冰蓄冷系统设备功能概述

第三章机房自动控制系统

一、冰蓄冷自动控制余统综述

工程的自控系统由上位机远程控制系统、PLC现场控制系统、电动阀、传感检测器

件、系统配电柜、系统软件等部分构成。系统构造图如下所示：

中央空调蓄能系统原理图

MPI网络通讯

西门子S7-2OO八彩色触摸屏

可编收控制；《

二

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PLC控制软件为主的控制程序，该程序为美国西门子企业与CRYOGEL企业联合

开发，已经在美国口勺多种工程中和台湾杰美利（GEMINI）得到应用，直接输入后调整。

上位机控制软件也可带采用CRYOGEL/（GEMINI）企业软件包日勺WinCC操作系统△

上位机远程控制设置先进H勺集中控制台，采用工控机配置打印机进行远程监控和打

印，现场控制机采用PLC可编程控制器控制，进行系统控制、参数设置、数据显示，

保证实现系统H勺参数化，实现系统的智能化运行。

本系统中H勺关键控制部分与机电执行装置采用国际著名品牌（西门子、江森、霍尼

韦尔）的产品。

蓄能系统控制详细功能如下：

⑴控制系统通过对主机、蓄热锅炉、蓄冰装置、板式换热器、泵、冷却塔、系统管路调

整阀进行控制，调整蓄冷系统各应用工况H勺运行模式，在最经济日勺状况下给末端提供稳

定的供水温度。

⑵根据季节和机组运行状况，自控系统具有所有工况的转换功能。

⑶控制、监测范围：

a、制冷主机、泵、冷却塔启停、状态、故障报警；

b、总供/回水管温度显示与控制；

c、蓄冰装置及蓄热水箱进出口温度、显示与控制；

d、蓄冰量、余冰量、乙二醇流量、瞬时释冷速度、蓄冷速度等原则规定参数日勺

显示；

、电动阀开关、调整显示:

f、备用水泵选择功能；

g、各时段用电量及电费H动记录；

h、空调冷负荷以及室外温湿度监测；

i、可选的功能（包括楼宇智能化系统接口及接口转换程序）。

⑷控制系统对一重要口勺参数进行长时间记录保留，并将空调口勺实际运行日负荷通过报表

或曲线图口勺方式记录，可以查询到某一段时间内的历史数据值，供使用者进行理解、分

析，并且所有的监测数据可进行打印。

⑸捽制系统配置灵活日勺手动/自动转换功能"现场捽制桁可手动捽制所有设备H勺启停.

