智能楼宇空调系统调试问题分析

Intelligent Building & City Information 2009 3 No.148 47 1 引言 近15年来，智能楼宇的建设在我国可谓如 火如荼。种类已覆盖所有的公共建筑类型，包 括行政中心、商务办公楼、会展中心、体育场 馆、医院和博物馆等。但建成的智能楼宇，很 多系统未能发挥全部功效，达不到设计期望值 的问题越来越突出。而空调控制作为BA系统 的主要部分，影响很大。往往人们对空调控制 系统的设计、施工和产品品牌关注较多，而对 调试缺乏足够的重视，导致空调系统投入运行 后，一些功能缺失，降低了它的实用性。因而 重视空调控制系统的调试及 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和研究它的常 见问题，并给出优化的解决方法，才能保证系 统的顺利开通和正常运行，真正发挥楼宇自控 的作用。本文以某展馆大楼为工程实例，对其 空调控制系统的调试，分析其产生的问题，并 给出优化的解决方法。 2 工程实例介绍 某展馆大楼占地面积 40 万平方米，建筑 面积约 12 万平方米。 据统计，在一个智能建筑的空调系统的能量 损耗约占整个能量损耗的60%以上。对于这种 大型的展馆，其耗能会比一般建筑更多一些。智 能楼宇空调系统的任务就是创造一个安全、舒适 与便利的工作环境，同时尽量减少能源消耗。 　　 2.1 展馆大楼的 EBI 自控系统 该展馆大楼采用 Honeywell 的 EBI 系统。 智能楼宇空调系统调试问题分析 文︱广东工业大学自动化学院 许为国 鲍 芳 【摘 要】目前的智能楼宇运行状况，并不尽如人意。而空调控制作为智能楼宇控制系统的主要部分， 由于涉及到多个专业的协调，经常产生问题，所以往往处于低水平的运行状态。本文从一个工程实 例出发，阐述智能楼宇空调系统的控制原理，并对调试过程中出现的问题提出自己的想法。 【关键词】智能楼宇 空调控制 调试精度 分析 EBI 以 Windows NT/2000 为操作平台，具有中 文图形化操作界面，监视整个BA系统的运行状 态，提供动态图片、工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图（如空调控制 系统图）、实时趋势图（如温度曲线图）、监控 点表、绘制平面布置图等，以形象直观的动态 图形显示设备的运行情况。提供图形制作工具 DisplayerBuilder软件，绘制平面图或流程图并 嵌以动态数据，显示图中各监控点状态，提供 修改参数或发出指令的操作提示。它是一种完 全开放式的集成系统，采用“分散控制，集中 监控”的集散型控制模型。 图 1 给出 EBI 的系统结构，它包含三层， 即管理层、自动化层和现场层。 上层是一个中央控制站，也就是管理层。 管理层是基于以太网的客户机 / 服务器和浏 览器 / 服务器体系，遵循 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的 TCP/IP 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 进行网络通讯，与 MIS 等其它系统处于同层 的网络体系中，构筑企业网 Intranet。可充分 利用布线系统来进行高速、可靠的数据交互 和通讯，实现中央站、数据处理设备和专用 控制接口设备之间的数据通信，达到资源共 图 1 EBI 的系统结构 EBI 中央控制站 管理层 控制层 BACnet/IP Ethernet EXCEL web EXCEL web 32 位·楼宇控制器 32 位楼宇 控制器 Lon works 现场总线 Lon works 现场总线 DDC DDC DDCI/O I/O I/O VAV 控制器 现场设备（传感器与执行器） 楼宇自动化B Uilding Automation 48 智能建筑与城市信息 2009年 第3期 总第148期 楼宇自动化B Uilding Automation 享和管理。通过这层网络可以把建筑设备监 控系统中所有监控信息及时地反馈到信息共 享管理系统中的展馆大楼数据库，显示所有 监控设备的运行状态、故障状态、监测数值 和调节设定值，还用于调度管理工作、采集 数据的归档、统计、报表管理等。 