凈化空調系統中DDC控制

　　 凈化空調隸屬于工藝性空調范疇，由于其控制系統可對潔凈度、濕度、溫度、風(fēng)速進(jìn)行四度控制，所以被廣泛應用于病房、醫院手術(shù)室、醫藥工業(yè)、特殊實(shí)驗室及光電子廠(chǎng)房等房間或區域。凈化空調的自動(dòng)控制既可以設計成單個(gè)系統的控制與測量的系統，又可以設計成綜合數字計算機管理與控制系統，如對于具有一定生產(chǎn)規模的車(chē)間廠(chǎng)房，一般情況下使用的是數字直接控制系統（DDC）。本文以西門(mén)子DDC自控系統為例，對凈化空調自動(dòng)控制設計的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行淺談。 
　　 
　　1.凈化空調系統中西門(mén)子DDC自控系統結構設計 
　　器以及變頻控制器組成的，是具有多種管理與控制功能的操作系統。 
　　在網(wǎng)絡(luò )系統中MEC與PC的通訊連接運用了同層總線(xiàn)共享無(wú)主從方式，這種方式可以最多連接100臺控制器如MEC、MBC等。下面對凈化空調自動(dòng)控制系統中各組成部分的設計進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹： 
　　1.1中央管理站 
　　該站是由PC機、打印機及顯示器所構成，直接連接于以太網(wǎng)，以便于與外界交流信息。整體的凈化空調設備都在中央管理站進(jìn)行統一管理與控制，且應設計一個(gè)易學(xué)、易懂、易操作的界面，使得操作人員可以簡(jiǎn)單地通過(guò)鍵盤(pán)與鼠標的操控就能控制整個(gè)空調系統，例如空調設備的啟動(dòng)、關(guān)閉、控制、調節、信息輸出、信息顯示等。 
　　1.2DDC控制器 
　　直接數字化控制器（DDC）實(shí)質(zhì)是一種被簡(jiǎn)易化了的微電腦設備，該控制器不僅能夠獨立進(jìn)行工作，而且還能夠參與網(wǎng)絡(luò )中執行較為復雜的監測、管理與控制活動(dòng)。 
　　1.3傳感器 
　　傳感器主要包括溫度傳感器、壓差傳感器、濕度傳感器、溫濕度傳感器、流量傳感器、露點(diǎn)傳感器，傳感器的任務(wù)就是把已檢測到的信息轉化為模擬信號或數字信號傳達到DDC控制器，再由DDC控制器將信號傳送到中央控制器。 
　　1.4變頻器 
　　該變頻器的工作原理是以電力半導體的作用把工頻電源轉換為另一種頻率的電能，使電機能夠變速運行。其中控制部分要發(fā)揮對主電路的控制作用，整流電路將交流電轉換為直流電，并且利用直流中間的電路平滑濾波整流電路的輸出，而逆變電路也可將直流電再轉換為交流電。 
　　1.5執行器件 
　　在凈化空調的自動(dòng)控制設計中，該執行器件主要由風(fēng)閥執行器、電動(dòng)閥、風(fēng)機、調節閥、現場(chǎng)設備和報警裝置等組成，它的工作流程是通過(guò)上位機進(jìn)行計算或設定后，使DDC啟動(dòng)調節閥從而能夠調節和控制冷水閥的開(kāi)度、設備的運行與停止、蒸汽閥門(mén)的開(kāi)度、風(fēng)門(mén)的開(kāi)度、設備故障報警等。 
　　 
　　2.凈化空調系統自動(dòng)控制設計要點(diǎn) 
　　2.1凈化控制 
　　在凈化空調風(fēng)系統中，對于空氣凈化的處理主要采用的是空氣過(guò)濾器，在設計安裝初效和中效過(guò)濾器后，空氣的潔凈度可以控制在10000級，可以滿(mǎn)足一般潔凈度需求的潔凈廠(chǎng)房或區域之用。而對于要求更高級別潔凈度的區域，則需要在空調系統中安置高效過(guò)濾器。為了避免過(guò)濾器在長(cháng)期使用后附著(zhù)灰塵影響空氣凈化控制效果，應設置自動(dòng)控制、監測及報警程序。 
　　2.2溫度控制 
　　溫度控制是凈化空調系統自動(dòng)控制設計中主要參數之一，根據《潔凈廠(chǎng)房設計規范》中的規定指出，潔凈室的溫度應控制在20～26℃。該系統溫度控制的對象為設定溫度與回風(fēng)段溫度之間的差值，而后通過(guò)PID算法給出結論，進(jìn)行PID調節，進(jìn)而控制冬天使用蒸汽調節閥或夏天使用的冷水調節閥。此外，還要通過(guò)回風(fēng)溫度傳感器來(lái)控制表冷器或加熱器的電動(dòng)二通閥，以便于把溫度控制在20～26℃之間。如圖2所示： 
