空調(diào)自控系統(tǒng)的模塊化設(shè)計

張華+李書才+張冰

摘 要：空調(diào)系統(tǒng)在溫度濕度較高的地區(qū)是一個很龐大的系統(tǒng)，所用到的空調(diào)機有組合式空調(diào)機組、螺桿式冷水空調(diào)機組、風冷柜式空調(diào)機、風機盤管、恒溫恒濕空調(diào)機組等五種空調(diào)機之多，而且數(shù)量也很多，像這樣龐大的系統(tǒng)如果不進行模塊化設(shè)計在短時間內(nèi)很難高質(zhì)量完成設(shè)計。文章主要對空調(diào)自控系統(tǒng)的模塊化設(shè)計進行研究，最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)的模塊化設(shè)計，以期在發(fā)電廠設(shè)計中縮短空調(diào)自控系統(tǒng)設(shè)計的周期，減少重復性設(shè)計工作，提高系統(tǒng)設(shè)計效率、設(shè)計質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：空調(diào)自控系統(tǒng)；模塊化設(shè)計；設(shè)計優(yōu)化

當設(shè)計工作任務重、工期緊時，需要在短時間內(nèi)完成大量的設(shè)計工作，大力開展設(shè)計流程優(yōu)化工作勢在必行。通過進行設(shè)計流程分析，對設(shè)計工作形成模塊化設(shè)計，達到縮短設(shè)計周期，減少設(shè)計工作，提高設(shè)計效率、設(shè)計質(zhì)量。

模塊化設(shè)計是在對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進行功能分析、劃分并設(shè)計出一系列功能模塊，然后通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同的顧客定制的產(chǎn)品。是設(shè)計過程中的一種創(chuàng)新思維，模塊化設(shè)計的關(guān)鍵是模塊劃分。

模塊化設(shè)計方法的最初目的是通過分解問題來降低整個系統(tǒng)的復雜度，在設(shè)計過程中應用模塊化設(shè)計方法將一個系統(tǒng)分解為多個模塊化子系統(tǒng)，提高設(shè)計成果的可重用度。每個模塊化子系統(tǒng)都可認為是重用單元，伴隨著系統(tǒng)復雜度的提高，如何令設(shè)計人員模塊化設(shè)計成功的關(guān)鍵就在于實現(xiàn)提高模塊化子系統(tǒng)的重用度。

空調(diào)自控系統(tǒng)的模塊化設(shè)計關(guān)鍵就在于如何將如此龐大的系統(tǒng)分解為多個模塊化的子系統(tǒng)。根據(jù)不同空調(diào)機組分成不同的小模塊化子系統(tǒng)，可提高模塊的可用度。總結(jié)多個工程的空調(diào)系統(tǒng)，常用到的空調(diào)機組主要有：組合式空調(diào)機組、螺桿式冷水空調(diào)機組、風冷柜式空調(diào)機組、風機盤管機組、恒溫恒濕空調(diào)機組等?？照{(diào)機組的模塊化設(shè)計：主要是接口問題，要求制造廠按照標準的接口進行設(shè)計，這樣設(shè)計時一方面可以減少制造廠資料的制約，掌握設(shè)計的主動權(quán)，另一方面還可以減少控制系統(tǒng)的點數(shù)，精簡空調(diào)自控系統(tǒng)。

現(xiàn)將各個空調(diào)機組的模塊化介紹如下：

1 組合式空調(diào)機組模塊

組合式空調(diào)機組一般包括下列各段：回風段、回風消音段、回風機段、新排風調(diào)節(jié)段（節(jié)能段）、初效過濾段、中效過濾段、表冷段、加熱+加濕段、送風機段、送風消音段、送風段及部件。每臺組合式空調(diào)機組還有新風閥、排風閥、混風閥、送風閥、回風閥、水閥，顯而易見組成一臺組合式空調(diào)機組的設(shè)備是很多的，如果每臺組合式空調(diào)機組的控制都由空調(diào)自控系統(tǒng)完成，工作量是很大的，并且IO點數(shù)也會增加很多，這樣整個空調(diào)自控系統(tǒng)就顯得很復雜、很龐大。

因此需要先將組合式空調(diào)機組進行模塊化設(shè)計，首先要求組合式空調(diào)的控制由空調(diào)機制造廠商完成，并包括以上所有設(shè)備的供貨，設(shè)備統(tǒng)一由制造廠供貨后可以實現(xiàn)組合式空調(diào)機組的機電一體化設(shè)計，這樣大量工作可以在工廠內(nèi)完成，減少很多設(shè)計及現(xiàn)場施工的工作量。

組合式空調(diào)機組的控制由制造廠完成，是需要制造廠完成對整個空調(diào)機組所有設(shè)備的控制，包括新風閥、排風閥、混風閥、送風閥、回風閥、水閥這六個閥門的控制，還有組合式空調(diào)機組送、回風口溫濕度傳感器，組合式空調(diào)機初、中效過濾段壓差開關(guān)等所有需要監(jiān)視及連鎖的測點，如果組合式空調(diào)機組帶有加熱器，則加熱器的控制也需要由制造廠統(tǒng)一控制。

