建筑自动化课程设计

药厂工艺性空调自控设计摘要随着科学技术的发展，医疗水平和人民生活质量的提高，人们对药品生产环境的要求越来越高，所以在设计洁净厂房的空调系统时，我们应严格遵守国家统一的标准、规范，以防止在生产过程中因不洁微粒和微生物而引起药品污染、交叉污染。目前已有的相关规范，除了已在世界各国制药企业中得到广泛推广的《药品生产质量管理规范》(又称GMP),还有我国的GB50073-2001《洁净厂房设计规范那》和国家医药管理局1997年1月颁布实施的《医药工业厂房设计规范》。空气净化一方面是送入洁净空气对室内污染空气进行稀释，另一方面是迅速排出室内浓度高的污染空气。而为保证生产环境或其他用途的洁净室所要求的空气洁净度，需要采取控制污染源，减少污染发生量，阻止室外的污染物侵入室内等多方面的综合措施才能达到目标。现结合制药厂房的空调自动控制设计，总结洁净室内空调系统的自动控制设计方法，并对设计中设备的位置、个数及选型进行总结和分析。关键字：药厂中央空调自动控制一、系统要求及各子系统的具体功能空调系统及相关设备能源消耗占运行成本的很大一部分。要求选用先进的控制系统达到最佳节能效果,给业主一个良好的投资回报。提供防范性保养,对可能发生的设备故障做出事先维护性提示,累计设备运行时间,延长设备的使用寿命,降低运行成本。通过分层式网络监控系统,达到集中管理、分散控制的效果、提高对空调系统的整体管理效率,提高能源分配使用和故障维修能力、并减少工作人员和机电设备维护费用。本设计应用霍尼韦尔Excle5000系统来进行药厂工益性空调的自动控制的设计。霍尼韦尔Excle5000系统是楼宇自控系统的一种集散型控制系统，拥有高性能低成本的优点。冷冻站系统的监控要求监控设备:冷冻机组2台、冷冻泵5台、冷却泵5台、集水器2台、分水器2台和冷却塔4台。根据冷冻水供/回水温度和流量计算药厂实际冷负荷,据此自动确定冷冻机组的运行台数,从而达到节能目的要求。监控内容:完成冷却水系统、冷冻水系统、冷冻机组的启/停的顺序控制;各冷冻机组控制回路中辅助触点信号作为冷冻机组的运行状态信号;测量冷冻水总供回水温度及回水流量;由冷冻水总供水流量和供回水温差,计算实际负荷,确定冷冻机组的运行台数;测量冷却水供回水温度,以冷却水回水温度来控制冷却塔风机的启停,使冷冻机能在更高效率下运行;测量冷冻水总供回水压力差,调节旁通阀门开度,保证冷水机组恒水量作;监测各水泵、冷水机组和冷却塔风机的运行状态,故障状态,并启/停控制;中央站彩色动态图形显示、记录各种参数、状态、报警,记录启停时间、累计运行时间及其他的历史数据及趋势图等。换热器的监控要求监控设备:换热器2台、热水泵3台。监测各热交换器二次水回水温度，依据回水温度按PID调节一次蒸汽调节阀，

