风管道内的静压进行调节。这样就可以保持压力恒定，保持系统在定流量下运行，而且各个独立分区都是压力相关型VAV。
3.噪声限制
像广播工作室，剧场和图书馆这些地方要求低噪声，设备的选择和安装位置是非常重要的。如果采用风机动力型末端，就必须仔细的检查设备的噪声性能。如果是设计电视播音室，那么还要考虑RFI和EMI。
4.环境因素
环境因素包括气候和建筑内外的气流情况。同时还包括规范中的要求比如说新风通风率以及当地建筑标准。如果内区要求的通风速率很高，那么就需设置再加热器。在图书馆这样高通风率的地方，如果同时开启多个通风橱就需要进行再加热。在有些区域，比如说高层办公室建筑的外区，季节、日照负荷和人员占用情况对区域影响很大，一天中区域的负荷变化很明显，在这种区域选用风机动力型末端是比较理想的。在负荷比较稳定的地方常选用单风道系统。
5.污染考虑
污染问题在医院，洁净室和实验室里显得尤为突出。手术室，艾滋病患区域和洁净室都有压力要求。除了压力要求以外，还要尽量避免使用再加热盘管和暴露在外面的玻璃纤维，消除微生物滋生的可能性。医院的房间和洁净室通常需要稳定和高效的通风率，所以宜选用双风道装置。具有高度传染性的房间，比如说肺结核，就需要对它进行负压控制避免病菌传播。使用有害物质的实验室也需要进行负压控制。在这类型的建筑中，一般都是选用单风道或双风道系统。
6.维护和可行性
一些特殊类型的房间如洁净室，它需要末端装置具有高可靠性，因为这关系到服务水平和设备维护的困难和费用。例如洁净室，如果天花板必须是打开的，那在使用前就必须将房间进行消毒。相关费用包括损失的生产时间和消毒的费用。在这种情况下，设备应该安装在洁净室的外面或应该使用具有高可靠性，低维护的设备。
7.费用因素
在最终确定设备方案以前就应该将费用考虑好。安装费用，运行费用和维护费用都应该考虑进去。有时候其中的某一项费用会显得比较重要。例如，如果业主在大楼建造以前就将它卖掉，那么业主最关心的就是建造费用，运行费用就不是那么重要了。如果是由租户自己来付水电费，那么建筑商或开发商就不太关心运行费用。电加热盘管比热水盘管的安装费用低，但是它们的运行费用较高。在做最后决定以前，应该对当地定价做好调查以便做出最佳决定。
8.系统选择
下表列出了在美国常见的几种末端装置及它们的适用范围，仅供国内设计人员参考。
P＝优先选择。S＝有时候采用。N＝不推荐。*＝密封的衬里以减小空气夹带纤维。＃＝应该特别考虑选用噪声小的设备或考虑使用消声器。
1.7 Onyx-2000变风量系统的设计方法流程
1.8变风量系统与风机盘管+新风系统技术经济比较
VAV空调系统与FC+新风系统技术经济对比分析一览表
变风量系统送至各房间的风量和系统的总风量，都会随着房间负荷的变化而变化，因此，它必然会有较多和较复杂的控制要求。只有实现这些控制要求，系统的运行才能稳妥可靠，使她的节能性和经济性充分体现出来。
变风量系统的基本控制要求包括以下几个方面：
房间温度控制：它是通过末端装置对送风量的控制来实现的。任何一种末端装置都携带这类控制部件。
系统的静压控制：这是变风量系统十分重要的控制环节。实现这一控制，才能使系统保持一个稳定的运行压力，从而保证整个系统的运行可靠。
空气处理装置的控制：实现这类控制，则可在运行最为经济的情况下，既保证送风温度符合设计要求，又使送风量紧随着系统负荷的变化而变化。
此外，还有房间正压控制，它是通过对送风机和回风机的平衡控制来实现的。如果建筑物内设计有周边供暖系统，则它需要独立控制。变风量系统的控制可以是气动的、电动的。特别是近年来控制技术迅速发展，微电脑和计算机技术广泛应用于空调系统的控制，使得控制功能大大加强，控制精度提高，安装简便，运行可靠，价格也越来越便宜。
2.1定静压法
所谓定静压控制，是在送风系统管网的适当位置（常在离风机2/3处）设置静压传感器，在保持该点静压一定值的前提下，通过调节风机受电频率来改变空调系统的送风量。
当空调负荷减小，相应地空调系统风量需要减小时，部分房间或空调区域的变风量末端装置开度关小，此时系统末端局部阻力增加，管路综合阻力系数增加，管路特性曲线变陡，工况点由A→B，风量有QA→QB。根据理论分析，对于定静压变风量系统，风机功率的减小率基本上等于风机风量的减小率。当风机风量全年平均在60%的负荷下运行时，此时风机功率节约不到40%。定静压控制目前仍作为一种主要的控制方法在变风量系统中得到普遍采用。如果送风干管不是一条，则需设计多个静压传感器，通过比较，用静压要求最低的传感器控制风机，风管静压的设定值一般在250-375Pa之间。
2.2变静压控制法
所谓变静压控制，就是在保持每个VAV末端的阀门开度在85%-100%之间，即使阀门尽可能全开和使风管中静压尽可能减小的前提下，通过调节风机受电频率来改变空调系统的送风量。其运行状况如图1-6所示。
在这种控制方式下，由于阀门始终于85%~100%之间，VAV末端装置局部阻力系统变化很小（可能增加，也可能减小），相应地管路综合阻力系数S也变化很小，综合阻力曲线上升或下降幅度微小，当空调系统风量
减小时，工况点A基本上沿管路综合阻力曲线变化到B点，此时QA→QB，HA→HB（由于管路综合阻力系数S的微小变化，系统实际余兴工况点B 点位置可能发生微小的振荡）。对于变静压变风量系统，风机功率的减小率基本上等于风机风量减小率的三次方。当风机功率全年平均在60%的负荷下运行时，此时风机功率节约率为（1-0.63=78.4%）
美国学者T.B.Hartman较早提出了变静压控制TRAV（TERMINAL REGUL ATED AIR VOLUME）的新概念，TRAV基于末端装置实时的风量要求，采用先进的控制软件，实施对风机的控制。日本则把末端风量控制与室内参数设定值的修正结合起来，作为自己常规的VAV系统控制方法。图1 -6 变静压法控制原理图
自动控制系统的组成