⑹可根据负荷变化状况调整运行方略，进行系统日勺优化控制，最大程度发挥蓄冷系统转

移高峰负荷的I能力，以最大程度节省运行费用。

⑺具有无人值守功能、节假日尤其控制功能。

⑻系统可通过线或局域网络，对本工程日勺蓄冷、蓄热与生活热水系统进行远程监控

（可选的功能）。

二、蓄冷系统运转模式

蓄冷系统按空调供回水温度7C/12c设计，可以通过不一样阀门日勺开、关或调整

来实现如下4种不一样的运行模式：

A、常规主机供冷+双工况主机制冰模式

B、常规主机供冷+双工况主机+蓄冰装置联合供冷模式

C、常规主机供冷+蓄冰装置联合供冷模式

D、融冰单独供冷模式

其运行原理见冰蓄冷空调系统原理图。（见本报价书第七部分）

各个流程简化的详细控制及运行状况阐明如下：

1、双工况主机制冰+（基载主机供冷）

该时段为电力低谷期，根据蓄冰系统H勺优化原理，双工况主机在电力低谷时段充足

运用当地日勺低价电运行制冰。在该时段内双工况主机满负荷运行，通过低温日勺乙二醇溶

液使蓄冰槽内的冰球蓄冰。双工况主机在蓄冰工况下运行时，制冷主机欧I效率有对应日勺

减少，乙二醇溶液仅在双工况主机和蓄冰槽之间循环,伴随蓄冰量欧I增长和时间日勺推移,

双工况主机的出口温度逐渐减少。当蓄冰槽0U名义蓄冰量到达规定期，双工况主机自动

停止蓄冰工况运行，过渡为常规工况运行。系统循环示意图如下：（注：相似功能设备

均用一种符号表达，以便于理解，详细状况参阅系统原理图，彩色线条表达不一样用途

循环液体的循环，下同）

如此时基载主机停机，即为双工况主机单独制冰模式。

2、双工况主机+融冰联合供冷

该时段为空调冷负荷较大时段，为了满足空调负荷规定同步尽量减少系统的电力运

行费用，冷负荷由基载和双工况制冷机联合蓄冰槽供冷。在该时段内制冷主机史在空调

工况，蓄冰主机出口的乙二醇溶液和冰槽融冰后日勺乙二醇溶液混合进入板式换热器。在

非原则设计日内，空调冷负荷有相称减小，通过优化控制实现蓄冰槽日勺有效融冰并保证

系统内的冷负荷需求。系统运行原理示意图如下：

3、蓄冰槽单独供冷

如电价政策有利，在过渡季节，为了防止在电力高峰期内启动冷机以及冷机H勺低效

运行，该时段内蓄冰槽H勺总融冰供冷量为空调系统负荷的所有。根据优化控制原理，为

了减小运行电费，该时段的冷负荷由蓄冰槽单独提供，制冷机白天停止运行，只在电力

低谷段运行蓄冰。系统运行原理示意图如下:

4、制冷机单独供冷

根据目前的电价政策，根据不利于使用低谷电所蓄冷量时，空调冷负荷构造变化

时，为了将蓄冰槽的I冷量尽量用于高峰时段，在平时段内日勺冷负荷可以合适由制冷机单

独提供。这时蓄冰槽与系统隔离开，蓄冰主机在空调工况运行，通过板式换热器向空调

系统提供冷冻水。系统运行原理示意图如下：

3.1手动/自动选择功能

•系统可以根据顾客的需要，选择手动或者自动运行模式；

•当系统选择手动运行模式时，系统还可以根据顾客日勺需要进行硬手动和软手动的

运行方式；

•通过对触摸屏控制键操作，根据需求选择供冷或采暖及生活热水方式，在软手动

操作功能，通过触摸按钮，可手动进行制冷主机时开/停、冷冻水泵、冷却水泵、

风机、乙二醇溶液泵操作；

•通过对控制柜上的有关按钮进行操作，可进入硬手动操作功能，通过按钮，可手

动进行制冷主机的开/停、冷冻水泵、冷却水泵、风机、乙二醇溶液泵控制。

•在获得有关的授权后，可以通过人机对话界面对控制系统进行自动操作，根据所

设定好的运行参数行系统的不一样运行模式的自动运行及模式转换；

3.2系统运行模式选择功能

•系统可以根据历史记录、负荷数据、顾客预先设定（含日期、时间、和其他约束条

件等）等自动诜择系统的工作模式：

•系统也可以接受顾客的手动运行模式；

•下位机中提供的重要四种运行模式为：

a.主机制冷模式

b.主机与蓄冰装置联合供冷模式

c.融冰单独供冷模式

d.主机单独供冷模式

•在双工况制冷主机单独制冰运行模式中，制冷主机为满负荷工作，系统并且可以

根据其采集的温度参数自动判断过程蓄冰口勺完毕。

•制冷主机供冷与制冰装置联合供冷运行模式下，首先要保证制冷主机的正常供冷,

另首先也要保证制冰装置供冷日勺正常运行，以到达系统设计原则规定；

•系统单独融冰供冷模式下运行时，系统可以根据所采集日勺温度参数精确调整放冷

速度，并且在保证系统正常运行日勺前提下，尽量满足系统日勺负荷变化，

•制冷主机单独供冷模式运行时，与常规空调的控制完全同样。

3.3全自动运行功能

•本系统可以通过定期功能设置，使系统完全按照顾客设定的参数进行运行；

•系统可以按照设定系统参数和控制模式自动运行，从而实现系统的无人值守；

•系统在选择参数后将完全由下位机进行控制；

3.4实时数据显示以及历史趋势图形

•重要运行参数系统负荷、储冰量、融冰量可以在触摸屏上生成历史趋势图形进行

显不；

•所有口勺监测、控制数据可以讲行打印：

•实时显示所有的目前数据。

3.5节假日节能运行模式

•系统可以通过下位机触摸屏进行节假日、尤其工作日的预先设定；

•在节假日系统可以根据时间安排，自动选择节能运行模式，以最大程度实现冰蓄

冷的优越性；

•系统也可以根据尤其工作日口勺用冷需求，预先设计好运行模式，尽最大能力满足

系统的最大用冷规定，并且实现节能的目的；

•顾客可以根据需要和安排，进行运行模式设定;