中层是自动化控制层，分站 Excel Web 控制器（DDC 兼网关）通过以太网与 EBI 中 央站基于国际标准 BACnet/IP 协议进行通信。 低层为 LonWorks 现场总线连接的各种 LonMark 微控制器（如 VAV 控制器）、输入 输出模块，组成现场总线层。微控制器和输 入输出模块分别连接传感器和执行器，实行 信号的监测和控制信号的执行。传感器（如 温度、湿度、压力、流量和液位等传感器） 检测现场和设备的参数、运行情况，并把数 据上传给 DDC 进行处理。执行器接受 DDC 的指令控制各种阀门、风门和变频器的动作。 该展馆大楼的BAS控制中心设在A区半地 下室的控制中心。BAS是由中央管理站、各种 DDC控制器及各类传感器、执行机构组成。根 据EBI的三级网络结构特征及实现的需求，整 个展馆大楼的BAS分为五个分区。每个分区都 有一个 Excel Web 楼宇控制器，采用 BACnet 协议，通过Ethernet与 EBI中央站通讯。 　　 2.2 展馆大楼空调子系统控制原理 空调系统 (包括常风量、变风量系统 )有 冷热源、新风机组、空调机组、风机盘管、 变风量箱等多种设备。控制对象包括对空气 温度、湿度、气流速度、空气压力等参数。 DDC控制器需要监测和控制的点有送风机 运行状态、送风机故障状态、送风机手/自动 转换状态、送风机开关/控制、回风机运行状 态、回风机故障状态、回风机手/自动转换状态、 回风机开关/控制、空调冷冻水电动阀、新风 风门开度控制、回风风门开度控制、排风风门 开度控制、过滤网压差报警、新风温度、新风 湿度、回风温度、回风湿度、送风温度等，共 计1800点左右。以常风量空调机组为例，图2 给出了其控制原理。 由图 2 可知，系统回风温度控制电动调 节水阀，使回风温度保持在误差允许范围之 内。DDC 监控的模拟输入点有回风、送风温 度，回风湿度，变频器频率等；模拟输出点 有电动调节风门，电动调节水阀，变频器控制； 图 2 常风量空调机组控制原理图 排风阀 排风 回风 压差 开关 压差 开关 配电箱 配电箱 回风阀 新风阀 新风 初效过滤 表冷 送风 风 机 手 自 动 /故 障 报 警 风 机 手 自 动 /故 障 报 警 风 机 自 停 风 机 自 停 回 水 冷 冻 水 Intelligent Building & City Information 2009 3 No.148 49 数字输入点有过滤器堵塞信号、风机状态信 号、风机故障信号、风机手 / 自动转换信号、 变频器故障报警；数字输出点有风机启停控 制信号、变频器开关控制等。输入信号经过 DDC 固件的算法后，输出控制信号，控制执 行机构动作。EBI 中央管理站也可以通过以 太网，从现场 DDC 控制器获取各种信号，并 加以整理归档，实现远程监控和管理。 　　 3 空调控制系统的调试与分析 该空调系统经过 2 个月的试运行，效果 并不是很理想。游客在人流量比较多的 G 区 感觉很冷，而在人流量比较少的办公区域又 感觉很闷。我们从以下四个方面分析调试过 程中出现的问题，并提出解决方法。 　　 3.1 传感器安装位置的合理性 有一段时间，观众反映影院内温度太低， 而设定温度达到 26℃，其中的两个温度传感 器反馈值是 25.5℃，理论上不会感觉到冷。 到现场测量，发现这两只温度传感器装在影 院的出入口处，此处人流量比较多，不能真 实反映影院内的环境情况。经过更改传感器 位置，使之尽量接近观众席，系统的温度控 制效果得到改善。 　　 3.2 执行机构能否正确执行控制指令 在 EBI 中央管理站指定电动水阀开度分 别为 0%、50%、100%，测试水阀是否能正 确执行控制指令。调试过程中，发现某个空 调机组在水阀开度为 0% 的情况下，送风温 度却长时间低于 12℃，判断可能出现卡阀或 者水阀关不严。这时候需要业主协调空调专 业更换或者维修水阀。 空调机组启动后，现场的送风机、回风 机也启动了，但反馈给 EBI 中央管理站上的 送风机、回风机状态却是停止（OFF）状态。 在现场采用正压和负压的理论做以下调试分 析，转动新风阀手柄，使其开度为全开状态， 在新风阀阀门之前的两段风管的软连接在负 压的作用下，理论上应该是收缩状态，实际 上却是膨胀状态，故判断送风机、回风机很 可能是反转，需要空调专业的协调解决。 　　 