1.1 自动控制系统的组成 自动控制系统是在人工控制的基础上产生和发展起来的。为对自动控制有一个更加清晰的了解，下面对人工操作与自动控制作一个对比与分析。 图1-1所示是一个液体贮槽，在生产中常 用来作为一般的中间容器或成品罐。从前一个 工序出来的物料连续不断地流入槽中，而槽中 的液体又送至下一工序进行加工或包装。当流 入量Q i(或流出量Q0) 波动，严重时会溢出或抽空。解决这个问题的 最简单办法，是以贮槽液位为操作指标，以改 变出口阀门开度为控制手段，如图1-1所示。 当液位上升时，将出口阀门开度开大，液位上 则关小出口阀门，液位下降越多，阀门关得越 小。为了使液位上升和下降都有足够的余地，选择玻璃管液位计指示值中间的某一点为正常工作时的液位高度，通过改变出口阀门开度而使液位保持在这一高度上，这样就不会出贮槽中液位过高而溢出槽外，或使贮槽内液位抽空而发生事故的现象。归纳起来，操作人员所进行的工作有以下三个方面。 ①检测用眼睛观察玻璃管液位计（测量元件）中液位的高低。 ②运算、命令大脑根据眼睛所看到的液位高度，与要求的液位值进行比较，得出偏差的大小和正负，然后根据操作经验，经思考、决策后发出命令。 ③执行根据大脑发出的命令，通过手去改变阀门开度，以改变出口流量Q0，从而使液位保持在所需要高度上。 眼、脑、手三个器官，分别担负了检测、运算/决策和执行三个任务，来完成测量偏差、操纵阀门以纠正偏差的全过程。 若采用一套自动控制装置来取代上述人工操作，就称为液位自动控制。自动 下面结合图1-2的例子介绍几个常 用术语。 ①被控对象需要实现控制的 简称对象，如图1-2中的液体贮槽。 ②被控变量对象内要求保
工业炉温自动控制系统
一、设计题目 要求： 1．查阅相关资料，分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 2．分析系统每个环节的输入输出关系，代入相关参数求取系统传递函数。 3．分析系统时域性能和频域性能。 4．运用根轨迹法或频率法校正系统，使之满足给定性能指标要求。（已知条件和性能要求待定） 二、设计报告正文 摘要：炉温控制系统---是指根据炉温对给定温度的偏差，自动接通或断开供给炉子的热源能量，或连续改变热源能量的大小，使炉温稳定有给定温度范围，以满足热处理工艺的需要。炉温自动控制用热电偶测量温度，与给定温度进行比较，将偏差信号放大后作为驱动信号，通过电机、减速器调节加热器上的电压来实现准确的温度控制。本文经过正确分析系统工作过程，建立系统数学模型，画出系统结构图后，设计与校正前系统性能分析和可采取的解决方案、方法及分析。运用matlab软件进行复杂的系统时域验证和计算机仿真，通过具体设计校正步骤、思路、计算分析过程和结果，对于炉温控制系统的研究与改进具有现实意义。 关键字炉温控制系统系统校正 matlab软件
（一）工业炉温自动控制系统的工作原理 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。此时，0e r f u u u =-=，故1a u u =，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程： 控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 → 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见下图：
电子控制系统的组成和工作过程
电子控制系统的组成和工作过程 一、教学分析 1．教材分析 本课是第一章第二节“电子控制系统的组成和工作过程”。从对比分析两种路灯控制系统的基本组成入手，再通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，来学习电子控制系统的基本组成和工作过程，从而为学生学习后面各章提供了一把钥匙。 2．学情分析 学生在通用技术必修2的学习中，已学过关于控制系统的一些概念，例如输入、控制、输出，以及功能模拟方法的含义，但对电子控制系统内部电子元件，例如发光二极管、光敏电阻、三极管等的工作原理不太了解，教师可用通俗的语言补充解释其作用，以利于学生的学习。 二、教学目标 1．知识与技能目标 （1）知道电子控制系统的基本组成。 （2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2．过程与方法目标 （1）通过对两种路灯控制系统方框图的对照，知道电子控制系统的基本组成。 （2）通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，加深对电子控制系统组成的理解。 3．情感态度和价值观目标 （1）激发学生动手尝试的兴趣和热爱技术的情感。 （2）提高学生比较及分析电子控制系统的能力。 三、教学重难点 1．重点 （1）电子控制系统的基本组成。 （2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2．难点 电子控制系统内部常见电子元件的工作原理。 四、教学策略 本节课程以多媒体技术为辅助教学手段，通过观察、基本知识讲授、小组探究、分析表达、技术试验、能力展示等教学方法和策略，在教师指导下，通过学生自主探究建构知识和技能。 五、教学准备 通用技术专用教室、多媒体、课件、路灯自动控制模型。 六、课时安排 共1课时 七、教学过程 （一）新课导入 教师展示：路灯自动控制模型 板书：第一章电子控制系统概述 第二节电子控制系统的组成和工作过程
加热炉温度控制系统设计
过程控制系统课程设计 设计题目加热炉温度控制系统 学生姓名 专业班级自动化 学号 指导老师 2010年12月31日 目录 第1章设计的目的和意义 (2) 第2章控制系统工艺流程及控制要求 (2) 2.1 生产工艺介绍
2.2 控制要求 第3章总体设计方案 (3) 3.1 系统控制方案 3.2 系统结构和控制流程图 第4章控制系统设计 (5) 4.1 系统控制参数确定 4.2 PID调节器设计 第5章控制仪表的选型和配置 (7) 5.1 检测元件 5.2 变送器 5.3 调节器 5.4 执行器 第6章系统控制接线图 (13) 第7章元件清单 (13) 第8章收获和体会 (14) 参考文献 第1章设计的目的和意义 电加热炉被广泛应用于工业生产和科学研究中。由于这类对象使用方便，可以通过调节输出功率来控制温度，进而得到较好的控制性能，故在冶金、机械、化工等领域中得到了广泛的应用。 在一些工业过程控制中,工业加热炉是关键部件,炉温控制精度及其工作稳定