保证回水温度稳定在设定值范围内。监控内容:测量各热交换器的二次侧循环热水回水温度,以此调节一次蒸汽调节阀开度;检测各热水循环泵的运行状态及故障测量;中央站彩色动态图形显示、打印、记录各种参数、状态及其他历史数据等。空调系统的监控要求监控设备:空调机组21台。监控内容:根据回风温度控制冷冻水回水调节阀/蒸汽加热阀的开度,使回风温度控制在预定温度,根据时间程序自动启/停送风机,同时监视其运行状态和计算运行时间,具有任意周期的实时时间控制功能;监测送风机的运行状态和故障状态,故障时报警,并累计运行时间;由压差开关测量空气过滤器两侧压差,超过设定值时报警,提醒清洗初/高效过滤器;风机、风阀、冷水调节阀、蒸汽加热阀、加湿阀及防霜冻状态连锁控制程序。启动顺序:开风机、冷水调节阀、蒸汽加热阀和加湿阀。停机顺序:关加湿阀、风机、风阀和冷热水阀(冬季防霜冻保护装置开始工作)。季节变化转换控制:夏季运行状况，根据回风温度与设定值偏差按PID调节表冷器水阀,达到降温去湿的目的,冷冻站控制原理图如图1所示。〔一mzg」g3^15J:ili3M8HJLAIR〔一mzg」g3^15J:ili3M8HJLAIR6DPV压差旁通阀VVF41.90/SKC625FS-l-FS-2水流开关WFS-25B4L1-L4液位开关SC37A4P13T1-T4水管温度传感器544-5772P1-P2水管压力传感器QBE61.1P101DDC-0控制器MBC-40序号设备位号名称型号图1冷冻站控制原理图冬季运行状况，根据回风温度与设定值的偏差按PID调节蒸汽加热阀，根据回风湿度与设定值的偏差按PID调节加湿阀,从而达到恒温、恒湿的目的。空调机箱内防霜冻开关工作，当进入空调箱内空气低于一定值（一般设为5°C）,关闭新风阀，蒸汽阀全部打开，让蒸汽流过以防盘管受冻，同时将报警信号送至中央管理站。（6） 测量新风、回风的温湿度，根据其焓值，调节新风阀、回风阀的开度，在保持系统循环空气质量的前提下达到最大节能效果。（7） 中央站彩色图形显示，记录各种参数、状态、报警，记录启停时间、累计运行时间及其历史数据等。4）变配电系统的监视和测量要求变电室:对高压侧及低压侧的电流、电压以及低压侧的功率因数要求进行监测。二、楼宇自控系统设计根据业主对自控系统的功能要求，确定自控点数表。1）冷冻站自控系统设计（1） 根据冷冻站控制原理图（图1），确定冷冻站测控点、测控点类型。（2） 根据冷冻站控制原理列出冷冻站点表（表1）。表1冷冻站点表控制点描述AIAODIDO接口位置冷水机组开/关控制1x2DDC数字量输出接口冷水机组运行状态1x2动力箱主电路接触器的辅助接点冷水机组故障状态1x2动力箱主电路热继电器的辅助接点冷水机组水流状态1x2冷水机组出水口的水流指示器冷冻水泵开/关控制1x5DDC数字量输出接口冷冻水泵运行状态1x5冷冻水泵出水口的水流指示器冷冻水泵故障状态1x5动力箱主电路热继电器的辅助接点冷冻水压差旁通阀1DDC模拟量输出接口冷冻水供水温度1分水器进水口水管温度传感器冷冻水供水/回水压差1分水器进水口与集水器之间压差传感冷冻水回水温度1集水器出水口水管温度传感器冷冻水总回水流量1集水器出水口电磁流量计冷却水泵开关控制1x5DDC数字量输出接口冷却水泵运行状态1x5冷却水泵出水口的水流指示器冷却水泵故障状态1x5动力箱主电路热继电器的辅助接点冷却塔风机开关控制1x4DDC数字量输出接口冷却塔风机运行状态1x4动力箱主电路接触器的辅助接点冷却塔风机故障状态1x4动力箱主电路热继电器的辅助接点冷却塔回水温度1冷却塔回水管温度传感器合计5134162）换热站自控系统设计（1）根据换热站控制原理图（图2），确定换热站测控点、测控点类型。

AI回水％■XIAI回水％■XIL1术湼賈AI回木■<隠AI供水IE力M供水偃區2DI竺一專菁.片列蒔雯慣股U玄曲回吃恂|].口=wi^.K回点N网廿图2换热站控制原理图「X/.亠新7-*!_JtAAL■"二<二■姜曳I冷三却「X/.亠新7-*!_JtAAL■"二<二■姜曳I冷三却WVHLW21W.5I3(2)根据换热站控制原理列出换热站点见表2。表2换热站点表控制点描述AIAODIDO接口位置二次水循环泵故障状态1X3动力柜主电路热继电器辅助触点二次水出口水流状态1X3二次水出口水流指示器二次水出口温度测量1X2二次水出口水流指示器二次水循环泵开/关控制1X3DDC数字输出接口一次供汽电动阀控制1X2DDC模拟输出接口合计2633)空调机组自控系统设计(1)根据空调机组原理图(图3),确定空调机组的测控点数、测控点类型。序号设备位号名称型号数量1DDC-4控制器MEC20012T风管温湿度传感器QFM6533TV水阀VVG41/SQX6234PDT压差传感器QBM62.225DP压差开关QBM8.526TR房间温湿度传感器QFA653

7LT防霜冻传感器QAF8118FF风阀执行器GBB163.1E2图3空调机组自控原理图（2）根据空调机组控制原理列出空调机点表（表3）。表3空调机组点表控制点描述AIAODIDO接口位置空调机组开关控制1X21DDC数字输出接口送风机运行状态1X21送风机进出口压差开关送风机故障状态1X21动力箱热继电器的辅助触点新风门开度控制1X21DDC模拟输出接口冷冻水回水阀控制1X21DDC模拟输出接口热水电动阀门控制1X21DDC模拟输出接口过滤网堵塞报警2X21压差传感器回风温度1X21风管式温度传感器回风湿度1X21风管式湿度传感器送风温度1X21风管式温度传感器送风湿度1X21风管式湿度传感器室外温度3风管式温度传感器室外湿度3风管式湿度传感器回风门开度控制1X21DDC模拟输出接口蒸汽加湿电动阀门控制1X21DDC模拟输出接口空气质量监测1X21空气质量传感器防冻保护1X21防霜冻开关合计11110595214）供配电系统监控设计（1）根据供配电系统监控原理图（图4）,确定变配电系统的测控点数、测控点类型。iukv irnv世比常-Hfe:,431城..51牡芒•.?却'<导#A世比常-Hfe:,431城..51牡芒•.?却'<导#AAi