3.3 空调控制系统的模糊PI复合控制调节 中央空调的主要控制对象——空调区域内 的温度（常用回风温度作为控制对象），是一个 纯滞后的大惯性被控量，而且整个控制过程与 环境条件及空调系统本身等因素密切相关，是 个典型的强耦合、参数时变的非线性系统，使 得建立精确的数学模型较为困难，经典的控制 理论难以实施或难以获得满意的控制效果。而 模糊控制不需要精确的数学模型，对这类控制 对象的控制具有一定的优势，因此本文探讨了 采用模糊PI复合控制技术进行调节温度。 模糊 PI 复合控制方法的主要思路是： 在 大误差范围内采用模糊控制，在小误差范围 内转换成 PI（比例积分）控制，两者的转换 由 DDC 程序根据事先给定的误差范围自动实 现。控制算法见图 3 所示。这种方法将模糊 控制和 PI 控制结合起来，既有模糊控制灵活、 响应快的优点，又具有 PI 控制精度高，克服 稳态误差能力强的优点。 PI 算法在工程应用中比较常用，这里不 再赘述。重点介绍模糊控制算法。 这里的模糊控制的算法是：根据回风温 度的设定值与实际输出值之间的误差 E 及其 变化率 dE，将其模糊化以后按照由人的经验 图 3 模糊 PI 控制系统结构 FID控制算法 切换 开关 被控 对象 模糊控制制算法 模 糊 化 模糊 控制 算法 模糊 判决 50 智能建筑与城市信息 2009年 第3期 总第148期 楼宇自动化B Uilding Automation 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 出来的语言控制规则进行模糊推理，给 出模糊判决，再将其转化为精确量输出，对 回风温度实施控制。 模糊控制规则表（见表 1）是根据人的控 制经验总结出来的，存储在 EPROM 中，控 制器通过查表运算完成模糊推理过程。 通过实践证明，在人流量比较多且控制 区域比较大等复杂条件下，模糊 PI 复合控制 方法仍能取得较好的控制效果。 3.4 网络通信问题 该展馆大楼空调自动控制系统的现场层 是采用 LonWorks 总线通信协议 LonTalk。管 理层以太网采用 BACnet/IP 通信协议。 LonWorks 现场总线在工程中采用“手拉 手”的形式，通过双绞线，把微控制器和输入 输出模块等设备挂在一起。并在首端和末端分 别加上终端电阻和瞬态抑制器作为电流限制和 ESD保护（防静电保护）。调试过程中曾经出现 所有的温度值全部变为0，虽然分段调试都正常， 最后发现原来是总线末端的器件上未加上终端 电阻。加上电阻以后，系统恢复正常。 　　 4 结束语 楼宇建筑自控 (BAS) 系统是建筑智能化 的重要组成部分，而空调自动控制作为 BAS 的最基本内容，其系统是否能正常运行便决 定了楼宇的智能化程度。如果智能楼宇连空 调运行都不正常，就无从谈起节能，更遑论 运行系统的全面优化了。 图 4 1 赵哲身 .智能建筑控制与节能 [M]. 北京：中国电力出版社，2007.9. 2 章云，许锦标 .建筑智能化系统 [M]. 北京：清华大学出版社，2007.8. 3 王再英等 .楼宇自动化系统原理与应用 [M]. 北京：电子工业出版社，2005.1. 4 陈龙 .智能建筑楼宇控制和系统集成技术 [M]. 北京：中国建筑工业出版社 . 2004.12 5 诸静 .模糊控制原理及应用 [ M]．北京：机械工业出版社，2003 6 申友勇 .变风量空调系统调试问题分析 . 安装，2007. 7 模糊蕴涵（Implication）采用最小法（min）， 输出的合成（Aggregation）采用求和法（sum）， 去模糊化（Defuzzification）采用平均最大隶属 度法（mom），控制阀的开度。 图4所示为10月份，该展馆某个控制区域 的温度趋势图，控制策略为模糊PI复合控制。 该展馆开馆的时间是早上9点，闭馆时间是下 午5点。在早上9点钟，系统通过制定的时间表， 发出远程控制信号，启动变频机、送/ 回风机 和各种风阀。由图可知，系统的最大超调量与 设定温度相差不超过1℃，并且经过一个周期 之后，系统就趋于稳定。实际回风温度与设定 温度相差不超过0.1℃，达到了控制的要求，也 起到了节能的作用。在下午5点钟，系统根据 时间表自动关闭变频机、送/ 回风机和各种风阀。 表 1 模糊控制规则表