性已成为产品质量的决定性因素。对于工业控制过程,PID 调节器具有原理简单、使用方便、稳定可靠、无静差等优点,因此在控制理论和技术飞跃发展的今天,它在工业控制领域仍具有强大的生命力。 在产品的工艺加工过程中，温度有时对产品质量的影响很大，温度检测和控制是十分重要的，这就需要对加热介质的温度进行连续的测量和控制。 在冶金工业中，加热炉内的温度控制直接关系到所冶炼金属的产品质量的好坏，温度控制不好，将给企业带来不可弥补的损失。为此，可靠的温度的监控在工业中是十分必要的。 这里，给出了一种简单的温度控制系统的实现方案。 第2章控制系统工艺流程及控制要求 2.1 生产工艺介绍 加热炉是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。 加热炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的加热炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。 本加热炉环节中，燃料与空气按照一定比例送入加热炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给物料。物料被加热后，温度达到生产要求后，进入下一个工艺环节。 加热炉设备主要工艺流程图如图2-1所示。
变风量(VAV)空调系统简介
变风量（V A V）空调系统简介 变风量（Variable Air V olume）空调系统是一种通过改变送风量来调节室内温湿度的空调系统。Dleta控制公司是世界上首家设计、制造出一体化（即集控制器、执行机构和流速传感器于一身）的V A V控制器的BA产品制造商。变风量空调系统60年代起源于美国，自80年代开始在欧美、日本等国得到迅速发展，最重要的原因是变风量空调系统巨大的节能优势。经过十几年的普及和发展，目前变风量空调系统己占据了欧、美、日集中空调系统约30% 的市场份额，并在世界上越来越多的国家得到应用。进入90年代以来，采用V A V 技术的多层建筑与高层建筑已达到95%。变风量空调系统由空气处理机组、新风/排风/送风/回风管道、变风量空调箱、房间温控器等组成，其中变风量空调箱是该系统的最重要部分。 一、变风量空调系统（V A V）的优势变风量空调系统区别于其它空调形式的优势主要在以下几个方面: 1、节能由于空调系统在全年大部分时间里是在部分负荷下运行，而变风量空调系统是通过改变送风量来调节室温的，因此可以大幅度减少送风风机的动力耗能。据模拟测算，当风量减少到80% 时，风机耗能将减少到51%；当风量减少到50%时，风机耗能将减少到15%。全年空调负荷率为60% 时，变风量空调系统（变静压控制）可节约风机动力耗能78%。 2、新风作冷源因为变风量空调系统是全空气系统，在过渡季节可大量采用新风作为天然冷源，相对于风机盘管系统，能大幅度减少制冷机的能耗，亦可改善室内空气质量。 3、无冷凝水烦恼变风量空调系统是全空气系统，冷水管路不经过吊顶空间，避免了风机盘管系统中令人烦恼的冷凝水滴漏和污染吊顶问题。 4、系统灵活性好现代建筑工程中常需进行二次装修，若采用带V A V空调箱装置的变风量空调系统，其送风管与风口以软管连接，送风口的位置可以根据房间分隔的变化而任意改变，也可根据需要适当增加风口。而在采用定风量系统或风机盘管系统的建筑工程中，任何小的局部改造都显得很困难。 5、系统噪声低风机盘管系统存在现场噪声，而变风量空调系统噪声主要集中在机房，用户端噪声较小。 6、不会发生过冷或过热带V A V空调箱的变风量空调系统与一般定风量系统相比，能更有效地调节局部区域的温度，实现温度的独立控制，避免在局部区域产生过冷或过热现象。 7、提高楼宇智能化程度采用DDC数字控制的变风量空调系统，可以实现计算机联网运行，接入到楼宇自控系统中，从而提高楼宇智能化程度。 8、减少综合性初投资由于增加了系统静压控制以及V A V空调箱等环节，设备控制上的造价会有所提高。但由于变风量空调系统可以根据冷热负荷的分布，使送风量在建筑物内各个控制区域间平衡转移，从而使系统的设计总送风量减少，因此可以减小空调系统的设备容量，系统综合性初投资不一定会增加，甚至可以降低。 9、变风量空调系统结构简单，维修工作量小，使用寿命长。 二、变风量空调系统（V A V）控制原理变风量控制器和房间温控器一起构成室内串级控制，采用室内温度为主控制量，空气流量为辅助控制量。变风量控制器按房间温度传感器检测到的实际温度，与设定温度比较差值，以此输出所需风量的调整信号，调节变风量末端的风阀，改变送风量，使室内温度保持在设定范围。同时，风道压力传感器检测风道内的压力变化，采用PI或者PID调节，通过变频器控制变风量空调机送风机的转速，消除压力波动的影响，维持送风量。 三、变风量空调系统（V A V）常用控制方式 1、定静压控制工作原理：保证系统风道内某一点（或几点平均）静压一定的前提下，室内所需风量由V A VBOX风阀调节；系统送风量由风道内静压与该点所设定值的差值控制变
基于单片机的炉温控制系统设计
摘要 在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如，在冶金工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等许多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行监测和控制。采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。 关键词：MCS-51单片机，8155芯片，ADC0808/0809，数字滤波
