【电气自动化的节能控制系统设计5700字（论文）】

电气自动化的节能控制系统设计TOC\o"1-3"\h\u20557引言 1304291应用案例 141471.1地下部分 148831.2地面部分 1317411.3电气设备特点 246242节能系统设计原则 2115422.1确保控制系统的稳定可靠运行 254282.2确保控制系统的经济性与开放性 3323753节能控制系统设计 3139013.1系统设计方案 3272963.1.1设备节能运行方案 3220343.1.2系统节能控制功能 4262773.1.3节能闭环控制方案设计 4142463.2冷冻站控制 426033.2.1冷水系统控制分析 463863.2.2冷却水泵控制 653253.2.3压差旁通控制 6141053.2.4水箱的监控 790373.2.5冷却塔控制 7264593.2.6通讯接口和协议 7152063.3空调机组控制 8286903.4排风系统 9192813.5变配电系统监控 9273264结论 1025131参考文献 10引言随着现代社会的持续推动，我国对新能源的需求不断增加。在这个时候有很多资源都不是可再生的，过度使用资源无助于控制成本和实现可持续发展。如今，这种紧张是一种相对稀缺的资源。它被应用在生活的方方面面和生产上用电方面，能源短缺影响了企业的生存和发展。许多企业用电方式不合理，电力浪费现象严重，这就要求企业遵守高标准的电力分配和传输标准。设备电气自动化系统是由多个系统整合而成的复杂系统，有多种运行模式的子系统，研究设备电气的关键在于它的设备系统。目前世界能源状况日益严重，节能和消耗成了世界各国共同关注的问题。电气自动化节能设计技术能够有效地减少能源消耗，节约能源，对加强电力自动化系统和供配电节能研究具有重要意义。1应用案例由于功能分区的不同，企业的电气设备自动化控制系统的设计也有所不同。主要功能分区如下：1.1地下部分东部地下部分主要分为停车场、配电房间、空调房间、各种电器包括四个冷水泵和四个冷却水泵，两个直燃式电动机，两个热水泵和两个冷却塔，冷却塔建在屋顶上安装了20集水坑和38个潜水器泵、冷却塔配备合适的设备。西部的地下部分与东部的地下部分大致相同，周围环境也相同。地下车库还安装了14个通风机。由于地下停车场相对集中，所以东西两侧都有独立的XL500控制器。1.2地面部分本项目设备电气工程主要包括6栋办公楼：A办公楼长140米，宽约6层。在空调房，每层有38台柜式空调。整栋楼配有6部电梯，机房在顶层。公共照明区域主要由走廊和过道组成。B是长、宽约60米的办公楼，分为六层。空调机房内，每层设有6个空调系统和8频空调系统。整栋楼装有三部电梯，机房位于顶层，位于公共照明区域，主要由走廊和过道组成。C办公楼长140米，宽170米，它被分为六层。空调房内，每层设有36个空调。整栋建筑共有9部电梯，机房位于顶层，公共照明区域主要集中在走廊及其过道。D办公楼长约60米，分为六层。每层空调机房有6台空调机组。整栋建筑共有4部电梯，机房位于顶层，公共照明区域主要由走廊和过道组成。其他两个办公大楼是会议中心和接待中心。会议中心长160米，宽60米，主要用于各种会议。它分为一个大型会议中心(可容纳1000人)和几个中小型会议室。共六层，各有空调房，空调18台，电梯4部，顶楼为机房，公共照明主要由走廊和过道组成。接待中心长136m，宽60m。，它主要处理接待服务以及餐厅和其他服务。它分为4层，每个楼层的空调房间有17台空调。整个电梯共有五部电梯。位于顶层，三个风机安装在屋顶上，公共照明区域主要由走廊和过道组成。1.3电气设备特点在东西方的空调系统的地下机舱内设有冷却站。在该项目中，DDC用于直接数字控制，并且配备了大型控制器来监视电气设备，大型控制元件采用XL500控制器，然后对系统软件进行设置，达到自动节能控制的效果，根据冷却站的位置条件选择modbus接口，然后由电气自动系统监控相关信息参数。由于企业所处的地理位置湿度较高，在实施中央空调计划时采取了一些降低湿度的措施。本项目提出了降低低温和湿度的方法。由于企业的办公区域很大，因此主要办公楼分散。电气自动化控制系统在每个建筑物的计算机房区域中设置DDC直接数字控制，然后通过小型通信系统连接到OA办公楼中的控制中心。2节能系统设计原则2.1确保控制系统的稳定可靠运行企业的工厂自动化控制系统必须具有高的稳定性和可靠性，在选择控制器时，要选择能够全天连续工作、故障率低的产品。