冰蓄冷自动控制系统设备及功能说明

第三章机房自动控制系统一、冰蓄冷自动控制系统综述工程的自控系统由上位机远程控制系统、PLC现场控制系统、电动阀、传感检测器件、系统配电柜、系统软件等部分组成。

系统结构图如下所示：PLC控制软件为主的控制程序，该程序为美国西门子公司与CRYOGEL公司联合开发，已经在美国的多个工程中和台湾杰美利（GEMINI）得到应用，直接输入后调整。

上位机控制软件也可带采用CRYOGEL/（GEMINI）公司软件包的WinCC操作系统。

上位机远程控制设置先进的集中控制台，采用工控机配置打印机进行远程监控和打印，现场控制机采用PLC可编程控制器控制，进行系统控制、参数设置、数据显示，确保实现系统的参数化，实现系统的智能化运行。

本系统中的核心控制部分与机电执行装置采用国际著名品牌（西门子、江森、霍尼韦尔）的产品。

蓄能系统控制具体功能如下：⑴控制系统通过对主机、蓄热锅炉、蓄冰装置、板式换热器、泵、冷却塔、系统管路调节阀进行控制，调整蓄冷系统各应用工况的运行模式，在最经济的情况下给末端提供稳定的供水温度。

⑵根据季节和机组运行情况，自控系统具备所有工况的转换功能。

⑶控制、监测范围：a、制冷主机、泵、冷却塔启停、状态、故障报警；b、总供/回水管温度显示与控制；c、蓄冰装置及蓄热水箱进出口温度、显示与控制；d、蓄冰量、余冰量、乙二醇流量、瞬时释冷速度、蓄冷速度等标准规定参数的显示；e、电动阀开关、调节显示；f、备用水泵选择功能；g、各时段用电量及电费自动记录；h、空调冷负荷以及室外温湿度监测；i、可选的功能（包括楼宇智能化系统接口及接口转换程序）。

⑷控制系统对一重要的参数进行长时间记录保存，并将空调的实际运行日负荷通过报表或曲线图的方式记录，可以查询到某一段时间内的历史数据值，供使用者进行了解、分析，而且所有的监测数据可进行打印。

⑸控制系统配置灵活的手动/自动转换功能。

现场控制柜可手动控制所有设备的启停。

⑹可根据负荷变化情况调整运行策略，进行系统的优化控制，最大限度发挥蓄冷系统转移高峰负荷的能力，以最大限度节省运行费用。

⑺具备无人值守功能、节假日特别控制功能。

⑻系统可通过电话线或局域网络，对本工程的蓄冷、蓄热与生活热水系统进行远程监控（可选的功能）。

二、蓄冷系统运转模式蓄冷系统按空调供回水温度7℃/12℃设计，可以通过不同阀门的开、关或调节来实现以下4种不同的运行模式：A、常规主机供冷＋双工况主机制冰模式B、常规主机供冷＋双工况主机+蓄冰装置联合供冷模式C、常规主机供冷＋蓄冰装置联合供冷模式D、融冰单独供冷模式其运行原理见冰蓄冷空调系统原理图。

（见本报价书第七部分）各个流程简化的具体控制及运行情况说明如下：1、双工况主机制冰+(基载主机供冷)该时段为电力低谷期，根据蓄冰系统的优化原理，双工况主机在电力低谷时段充分利用当地的低价电运行制冰。

在该时段内双工况主机满负荷运行，通过低温的乙二醇溶液使蓄冰槽内的冰球蓄冰。

双工况主机在蓄冰工况下运行时，制冷主机的效率有相应的降低，乙二醇溶液仅在双工况主机和蓄冰槽之间循环，随着蓄冰量的增加和时间的推移，双工况主机的出口温度逐步降低。

当蓄冰槽的名义蓄冰量达到要求时，双工况主机自动停止蓄冰工况运行，过渡为常规工况运行。

系统循环示意图如下：（注：相同功能设备均用一个符号表示，以便于理解，详细情况参阅系统原理图，彩色线条表示不同用途循环液体的循环，下同）如此时基载主机停机，即为双工况主机单独制冰模式。