Abstract In the industrial production, the electric current, thevoltage, the temperature, the pressure, the current capacity, thespeed of flow and the switch quantity all are commonly used is mainlycontrolled the parameter. For example, in metallurgical industry,chemical production, electric power project, machine manufacture andfood processing and so on in many domains, the people all need to eachkind of heating furnace, to respond in the stove and theboiler temperature carries on the monitor and the control. Uses themonolithic integrated circuit to carry on the control to them not onlyto have the control convenient, simple and the flexibility is big andso on the merit, moreover may large scale enhance is controlled thetemperature the technical specification, thus can greatly enhance theproduct the quality and the quantity. Therefore, the monolithicintegrated circuit to the temperature the control question is thecontrol question which in a industrial production frequently can meet,presently carries on the introduction take it as the example KeyWords: MCS - 51 SCM, 8155 chip, ADC0808/0809, digital filter
VAV变风量空调系统原理、特点、选型
VAV变风量空调系统原理、特点、选型VAV变风量集中空调系统，是相对于传统的定风量集中空调系统较先进的一种空调方式，是通过改变送入被控房间的风量（送风温度不变）来消除室内的冷、热负荷，保证房间的温度达到设定值并保持恒定，例如，夏季当室内温度高于设定值时就提高送风量，反之减小送风量；冬季当室内温度高于设定值时就减小送风量，反之提高送风量；VAV变风量集中空调系统是全空气系统的一种类别，60年代起源于美国，自80年开始在欧美、日本等国得到迅速发展，最重要的原因是变风量空调系统巨大的节能优势。经过十几年的普及和发展，目前变风量空调系统己占据了欧、美、日集中空调系统约30%的市场份额，并在世界上越来越多的国家得到应用。进入90年代以来，采用VAV变风量空调系统技术的多层建筑与高层建筑已达到95%，已被越来越多的中高端楼宇采用，并成为现代化智能化大楼的一部分，这种空调方式可以显著的降低空调系统的能耗和改善空调系统的性能，提高空调系统的舒适度。 一、VAV变风量空调系统组成：变风量空调系统有各种类型，他们均由四个基本部分构成：变风量末端装置（变风量空调箱、房间温控器）、空气处理及输送设备、风管系统（新风/排风/送风/回风管道）及自动控制系统。变风量空调系统基本构成图 二、VAV变风量空调系统原理：在空调系统中冷机风机、水泵是主要的耗电设备，要想降低空调系统的能耗，只能从这些设备中去考虑，而从根本上来说，空调系统的总能耗的多少最终是由室内达到的温湿度环境决定的，即空调系统的能耗维持着建筑物内温湿度与室外温湿度的差，要想降低空调系统能耗，必须首先从根本上，即合理的室内温湿度环境上进行分析研究，显 2 然最理想的模式就是任何情况下所需求的等于所供给的，VAV变风量空调系统的基本原理正是通过改变送入各房间的风量（改变风量调节温度）来满足室内人员对房间不同温湿度的要求，确保室内温度保持在设计范围内，从而使得空气处理机组在低负荷时的送风量下降，空气处理机组的送风机转速也随之而降低，并自动适应室外环境对建筑物内温湿度的影响，真正达到所需即所供，据国外多年成熟工程案例测算，总能耗相比FC+新风空调系统可节约30%～40%，节能效果非常显著。 三、VAV变风量空调系统的优点（详见VAV系统与FC+新风系统技术分析表）变风量空调系统区别于其它空调形式的优势主要表现在以下几个方面: 1、节能由于空调系统在全年大部分时间里是在部分负荷下运行，而变风量空调系统是通过改变送风量来调节室温的，因此可以大幅度减少送风风机的动力耗能。据模拟测算，当风量减少到80%时，风机耗能将减少到51%；当风量减少到50%时，风机耗能将减少到15%。全年空调负荷率为60%时，变风量空调系统（变静压控制）可节约风机动力耗能78%。 2、新风作冷源因为变风量空调系统是全空气系统，在过渡季节可大量采用新风作为天然冷源，相对于风机盘管系统，能大幅度减少制冷机的能耗，亦可改善室内空气质量。 3、无冷凝水烦恼变风量空调系统是全空气系统，冷水管路不经过吊顶空间，避免了风机盘管系统中令人烦恼的冷凝水滴漏和污染吊顶问题。 4、系统灵活性好现代建筑工程中常需进行二次装修，若采用带VAV空调箱装置的变风量空调系统，其送风管与风口以软管连接，送风口的位置可以根据房间分隔的变化而任意改变，也可根据需要适当增加风口，而在采用定风量系统或风机盘管系统的建筑工程中，任何小的局部改造都显得很困难。 5、系统噪声低风机盘管系统存在现场噪声，而变风量空调系统噪声主要集中在机房用户端噪声较小。 6、不会发生过冷或过热带VAV空调箱的变风量空调系统与一般定风量系统相比，能更有效地调节局部区域的温度，实现温度的独立控制，避免在局部区域产生过冷或过热现象。 7、可实现远程集中监控，提高楼宇智能化程度采用DDC数字控制的变风量空调系统，可以实现计算机联网运行，接入到楼宇自控系统中，从而提高楼宇智能化程度。