•系统可以根据气候的变化，提前或者推迟运行系统，以到达最佳日勺运行效果和最

经济的运行方式。

3.6系统故障诊断与处理

•系统具有全面欧I故障仔诊断能力；

•系统可以对出现时运行故障进行自动处理能力；

•系统的重要故障诊断功能有：

多种传感器（温度、流量、液位等）运行故障；所有电机、水泵（冷却水、冷冻

水、乙二醇溶液）的运行故障；风机、冷却塔运行故障；蓄冰装置的运行故障；制

冷主机的超温、超压、涧滑等故障；缺相报警。

•计算机屏幕显示故障区域流程图，事故设备图形变色或闪烁，屏幕上方用中文显

示故隙性质及发生时间，该监控系统同步具有对运行过程重要参数进行声、光报警功

能。所有报警显示有关报警监控点的详细资料，包括发生的时间及日期。

3.7蓄能系统的负荷管理

•蓄冷系统同样可以通过蓄冷罐n勺溶液的流量和温度变化对系统口勺蓄冷量、放冷量、

蓄冷负荷、放冷负荷进行记录、显示；

3.8多级安全模式

•系统为了保证安全、稳定、正常运行，控制系统设有多级安全保护，工作人员必

须具有有授权口勺安全密码后，才能进入对应层段进行操作；

•系统设有一般观测员、现场操作员、信息管理员、系统管理员四级安全模式；

•一般观测员只能通过上位计算机对话窗口对系统的运行状况、工作模式、故障报

警等某些完全开放性的过程进行操作与查询;

•现场可通过上位机这控制系统日勺有关参数进行设定、修改和手动控制操作；

•系统管理员可以对控制系统日勺某些非常重要的参数进行设定、修改和操作，同步

系统管理员还可以走控制程序进行修改，或者添加某些控制功能等；

*附2：下位机触摸屏组态画面简介

整个冰蓄冷控制系统日勺下位机操作界面采用德国西门子企业新推出时装载了易观

测及高画质新显示屏件的全中文触摸屏操作界面TP270-10（本工程未规定提供触摸屏

控制，现场直接采用上位机控制），可实时地触摸屏幕上按钮，进行人机对话，并能设

置、变化系统的多种参数，以适应不一样的工况规定。该系统强大的中文协助系统、专

家诊断系统和智能故障识别功能能有效地指导顾客进行多种操作及故障的排除，真正地

做到，一见就懂！一触即会！开机显示:

•在开机画面中，按下屏幕中央的空余部位，即可进入系统菜单画面

1、系统菜单:

・按下对应日勺功能按钮时，即可进入对应日勺系统菜单画面。

2、自动运行模式

・按下对应日勺功能按钮时，即实现四种运行模式功能。

3、节假日运行时间设定画面

12004^2^290

15:15:17剩余蓄冷量

开始12:00:0012:00:00

开始12:00:00结束.I(12:00:00

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12:00:00结束.

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四段开始:12:00:00

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进行时间设定时，应设定好结束时间，后设定开始时间।

星期选择

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•根据当地口勺电价状况，合理的选择对应的时段运行某一种工作模式。

4、参数设定画面

当前运模式:

15:19:42剩余蓄冷量:

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PID参数设定

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调节阀F2、F3变频次级乙二醉I实际温度显示

^ap^ETj^tGT

回路参数设定泵回路参数设定

0.0空调供水温度：Eo.o

U/.如海，

积分时间Til:0.0积分时间Ti2:空调回水温度0.0

0111

微分时间Tdl:微分时间Td2:蓄冰槽进口温度:o.oJIM

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PID1计算结果：PID2计算结果:0.0蓄渡槽出口温度:£o.o

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•触摸对应的数值输入区域，从弹出的键盘中输入所需日勺参数。