2、双工况主机 + 融冰联合供冷该时段为空调冷负荷较大时段，为了满足空调负荷要求同时尽量减少系统的电力运行费用，冷负荷由基载和双工况制冷机联合蓄冰槽供冷。

在该时段内制冷主机处于空调工况，蓄冰主机出口的乙二醇溶液和冰槽融冰后的乙二醇溶液混合进入板式换热器。

在非标准设计日内，空调冷负荷有相当减小，通过优化控制实现蓄冰槽的有效融冰并保证系统内的冷负荷需求。

系统运行原理示意图如下：3、蓄冰槽单独供冷如电价政策有利，在过渡季节，为了避免在电力高峰期内开启冷机以及冷机的低效运行，该时段内蓄冰槽的总融冰供冷量为空调系统负荷的全部。

根据优化控制原理，为了减小运行电费，该时段的冷负荷由蓄冰槽单独提供，制冷机白天停止运行，只在电力低谷段运行蓄冰。

系统运行原理示意图如下：4、制冷机单独供冷根据当前的电价政策，根据不利于使用低谷电所蓄冷量时，空调冷负荷结构改变时，为了将蓄冰槽的冷量尽量用于高峰时段，在平时段内的冷负荷可以适当由制冷机单独提供。

这时蓄冰槽与系统隔离开，蓄冰主机在空调工况运行，通过板式换热器向空调系统提供冷冻水。

系统运行原理示意图如下：三、下位机PLC监控方案3.1 手动/自动选择功能·系统可以根据用户的需要，选择手动或者自动运行模式；·当系统选择手动运行模式时，系统还可以根据用户的需要进行硬手动和软手动的运行方式；·通过对触摸屏控制键操作，根据需求选择供冷或采暖及生活热水方式，在软手动操作功能，通过触摸按钮，可手动进行制冷主机的开/停、冷冻水泵、冷却水泵、风机、乙二醇溶液泵操作；·通过对控制柜上的相关按钮进行操作，可进入硬手动操作功能，通过按钮，可手动进行制冷主机的开/停、冷冻水泵、冷却水泵、风机、乙二醇溶液泵控制。

·在取得相关的授权后，可以通过人机对话界面对控制系统进行自动操作，根据所设定好的运行参数对系统的不同运行模式的自动运行及模式转换；3.2 系统运行模式选择功能·系统可以根据历史记录、负荷数据、用户预先设定（含日期、时间、和其它约束条件等）等自动选择系统的工作模式；·系统也可以接受用户的手动运行模式；·下位机中提供的主要四种运行模式为：a.主机制冷模式b.主机与蓄冰装置联合供冷模式c.融冰单独供冷模式d.主机单独供冷模式·在双工况制冷主机单独制冰运行模式中，制冷主机为满负荷工作，系统并且能够根据其采集的温度参数自动判断过程蓄冰的完成。

·制冷主机供冷与制冰装置联合供冷运行模式下，一方面要确保制冷主机的正常供冷，另一方面也要确保制冰装置供冷的正常运行，以达到系统设计标准要求；·系统单独融冰供冷模式下运行时，系统能够根据所采集的温度参数准确调节放冷速度，并且在确保系统正常运行的前提下，尽量满足系统的负荷变化，·制冷主机单独供冷模式运行时，与常规空调的控制完全一样。

3.3 全自动运行功能·本系统可以通过定时功能设置，使系统完全按照用户设定的参数进行运行；·系统可以按照设定系统参数和控制模式自动运行，从而实现系统的无人值守；·系统在选择参数后将完全由下位机进行控制；3.4实时数据显示以及历史趋势图形·重要运行参数系统负荷、储冰量、融冰量可以在触摸屏上生成历史趋势图形进行显示；·所有的监测、控制数据可以进行打印；·实时显示所有的当前数据。