柴油发电机组控制系统工作原理
柴油发电机组控系统工作原理 LIXISE 作者： 作者：LIXISE 柴油发电机组控制系统工作原理和算法是相当的复杂，每个电路的设计都有其特定的算法来予以实现。柴油发电机组的控制器系统犹如发电机组的心脏，智能控制系统的使用大大提高了柴油发电机组的运行，保障了柴油发电机组的稳定工作，那么控制系统是通过何种原理和算法来实现呢？柴油发电机组的控制部分，数字式励磁控制器较传统的模拟电路励磁控制器具有精度高，反应快，控制算法适应性强，对于不同特性的电机只要通过调整程序参数就能适应，甚至可以实现更高端的自适应智能控制算法等优点。 一、数字励磁控制器软件实现与算法研究 主要是对数字式励磁控制器的软件和所采用的控制算法进行论述。首先对数字励磁控制器的主程序进行设计，然后对电量参数采集算法和智能励磁控制算法进行研究，并在ＣＰＵ上进行实现。为了实现精确的数字励磁控制，需要得到实时、精确的电量数据，而要获得实时、精确的电量数据，则需要采用交
流采样方法，并推导出交流采样下各个电量的计算公式，最终编写计算出电量数据的算法程序。交流采样是按一定的规律对被测信号的瞬时值进行采样，再按照一定的数学算法求出被测电量参数的测量方法。下面给出交流电压，交流电流，有功功率，无功功率，功率因素的各种算法中的离散公式。 二、数字式励磁控制器总体设计方案 工作电源：由于微处理器的工作电源要求，我们需要一个５Ｖ的稳定直流电源，信号调理电路的运算电路的供电需要一组±１２Ｖ的直流电源，另外，开关量输出需要驱动继电器，所以需要一个＋２４Ｖ的直流电源，为此我们需要设计一个电源转化模块得到系统正常工作所需的三组ＤＣ电源。 三、交流采样锁相环电路 要进行交流采样，通常需要进行同步采样，目前交流采样方式主要有硬件同步采样、软件同步采样和异步采样三种。硬件同步由硬件同步电路向ＣＰＵ提出中断实现同步。硬件同步电路有多种形式，常见的如锁相环同步电路等。硬件同步采样法是由专门的硬件电路产生同步于被测信号的采样脉冲。它能克服软件同步采样法存在截断误差等缺点，测量精度高。利用锁相频率跟踪原理实
炉温控制系统软硬件设计
毕业设计（论文） 摘要 随着电子技术的飞速发展，单片机在国民经济生产各行业发挥了重要的作用。它因为集成度高、体积小、运行可靠、应用灵活、价格低、面向控制等特点得到了广大工程技术人员和客户的好评。在温度控制方面，单片机能够代替常规的模拟调节器。本文主要设计了单片机炉温控制系统硬件电路和软件程序。系统具工作可靠、实时性强等特点，满足控制精度的要求。本着在满足系统性能要求的前提下，尽可能的减少硬件成本。本文主要涉及到控制系统的硬件设计和单片机的控制软件编程。本系统选用AD590对炉温进行检测，并且选用 OP07低漂移高精度前置放大器，对信号进行放大。在PCF8951完成数模转换之后，8051单片机对数据进行处理。采用分段方法控制三台电阻炉温度。人机接口电路部分能实现温度设定、温度显示、超温报警等功能。本设计对温度的调节时间不做说明。本文重点介绍硬件的选取与接口电路的设计、模拟量输入通道和开关量输出通道的设计以及相应算法的软件程序编程。 关键词：单片机；炉温控制；接口电路； 30
毕业设计（论文） Abstract With the rapid development of electronic technology，Single-chip production of various sectors in the national economy played an important role. It is because of the high integration, small volume, reliable operation, flexible, low price and application for control of the engineering characteristics of technical staff and customers. In temperature control, SCM can replace conventional analog regulator．This paper designs the temperature control system of microcontroller hardware circuit and software program. With reliable work, real-time system as the control accuracy requirements. Based on system performance requirements in the premise, reduce cost of hardware. This paper involves controlling system of hardware design and the SCM control software programming. This system choose AD590 thermocouple to test temperature and choose OP07 low drift of preamplifier to a mplifiy signal. In PCF8591 complete digital-to-analog 8051 single chip microcomputer, after processing of data. Segmentation control algorithm of three resistance furnace temperature. Can realize human-machine