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尤馬功牢--T引貼山-.-」ft压«|班流功奉时数IISFEM龍配FEW整珂率闵射世圧輛也沆”.底蛊kE挣胃零恣拎却凤舌#图4供配电系统监控原理图2）根据供配电系统监控原理例出供配电系统点表（见表4）。表4供配电系统点表控制点描述AIAODIDO接口位置高压进线电压1X3电压变送器高压进线电流1X3电流变送器低压进线电压1X3电压变送器低压进线电流1X3电流变送器低压进线功率因数1功率因数变送器合计13三、设备选型根据点数表,进行具体的设备选型。要保证传感器、执行器、控制器的技术参数满足要求。所选的西门子自控系统设备见后边表5。表5西门子楼宇自控系统设备清单序号设备名称型号说明厂家单位数量1彩色图形工作站部分(1)XBSExcelbuildingsupervisorExcel5000上位机软件HONEYWELL套1⑵通信接口C-BUS接口通信接口HONEYWELL台1⑶工作站256M,预装WINNT4.0DELL套1⑷打印机EPSON针式打印机EPSON套1(5)后备电源2KVAAPC套12冷冻站⑹UB系列独立控制器UB4334SHONEYWELL台1⑺控制模块XCL5010HONEYWELL个1⑻电源模块HC900HONEYWELL个1⑼地址码545,825,826,827HONEYWELL个3(10)数字量输入模块XF523AHONEYWELL个7(11)模拟量输出模块XF522AHONEYWELL个2(12)模拟量输入模块XF521AHONEYWELL个1(13)模拟量输入模块XF521AHONEYWELL个3(14)数字量输出模块XF524AHONEYWELL个7(15)水管温度传感器VF20THONEYWELL个5(16)流量传感器DWM2000KRONE个1(17)水管压差传感器DPTM50HONEYWELL个1

(18)电动调节阀门V5011PHONEYWELL个1(19)电液压驱动器V4062A1107HONEYWELL个21(20)水流开关FS4-3JHONEYWELL个213空调系统（含送风）(22)模块化设备控制器DC1020CTHONEYWELL台21(23)扩展模块4208SNHONEYWELL个7(24)风道温湿度传感器H7080BHONEYWELL个42(25)室内温湿度传感器CHTHONEYWELL个31(26)室外温湿度传感器HONEYWELL个3(27)压差传感器DPTM1000DHONEYWELL个18(28)压差开关过DPS200滤网报警HONEYWELL个42(29)防冻开关T6950A1018防冻开关HONEYWELL个21(30)电动两通调节阀门V5011PDN100HONEYWELL个21(31)电动两通调节阀门VC7931AJ1111TDN100HONEYWELL个21(32)电动两通调节阀门VC7931AJ1111TDN100HONEYWELL个21(33)调节型风阀执行器GMU24-SRDN100HONEYWELL个42(34)电动驱动器ML7420HONEYWELL个33(35)控制器箱体（MEC箱体）个214变配电监测系(36)模拟量输入模块PTM6.2U10HONEYWELL个7(37)三相电压变送器KTB-24A8HONEYWELL个2(38)三相电流变送器2KTA-24A8HONEYWELL个2(39)功率因数变送器KTH-458HONEYWELL11）控制器选择（1）机房控制器选择。机房控制通常包含对冷冻机、换热站、泵和变配电站监控。机房被控设备多,监控点数多,设备相对集中,而且变化也多。常常选用配置灵活的模块化控制器。模块化控制器可以根据监控点数的变化,相应增减输入输出模块,实现被控点与控制器的最佳匹配。模块化控制器的输入输出模块可以热插拔,检修方便。

常用输入输出模块。机房点表(见表6)。表6机房点表控制点描述AIAODIDO冷冻机房512210换热站2263变配电13合计2032813(4)模块和槽位数的选用。20个AI,其中铂1000O温度传感器5个，选用PTM6.2P1K模块3块(5/2),其他用PTM6.2U10模块8块(15/2)。3个AO，选用PTM6.2Y10S模块2块(3/2)。28个DI，选用PTM6.4D20模块7块(28/4)。13个DO，选用PTM6.2Q250模块7块(13/2)。共选模块24块,加上控制模块、电源模块(占4块模块位置)，应选40槽位的MBC。2)空调控制器选择空调点表:空调机分布在楼宇的各个地方，设备分散。常用现场小点数的设备控制器MEC。基本MEC特性见表7。表7基本MEC特性表MEC100/110MEC200/210MEC300/310主板上32个点VVVMMI接口VVV扩展模块EXP接口XVVMODEM接口XXV主板提供32路点：8DI(前4个点可作为脉冲输入)、8AI(0-10V,0-20mA,1KRTD),可作为DI点用、8D0、8AO(0~10V,0~20mA);X10带手动/自动切换开关。空调系统总点数表(见表8)为。表8空调系统总点数表AIAODIDO空调机组10510510521房间80室外温湿度6每台空调机有5AI、5A0、5DI、1DO。选用能带扩展模块的MEC200,MEC200支持8AI、8A0、8DI、8D0。共11台MEC200支持8块扩展模块，选用模拟输入扩展模块APX,每块模拟输入扩展模块可带8个AI,共7台。工作站设备选择及其他PentiumII300C主工作站，配置64兆内存,2GB硬盘，选用’15'以上SVGA显示器。安装WindowsNT,兰吉尔公司INS