所有設(shè)備均由空調(diào)機組制造廠完成后，不僅減少了空調(diào)機組與空調(diào)自控系統(tǒng)之間的配合工作，也為模塊化設(shè)計提供了前提條件。這樣就可以統(tǒng)一要求制造廠提供與遠方控制的接口清單，在技術(shù)規(guī)范書中就可以這樣寫：“應配供組合式空氣處理機組的電控柜，并預留遠方控制的接口，接口位置在電控柜的端子排上。提供每臺機組應留有與空調(diào)自控系統(tǒng)的硬接線接口，包括：空調(diào)機組遠程啟動指令、停止指令，空調(diào)機組故障及報警反饋、運行反饋、停止反饋、遠方允許反饋，空調(diào)機組溫濕度設(shè)定、溫濕度反饋。賣方提供與空調(diào)自控系統(tǒng)接口所需的資料及其他支持，以實現(xiàn)空調(diào)自控系統(tǒng)監(jiān)控機組的運行?！?/p>

將組合式空調(diào)機組模塊化以后，每臺空調(diào)機組至少可以減少18個DI點、8個DO點、3個AI點、3個AO點，這樣每臺空調(diào)機組至少可以減少32個IO點數(shù)，如果一個工程使用4臺組合式空調(diào)機組就可以減少128個IO點，數(shù)量是相當可觀的，這樣就可以大大精簡空調(diào)自控系統(tǒng)，簡化了空調(diào)自控系統(tǒng)的控制邏輯。而且還減少了設(shè)備訂貨、供電、接線等大量配合及現(xiàn)場施工工作。

2 螺桿式冷水空調(diào)機組

螺桿式冷水空調(diào)機組與組合式空調(diào)機組的要求一樣，空調(diào)機組本身所需的所有設(shè)備均由制造廠配套提供并完成控制，只需空調(diào)機組預留6個硬接線接口以便于電廠DCS系統(tǒng)能監(jiān)控機組運行，這6個硬接線接口分別為：“機組遠程啟動指令、停止指令、機組運行狀態(tài)、停止狀態(tài)、就地/遠方狀態(tài)、故障報警信號”。并提供螺桿式冷水空調(diào)機組冷凍水的流量開關(guān)及安裝。

另外還需注意一般螺桿式冷水空調(diào)機組還有配套使用的冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔，數(shù)量一般與空調(diào)機組的數(shù)量一一對應，這些設(shè)備的控制也要求制造廠配套完成，并預留每臺設(shè)備的遠程啟動指令、停止指令、機組運行狀態(tài)、停止狀態(tài)、就地/遠方狀態(tài)、故障報警信號6個硬接線接口，提供以上設(shè)備就地控制箱的電氣原理圖及端子排接線圖。

3 風冷柜式空調(diào)機及風機盤管模塊

風冷柜式空調(diào)機及風機盤管的控制比較類似，所以可以作為一種模塊，這兩種空調(diào)機組也是要求預留機組遠程啟動指令、停止指令、機組運行狀態(tài)、停止狀態(tài)、就地/遠方狀態(tài)、故障報警信號6個硬接線接口。

另外需要注意的是每臺風機盤管入口有個電動三通水閥，這個水閥是根據(jù)房間的溫度用來調(diào)節(jié)風機盤管的進水量，實現(xiàn)對房間溫度的調(diào)節(jié)，由于風機盤管一般是每個房間有一臺，風機盤管所需的溫度傳感器以及電動三通水閥均需要由制造廠配供，并負責完成風機盤管機組根據(jù)溫度調(diào)節(jié)的自控控制。否則還需要為每臺風機盤管訂購溫度傳感器、電動三通閥，還要負責相關(guān)接線及電動三通閥的配電，而且風機盤管的數(shù)量一般比較龐大，這些瑣碎的工作一般處理起來就比較困難。

按照上述要求即可以完成模塊化設(shè)計，可以減少很多現(xiàn)場工作量，還可以簡化控制系統(tǒng)，對供貨、施工、設(shè)計、運行等都方便了很多。

4 恒溫恒濕空調(diào)機組模塊

恒溫恒濕空調(diào)機組與組合式空調(diào)機組類似也是屬于復雜的空調(diào)機組，都有很多設(shè)備組成，這里就不再贅述。不過為了達到模塊化設(shè)計的要求，對恒溫恒濕空調(diào)機組的要求與其它空調(diào)機組的要求是一樣的，恒溫恒濕空調(diào)機組也留有6個硬接線接口信號以便于電廠DCS系統(tǒng)能監(jiān)控機組運行，6個硬接線接口信號分別為：“機組遠程啟動指令、停止指令、機組運行狀態(tài)、停止狀態(tài)、就地/遠方狀態(tài)、故障報警”，這樣就與其他空調(diào)的接口信號一致，可以做到不同空調(diào)接口信號的模塊化。

完成空調(diào)機組的模塊化設(shè)計后，可以要求不同的制造廠按照相同的要求完成空調(diào)機組的控制及供貨，這樣就實現(xiàn)了模塊化設(shè)計，不管最終選用哪個制造廠的空調(diào)機，要求是一樣的，預留的接口是一樣的，設(shè)計也是一樣的，最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)的模塊化設(shè)計。

5 結(jié)束語

這樣就可以實現(xiàn)整個空調(diào)自控系統(tǒng)的模塊化設(shè)計了，不管最終選用那個制造廠的空調(diào)機，不管軸流風機、排煙閥與排煙風機有多少臺我們的要求是一樣的，預留的接口是一樣的，最終設(shè)計出來的成品也是一樣的。從而減少了大量的重復性設(shè)計工作，縮短了空調(diào)自控系統(tǒng)設(shè)計的周期，提高了本系統(tǒng)設(shè)計效率、設(shè)計質(zhì)量。

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