　　2.3濕度控制 
　　2.3.1 加濕控制 當處于冬季或干燥氣候時(shí)，凈化空調應通過(guò)蒸汽加濕器進(jìn)行加濕控制。 
　　2.3.2 除濕控制 當處于春季或雨季氣候時(shí)，凈化空調應通過(guò)表冷器進(jìn)行除濕處理。 
　　2.4正壓控制 
　　潔凈室為避免不受外界環(huán)境污染應保持一定正壓值，該正壓的控制方法是通過(guò)凈化空調系統的送風(fēng)量大于排風(fēng)量與回風(fēng)量之和而達到的。在風(fēng)管上除了應設置風(fēng)量調節閥以外，也要設置正壓控制裝置，例如可以在回風(fēng)口處安裝壓差式電動(dòng)風(fēng)量調節器、定風(fēng)量閥或空氣阻尼層，對于定風(fēng)量閥應在設計時(shí)充分考慮其本身要求的有效安裝距離。 
　　 
　　3.凈化空調自動(dòng)控制設計應注意的問(wèn)題 
　　3.1選擇正確的現場(chǎng)儀表安裝位置 
　　3.1.1 冷凍水水閥的安裝 由于回水管水壓小于進(jìn)水管水壓，加之冷水盤(pán)管內充滿(mǎn)冷凍水而不會(huì )形成負壓，所以應該將冷凍水水閥安裝于回水管上，使得控制更為平穩。 
　　3.1.2 風(fēng)速傳感器的安裝 由于在非穩定流位所測出的數據缺乏準確性、代表性，所以在自控設計時(shí)應與通風(fēng)專(zhuān)業(yè)相互溝通、協(xié)調，在送風(fēng)總管處留出盡量長(cháng)的一段直管，將風(fēng)速傳感器安裝在空氣流動(dòng)較為穩定的地方。 
　　3.1.3 壓差傳感器的安裝 由于走廊內的檢查與維修較為方便，并且房間門(mén)的開(kāi)與關(guān)對于傳感器的影響較小，所以應將測量房間內與走廊之間的壓差傳感器置于走廊內。 
　　3.2信號匹配 
　　設計人員應重視信號匹配問(wèn)題，應將現場(chǎng)傳感器與變送器的輸入信號、執行器的輸出信號與控制系統中輸入輸出模塊的信號統一起來(lái)。在現場(chǎng)各種儀表中，除了溫度傳感器屬于電阻信號以外，通常情況下，其它儀表輸入輸出的電壓信號為0～5VDC或0～10VDC，電流為4～20mA�；�于電流信號抗干擾能力與抗衰減能力均強于電壓信號，且其傳送的距離也比電壓信號遠，所以應偏重于選用4～20mA的電流信號。對需要獨立供電的儀表和開(kāi)關(guān)量輸入輸出的電壓，也應設計統一的電壓類(lèi)型及級別。 
　　3.3變頻控制方式 
　　在進(jìn)行變頻設計時(shí)需要注意，可以通過(guò)安裝在送風(fēng)風(fēng)管上的風(fēng)速傳感器ESF-35-2測量送風(fēng)流量（AI）；通過(guò)安裝于部分室內的高精度壓差傳感器DPT-53對房間內外壓差實(shí)行監測（AI）。根據系統設定的送風(fēng)流量控制變頻器頻率（AO），以達到風(fēng)管送風(fēng)量或房間壓差的要求，同時(shí)節約能源。 
　　3.4連鎖控制要求 
　　新風(fēng)閥與新風(fēng)機組連鎖，機組開(kāi)，新風(fēng)閥開(kāi)，新風(fēng)機組關(guān)，新風(fēng)閥關(guān)閉；負壓排風(fēng)機與循環(huán)機組連鎖，循環(huán)機組開(kāi)，排風(fēng)機開(kāi)，以保證負壓房間的壓差要求，必要時(shí)設置房間差壓傳感器，變頻控制排風(fēng)機；防火閥連鎖，防火閥觸點(diǎn)熔斷后，機組關(guān)閉。 
　　 
　　4.結語(yǔ) 
　　總而言之，凈化空調系統與普通空調系統具有較大差異，其自動(dòng)控制設計更是一項綜合技術(shù)設計的體現。所需凈化的空間要想優(yōu)良的潔凈效果，就必須在嚴謹的凈化空調自動(dòng)控制設計基礎之上，確保其施工質(zhì)量并進(jìn)行精心的維護管理，使其整體設計通過(guò)潔凈度的監測和室內溫濕度的監測，以達到完成優(yōu)質(zhì)凈化工程的目的。