考虑到气候及其后续的维护和修理，该项目中的控制系统及其传感器必须小巧，节能且“三防”（防尘，防潮和防震）。在上述条件下，请选择安装和操作尽可能方便。该设计应考虑系统的可伸缩性，以利于增加以后的功能。在执行DDC控制器站点细分时，应进行科学的站点选择，以确保系统的稳定性，最小化风险并考虑安装的便利性以最小化安装成本。其设备的电气自动化控制系统应具有更先进的性能，更方便的配置以及更好的控制，用户界面应符合人体工程学。应该有可能选择相对容易安装，使用和维护的系统，以尽可能满足要求，减少未来的劳动力成本。在企业的电气控制中，中央工作站是一台计算机，负责中央监视以及整个系统的优化和控制。用于现场控制的DDC控制器应具有兼容性强的网络接口，以促进机电设备的微机联网。2.2确保控制系统的经济性与开放性电气自动化控制系统应充分考虑企业的实际需求及其未来发展趋势，其经济性应达到同类系统中的最佳水平。应当充分考虑自动控制系统的建设成本，运行后获得的收益以及运行中发生的成本。当今科学技术发展非常迅速。如果该系统是在当前类似的系统中进一步开发的，则它必须非常开放。其他硬件、通信、操作系统等应符合国际标准，以利于将来增加系统功能，使其具有强大的转换和优化能力。通过确保系统的开放性，不仅可以实现来自不同制造商的设备的兼容性，而且可以协调不同设备的工作和管理程序。同时，开放式系统还可以帮助提高系统的经济性并提供更多的设备选择，可以根据自己的实际情况自由选择最具成本效益的产品供应商。由于企业的节能控制项目，电气设备很多，位置不同，系统的控制对象复杂而遥远，该项目需要对每个设备进行灵活分散的管理和控制，管理中心才能实现统一管理。该系统必须显示出一定的进展，并具有可靠的控制和网络功能。3节能控制系统设计3.1系统设计方案3.1.1设备节能运行方案企业中自动化控制的首要任务是在确保电气设备的便利性的同时，尽可能地节省能源。当前电气自动化的发展趋势是全局最优控制。这种控制方法既能满足项目的要求，又能在舒适的情况下节约设备的能源。根据室内实际负荷，必须对所需的空气/水容量进行精确的细化控制，以达到节能的目的，这也是当前电气设备发展最重要的要求。该项目使用多种先进的节能方法，例如气候区控制、冷风机组控制、空调温度/湿度控制和设备寿命控制，以节省能源并降低后续运营成本。在用电方面，照明的能耗在空调系统能耗中占很大比例。在计划项目时，我们使用照明控制系统来调整公共区域的照明并为其配备检测自然光的设备。根据实际的气候和光照条件进行计划，以便更有效地减少能耗。3.1.2系统节能控制功能为了保证电气自动化系统的可靠性，系统的所有控制点和检测点都通过DDC控制器连接。没有直接输入/输出监控工作站和目标之间的关系，以保证实现的实时控制功能的编程配置DDC控制器，包括DDC控制器可以独立工作的网络，所以这种配置方法确保在项目计划的稳定性，监视点，空调和照明编处理，这不仅提高了系统的稳定性，而且使控制功能的编程和组织变得更加容易。3.1.3节能闭环控制方案设计在该项目中，需要控制主要设备，例如空调系统，并制定PID控制PID控制的设置图如图1所示。图1PID闭环控制调节框图3.2冷冻站控制3.2.1冷水系统控制分析制冷系统单元的监控和制冷系统的其他相关设备监控是制冷系统监控的主要内容。在该项目的冷却站中安装了组控制系统。用于设备电气自动化的控制系统可以通过相应的数据接口从冷却站调用相关的运行信息和参数。根据项目的需要，添加了DI/DO点以启动和停止设备，手动模式，自动模式，故障情况以及许多监视和控制功能。图2冷冻水系统控制原理图图3冷水系统监控流程图实现的监控功能如下:（1）启动流程如下：打开冷却塔风机-打开电动截止阀的冷却塔-打开电动截止阀的冷却冷凝器-打开冷却水泵-打开冷却水蒸发器的电动截止阀-打开冷水泵-打开冰箱。（2）关闭流程如下：三分钟后关闭冷却箱-关闭冷水泵关闭电动截止阀的冰箱的蒸发器-冷凝器的关闭电动截止阀-关闭电动截止阀的冷却塔-风机冷却塔是关闭的。（3）实现设备的最佳控制：冷却后温度总负载流量=不同冷却水源总负荷。我们控制的操作设备基于总负载和确定工作负载平衡的操作单元的数量与实际需求，根据水温波动系统计算热负荷的变化在水箱。负荷计算公式为q=k*m(T2-T1)，其中q为冷却负荷，k为常数，m为流速，T1为回水管总温度，T2为水管总温度。根据机组总数，通过对冷热源的控制实现节能运行。（4）实现平衡控制：详细记录并保存设备运行时间。在调试过程中，优先考虑工作时间较短的设备，尽量平衡工作时间，以延长设备的使用寿命，提高系统的完整性和稳定性。