interface circuit of the temperature setting, temperature display, and overtemperature alarm etc. The design of temperature regulation time to do that. This paper introduces the hardware design of interface circuit and analog input channel, and channel of switching output corresponding algorithm and the design of software programming. Key words: SCM, Temperature control, Interface circuit, 30
基于单片机的炉温控制系统设计毕业设计
基于单片机的炉温自动控制系统设计 摘要：在工农业生产中，温度是工业生产对象中主要的被控参数之一。电阻炉是通过电流流过电阻体产生热量来加热或熔化物料的一种电炉。电阻炉广泛地应用在化工、冶金等行业。它对温度控制的要求较高，温度控制的好坏直接影响着产品质量及生产效率，因此电阻炉的温度控制在科学研究、工业生产中具有重要的意义。 本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，以电阻炉作为控制对象，用热电偶作为测量元件，用晶闸管作为输出控制元件来实现对电阻炉温度自动控制。该系统利用K型热电偶温度传感器，把检测到的电阻炉温度的信号送入MAX6675芯片，经过信号放大等一系列转换后，再将信号送到单片机STC89C52内进行PID运算，同时可以通过键盘调节PID参数。经PID运算后，比例调节输出量改变晶闸管控制量，变晶闸管的导通角，从而控制电阻炉的加热强度。从而控制电阻炉的炉温。 关键词：电阻炉；MAX6675；单片机STC89C52；PID控制 Abstract：SummaryIn the industrial and agricultural production , the temperature is accused of one of the main objects of industrial production parameters . Furnace current flowing through the resistor generates heat to a furnace for heating or melting the material . Resistance furnace is widely used in chemical, metallurgical and other industries. It requires a higher temperature control , temperature control has a direct impact on product quality and production efficiency , and therefore resistance furnace temperature control is of great significance in scientific research , industrial production. The design uses a single chip for data processing and control unit to resistance furnace as a control object , as the measuring element with thermocouple with thyristor as a control element to achieve the output resistance furnace temperature control . The system uses K -type thermocouple temperature sensor , to detect resistance furnace temperature signal into the MAX6675 chip , after a series of converted signal is amplified and then signal to the microcontroller STC89C52 PID operation , and can adjust the keyboard PID parameters. After the PID operation , adjust the output volume ratio of the amount of change in thyristor controlled , variable thyristor conduction angle, so as to control the intensity of the resistance heating furnace . To control the furnace temperature resistance furnace . Key words：The resistance furnace; MAX6675; SCM STC89C52; PID contro 目录
工业炉温自动控制系统
1 设计题目 要求： 1．查阅相关资料，分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 2．分析系统每个环节的输入输出关系，代入相关参数求取系统传递函数。 3．分析系统时域性能和频域性能。 4．运用根轨迹法或频率法校正系统，使之满足给定性能指标要求。（已知条件和性能要求待定）