3.5 节假日节能运行模式·系统可以通过下位机触摸屏进行节假日、特别工作日的预先设定；·在节假日系统可以根据时间安排，自动选择节能运行模式，以最大限度实现冰蓄冷的优越性；·系统也可以根据特别工作日的用冷需求，预先设计好运行模式，尽最大能力满足系统的最大用冷要求，并且实现节能的目的；·用户可以根据需要和安排，进行运行模式设定；·系统可以根据气候的变化，提前或者推迟运行系统，以达到最佳的运行效果和最经济的运行方式。

3.6 系统故障诊断与处理·系统具备全面的故障自诊断能力；·系统能够对出现的运行故障进行自动处理能力；·系统的主要故障诊断功能有：各种传感器（温度、流量、液位等）运行故障；所有电机、水泵（冷却水、冷冻水、乙二醇溶液）的运行故障；风机、冷却塔运行故障；蓄冰装置的运行故障；制冷主机的超温、超压、润滑等故障；缺相报警。

·计算机屏幕显示故障区域流程图，事故设备图形变色或闪烁，屏幕上方用汉字显示故障性质及发生时间，该监控系统同时具有对运行过程重要参数进行声、光报警功能。

所有报警显示有关报警监控点的详细资料，包括发生的时间及日期。

3.7 蓄能系统的负荷管理·蓄冷系统同样可以通过蓄冷罐的溶液的流量和温度变化对系统的蓄冷量、放冷量、蓄冷负荷、放冷负荷进行记录、显示；3.8 多级安全模式·系统为了确保安全、稳定、正常运行，控制系统设有多级安全保护，工作人员必须具备有授权的安全密码后，才能进入相应层段进行操作；·系统设有一般观察员、现场操作员、信息管理员、系统管理员四级安全模式；·一般观察员只能通过上位计算机对话窗口对系统的运行状况、工作模式、故障报警等一些完全开放性的过程进行操作与查询；·现场可通过上位机对控制系统的相关参数进行设定、修改和手动控制操作；·系统管理员可以对控制系统的一些非常重要的参数进行设定、修改和操作，同时系统管理员还可以对控制程序进行修改，或者添加一些控制功能等；* 附2：下位机触摸屏组态画面简介整个冰蓄冷控制系统的下位机操作界面采用德国西门子公司新推出的装载了易观察及高画质新显示器件的全中文触摸屏操作界面TP270-10（本工程未要求提供触摸屏控制，现场直接采用上位机控制），可实时地触摸屏幕上按钮，进行人机对话，并能设置、改变系统的各种参数，以适应不同的工况要求。

该系统强大的中文帮助系统、专家诊断系统和智能故障识别功能能有效地指导用户进行各种操作及故障的排除，真正地做到，一见就懂！一触即会！开机显示：●在开机画面中，按下屏幕中央的空余部位，即可进入系统菜单画面1、系统菜单：●按下相应的功能按钮时，即可进入相应的系统菜单画面。

2、自动运行模式●按下相应的功能按钮时，即实现四种运行模式功能。

3、节假日运行时间设定画面●根据本地的电价情况，合理的选择相应的时段运行某一种工作模式。

4、参数设定画面●触摸相应的数值输入区域，从弹出的键盘中输入所需的参数。

5、温度曲线显示画面●通过曲线方式，可以了解系统在一段时间内的运行情况。

6、历史报警记录画面●查看历史报警记录，可以了解系统所发生的故障情况。

四、上位机远程监控方案1、上位机系统结构控制系统的物理模型如下图所示，对于控制系统中上位机的具体组成以及说明如下：2、上位机监控软件组态王6.5（监控中心）组态王6.5是基于Windows下操作系统，采用MicrosoftCOM/DCOM技术开发，支持ANSIC，Visual Basic，SQL，和OPC组态王6.5用户归档功能支持组态王6.5内置的SYBASE SQL Anywhere数据库与管理系统相集成。