（5）实现冷却站、水泵等设备运行状态、故障状态的动态显示，并检查各开关、阀门的开启状态。（6）收集和管理各种操作信息和传输数据，包括操作条件，警报信息，开始/停止时间，操作时间和历史数据等，并在中央站查看它们。由于本项目是一种节能用电应用，用电的规律性很强，可根据工作时间、节假日等不同时段对不同设备进行控制，并可在不同时段对设备进行有效运行，节约能源。3.2.2冷却水泵控制（1）泵运行、故障状态、手动和自动状态的控制和监控。（2）注意节约泵的运行时间。（3）实现历史记录存储。（4）电气控制单元用于发送水泵的控制和状态信号。3.2.3压差旁通控制进水/回水主管道上装有压力传感器，用于计算进水和回水之间的压差，分析压差和设定值，然后使用PI方法控制阀以将压差保持在允许范围内为了控制该区域，当关闭冷水系统时，旁通阀完全关闭，如图4所示。图4压差旁通监控3.2.4水箱的监控（1）监控水箱的充液位位置，液位过低或过高报警。（2）数据记录了水箱的当前状态。3.2.5冷却塔控制（1）水泵运行、故障、手动、自动状态的控制和监控。（2）根据所需供水温度控制冷却塔的数量，在所需供水温度低于设定值时减少运行次数，在所需供水温度高于设定值时增加运行次数。（3）实现对进气阀的监控和自动控制。（4）记下运行时间，并根据运行时间执行维护工作和维护提醒。（5）保持冷却水供应的温度并提高其运行效率。3.2.6通讯接口和协议通常，冷却器的控制系统主要分为以下两类：一类是专业控制器，另一类是可编程控制器。专业控制是使用单片机独立开发的。它可以提供工作条件，控制信息和警报条件的传输等，并且可以读出水温，外界温度，设备运行时间等参数，记录多个警报信息并提供更好的界面。许多产品，例如RS232/RS422等。根据不同制造商的产品接口，可以使用不同的通信协议。可编程控制器的功能类似于独立开发的控制器的功能。当设备自动化控制系统与设备相互通信时，设备将执行以下控制：（1）自动控制系统利用网络实现对冷却器的远程监控。（2）自动控制系统可以了解设备的操作并修改其传输。（3）自动控制系统可以监视各种数据，例如环境温度，设备回水/出水温度。（4）当电气自动化控制器与冷水机连接时，不仅可以实现上述监控功能，还可以在项目后期根据实际情况增加参数信息的采集，只需要软件开发显示更多的信息。3.3空调机组控制控制功能的实现包括：（1）评估回风温度与设定温度之间的差异，并使用PID设置热水阀和冷水阀的开孔面积以控制送风温度。（2）随着回风温度的升高，控制水阀的开口面积增加，而当温度降低时，控制水阀的开口面积减小。（3）监测二氧化碳水平以控制新鲜空气阀的开口面积。（4）联锁风机和水阀的控制情况会自动调节新鲜空气阀和回风阀的开口面积。风机停止时，新鲜空气阀和水阀关闭。打开风机后，空气阀会延迟打开。（5）实施过滤器压差监控，以提醒用户维修和清洁过滤器。（6）按时序编程安排风机启动和停止，并记录工作时间。（7）中央站可以监视和调整设备的温度。（8）自动和手动监控装置。（9）自动记录企业的外界温度和湿度，以优化自动控制和烘烤值控制并提高节能效果。（10）中央站可以使用图形检查各种参数和信息，并以报告的形式导出或打印它们。图5监控原理图图6新风机组原理图3.4排风系统排风系统的主要监视和控制功能是风机的运行及其开/关控制，记录过载警报以及风机运行时间。中心站可以显示和记录，导出或打印以上参数。3.5变配电系统监控本项目采用集中式电力监控系统对转换和配电进行监控，利用集中式电力监控系统接口与电气自动化系统进行集成，并在网络层面进行数据交换。电气自动化系统采用以太网和TCP/IP协议。使用内置的软件来读取和写入必要的数据通过电力监控系统的接口,用户可以监控和读取的操作信息和相关参数变电站和配电系统的电气自动化系统设备,并相应地修改和操作。当读取该信息，传输量超过设定值时，发出提醒，并自动执行相应的逻辑。中心站可对以上参数进行显示记录、导出或打印。为了使节能效果最大化，我们正在加强对能源消耗的控制和管理，在自动控制系统中增加能源监测和管理功能。绩效监察系统的范围如下：图7电量监测系统框架图当主站向集中器下达指令时，集中器会通过适当的分析进行相应的处理，如读取数据、实时监控等。网络载波用于向终端发送指令，收集相关数据，然后发送到设备的电气自动化系统。集中器有一个核心芯片，可以处理和通信数据，接收终端客户，同时发出控制指令。4结论节能设计技术不仅可以提高工作效率，而且可以有效地保证供配电节能系统的性能，以此为我国企业供配电节能