摘要 炉温控制系统---是指根据炉温对给定温度的偏差，自动接通或断开供给炉子的热源能量，或连续改变热源能量的大小，使炉温稳定有给定温度范围，以满足热处理工艺的需要。炉温自动控制用热电偶测量温度，与给定温度进行比较，将偏差信号放大后作为驱动信号，通过电机、减速器调节加热器上的电压来实现准确的温度控制。本文经过正确分析系统工作过程，建立系统数学模型，画出系统结构图后，设计与校正前系统性能分析和可采取的解决方案、方法及分析。运用matlab软件进行复杂的系统时域验证和计算机仿真，通过具体设计校正步骤、思路、计算分析过程和结果，对于炉温控制系统的研究与改进具有现实意义。 关键字炉温控制系统系统校正 matlab软件
1 工业炉温自动控制系统的工作原理 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触 点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。 f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。此时，0e r f u u u =-=，故1a u u =，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程： 控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见下图：
变风量空调系统控制_杨国荣
暖通空调自动控制暖通空调ＨＶ＆ＡＣ ２０１２年第４２卷第１１期１５ 变风量空调系统控制 华东建筑设计研究院有限公司 杨国荣☆ 摘要 简述了变风量末端装置控制的功能和传感器设置。详细阐述了变风量空气处理机组基本控制要求、控制原理图及风量控制方法。介绍了新风的控制要求、控制原理图及最小新风量的控制要求。 关键词 变风量空调系统 末端 空气处理机组 控制 方法 原理 最小新风量Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｖａｒｉａｂｌｅ ａｉｒ ｖｏｌｕｍｅ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ Ｂｙ Ｙａｎｇ Ｇｕｏｒｏｎｇ★ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂｒｉｅｆｌｙ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ＶＡＶ ｔｅｒｍｉｎａｌｓ ａｎｄ ｓｅｎｓｏｒ ｓｅｔｔｉｎｇ．Ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃｃｏｎｔｒｏｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｃｈａｒｔ ａｎｄ ａｉｒ ｖｏｌｕｍｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ＶＡＶ ａｉｒ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｕｎｉｔｓ．Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｏｕｔｄｏｏｒ ａｉｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｏｕｔｄｏｏｒ ａｉｒｒａｔｅ ｄｅｍａｎｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ＶＡＶ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｅｒｍｉｎａｌ，ａｉｒ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｕｎｉｔ，ｃｏｎｔｒｏｌ，ｍｅｔｈｏｄ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｍｉｎｉｍｕｍ ａｉｒ ｒａｔｅ ★Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ ０ 引言 自２０世纪９０年代上海１３栋高层及超高层办公建筑采用变风量空调系统［１］起，变风量空调系统逐渐在高级办公建筑中得到应用。到２１世纪初，变风量空调系统已普遍应用在高级、高层办公建筑。近年来，变风量空调系统开始应用到别墅等非办公类民用建筑中。 变风量空调技术的发展与其控制技术的发展同步进行，自控技术的突破与发展引领了变风量空调技术的发展。自变风量空调系统在我国应用以来，暖通空调和楼宇控制方面许多专家对该系统的控制策略和控制方式进行了大量研究，得到了丰硕的成果，推进了变风量空调技术的发展。《变风量空调系统设计》全面介绍了变风量末端装置及其系统的控制原理和要求［２］。童锡东等人在分析变风量末端装置和空调方式的基础上总结了各种变风量系统的控制特点［３］。陈武等人根据变风量空调系统的热力模型，通过仿真研究建立变风量空调系统的动态模型和风机控制方法［４］。刘涛及胡益雄等人根据变风量空调系统的基本特点，研究了该系统及末端的模糊控制策略［５－６］。李超等人与钱以明等人结合全空气系统特点研究了变风量空调系统新风控制要求的控制策略［７－８］。 在工程实践方面，我国基本建立起从末端装置、控制系统到运行调试的整个变风量空调系统供应体系。数百栋办公建筑采用了变风量空调系统。但是，就已建成的采用变风量空调系统的办公建筑而言，运行和控制效果良好的建筑物不是很多，节能的建筑物很少。究其原因，主要可归纳为以下几方面。 １）设计方面：空调系统设计不合理，不能满足或难以满足空调使用和运行要求；变风量末端装置选型不合理，偏大或偏小；空气处理机组的组合方式不合理，其功能不能满足使用要求，机组的风量或机外余压偏大或偏小；控制策略和控制要求不明确，没有向自控承包商提供要求明确的控制需求信息。 ２）业主方面：将变风量系统中的末端装置采购与控制系统采购分开进行，没有一个承包商对整个系统负责；重视末端装置与控制器等硬件设备，轻视调试等软件服务，采购合同中服务部分所占费用比例较低，难以保证系统调试质量。 ＊☆杨国荣，男，１９５７年６月生，工学硕士，教授级高级工程师，机电中心主任兼总工程师 ２００００２上海市江西中路２４６号６楼 （０２１）６３２１７４２０－６０４３ Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｕｏｒｏｎｇ＿ｙａｎｇ＠ｅｃａｄｉ．ｃｏｍ 收稿日期：２０１２－０７－２０
电控系统工作原理
电控系统工作原理 一、电控系统工作原理 随着科技进步和电子工业的发展，国产轿车采用电子控制燃油喷射系统的比率逐年增加，早在2000年，一汽—大众就宣布停止化油器式发动机的生产，产品全部采用电子控制燃油喷射系统。最早研究和开发汽油喷射式发动机的是德国博世(Bosch)公司，汽油喷射技术首先应用于飞机发动机，随着对汽车节能降耗、降低排放和提高舒适性、增加动力性的要求，这一技术被应用于汽车发动机上。目前，博世公司在这一领域的技术和产品仍处于世界领先地位。捷达王轿车就采用了博世公司最新开发的Motronic M3．8．2发动机电控管理系统，并根据中国的国情做了改进和匹配。Motronic M3．8．2发动机电控管理系统为电子控制多点燃油顺序喷射系统，闭环控制，其突出特点是喷油量及点火时刻综合控制。该系统由电子控制单元、传感器、执行器等组成，传感器为燃油喷射系统和点火系统所共用。 1．Motronic M3．8．2发动机电控管理系统的组成及工作原理 Motronic M3．8．2电控系统由电控单元(即ECU，俗称电脑)、发动机转速传感器(也称曲轴位置传感器)、空气流量传感器、节流阀体、进气温度传感器、冷却液温度传感器(发动机水温传感器)、k传感器(即氧传感器)、爆震传感器、相位传感器(也称凸轮轴位置传感器或霍尔传感器)、双点火线圈、油压调节器和喷油器等组成。 驾驶员通过节气门(俗称油门)控制发动机进气量，控制单元通过节气门位置传感器得知节气门开度，再综合发动机转速、空气流量、进气温度、λ探测值等各传感器及电子开关提供的信息，经分析、计算，确定出最佳喷油量和点火时刻，向喷油器和点火线圈发出喷油和点火指令。发动机转速和空气流量信号是ECU计算基本喷油量的主信号，ECU再根据进气温度传感器、冷却液温度传感器、A传感器、爆震传感器和节气门位置等信号对喷油量进行必要的修正，确定出实际喷油量，然后根据转速传感器得到的曲轴位置信号和相位传感器检测到的1缸压缩上止点信号，适时地向喷油器和点火线圈发出动作指令。 发动机工作可分为如下工况： (1)起动工况 发动机被起动机带动运转，当转速低于某值时，ECU识别出发动机处于起动工况，根据转速传感器、凸轮轴位置传感器、节流阀位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器等提供的信号，以及ECU中存储的最佳控制参数，计算出起动喷油量、点火角度和怠速直流电机的位置，并驱动喷油器和点火动力组件动作，使节气门处于起动位置，保证发动机顺利起动。发动机起动后，当转速超过某值时，则起动工况结束。捷达王轿车起动时，司机无需踏油门踏板、节气门会自动处于最佳起动位置。 (2)怠速工况 发动机起动后，怠速运转时，节流阀体内的怠速开关触点闭合，ECU根据此信号得知发动机处于怠速工况，同时根据冷却液温度传感器信号计算出目标转速(存储在ECU中的理论转速，温度越低，理论转速越高，以保证发动机在低温时稳定运转并快速暖机)，并与实际转速进行比较，根据转速差的正负和大小，使节气门处于目标位置，以保证发动机怠速转速达到目标值。KCU同时还通过改变点火提前角来稳定发动机怠速。捷达王发动机热车后怠速转速理论值设置为840r／mjn，怠速点火提前角设置为上止点前12°，这些值存储在ECU中，人工不能调整。 (3)运行工况 运行工况又包括部分负荷、全负荷、加减速过渡及被拖动等工况。ECU根据转
模电课设—温度控制系统的设计
目录 1.原理电路的设计 (1) 1.1总体方案设计 (1) 1.1.1简单原理叙述 (1) 1.1.2设计方案选择 (1) 1.2单元电路的设计 (3) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (3) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (4) 1.2.3电压表征温度单元 (5) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (6) 1.2.5驱动单元——继电器 (7) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (8) 1.3完整电路图 (10) 2.仿真结果分析 (11) 3 实物展示 (13) 3.1 实物焊接效果图 (13) 3.2 实物性能测试数据 (14) 3.2.1制冷测试 (14) 3.2.2制热测试 (18) 3.3.3性能测试数据分析 (20) 4总结、收获与体会 (21) 附录一元件清单 (22) 附录二参考文献. (23)
摘要 本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339N 为电路系统的主要组成元件，扩展适当的接口电路，制作一个温度控制系统，通过室温的变化和改变设定的温度，来改变电压传感器上两个输入端电压的大小，通过三极管开关电路控制继电器的通断，来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作，从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料，撰写论文的方法，并提交课程设计报告和实验成品。 关键词：温度；测量；控制。
Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741， NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control