5、温度曲线显示画面

・通过曲线方式，可以理解系统在一段时间内口勺运行状况。

6、历史报警记录画面

|200弊2月29日

15:17:14

•U

故障报警记录

!1709:58:352003-8-27KQG初级乙二醇泵P3故障0

劾

•查看历史报警记录，可以理解系统所发生的故障状况。

四、上位机远程监控方案

1、上位机系统构造

控制系统的物理模型如下图所示，对于控制系统中上位机日勺详细构成以及阐明如

下：

中夬空调系统原理图

现场控制级

《下位机）

西门fS7200

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2、上位机监控软件组态王6.5（监控中心）

组态王6.5是基于Windows下操作系统，采用Microsoft

C0M/DC0M技术开发,支持ANSIC,VisualBasic,

SQL,和OPC

X组态王6.5顾客归档功能支持组态王6.5内置的SYBASESQLAnywhere数据库

与管理系统相集成。

X运用集成的I报表系统生成多种形式日勺报表及历史数据库编程接口和时DDE数

据互换生成Excel报表。

》＜采用组态王6.5作为系统组态软件和运行平台，人机界面友好，操作简朴易学,

可以实现多种功能；

》＜具有强大的先进的安全管理系统，组态王彩分级和分区日勺双重保护方略，应用系

统中FJ第一种可操作元素都可以被指定级别和安全区，在系统运行时，若操作者

权限不大于可操作元素的访问权限，或者工作安全区不可操作元素的安全区时.，

可操作规元素是不可访问或操作的JO

》＜上位机监控软件可以脱离下位机而不会影响下位口勺工作，这可以保证由于通讯等

干扰原因而使整个系统的安全运行;

X具有PPI、MPI、Profibus等多种通讯协议，与下位机和其他系统通讯简朴;

》＜系统可以运用INTERNET实现远程监控，并且可以与调度大楼的IMIS系统进行数

据互换和共享，并且可以很好地进入BAS系统；

3、优化控制软件

优化控制软件是为了保证蓄冰（蓄热）系统有计划可靠的进行，根据室外温度、

天气预报、天气变化趋势及此前口勺历史记录数据，通过优化软件计算出设计日逐时

负荷，自动选择主机优先还是融冰（水箱供热）优先。对制冷机或锅炉的供冷（热）

量和蓄冷（热）量进行调整,因此它规定进行实时负荷预测和优化，根据系统分析

推算出最优化控制模式，以最大程度的节省费用。

优化控制软件它负责系统欧I在线预测及负荷的优化分派，把所分析出口勺控制成果

实时H勺送给前台的控制程序，以决定运行模式H勺自动投入及开机的控制。

优化控制软件的算法

3、最优化控制构成

蓄能系统向最优化控制系统重要包括三个部分：上位机监控软件、上位机后台

优化控制软件、现场级控制。它们与自动控制相连接，实现对整个蓄能系统的自动

控制。实现多种，况的自动转换，到达机房运行无人值守。同步上位机的监控软件

还可以实时监测系统的运行状况。其三者口勺关系如下图所示：

4、上位机监控系统的前台监控软件：

上位机中央监控软件负责整个蓄能系统H勺图形界面的显示。如下图1冰蓄冷所示：

该界面友好、直观、中文操作环境、以便的参数设定与控制、故障报警、打印报表、

历史数据查寻等多种功能。在前台监控界面上，还可以对温度、模式、开机台数进行设

定。

上位机监控系统重要有如下功能

4.1、手动/自动选择功能

•系统可以根据顾客日勺需要，选择手动或者自动运行模式；

•在获得上位机的授权后，可以通过上位机的人机对话界面对控制系统进行软手动

操作，可手动控制制冷系统中的主机开/停、冷冻水泵、冷却水泵、风机、乙二醇

溶液泵或供暖系统中的锅炉、水泵、电动阀门以及系统的不一样运行模式日勺选择;

选择方式:

手动设定

调用曲线I

卜返回主菜单I却

4.2、系统运行模式选择功能

•系统可以根据历史记录、负荷预测数据、顾客预先设定（含日期、时间、和其他

约束条件等）等自动选择系统的工作模式；

•同样系统也可以接受顾客口勺手动运行模式；

•系统提供如下几种运行模式为：

蓄冷系统中：

双工况制冷主机单独制冰运行模式；

制冷主机与制冰装置联合供冷运行模式；

融冰单独供冷模式；

制冷主机单独供冷模式；

•系统可以根据实际的负荷预测进行控制制冷量或蓄热量：

•联合运行模式下工作时，系统可以根据上位机的优化软件对负荷预测数据、操作

人员预先设定的有关数据、系统自动采集H勺参数等自动选择采用主机（锅炉）优

先、或者融冰（蓄热装置）优先。

4.3、全自动运行功能

•本系统可以通过定期功能设置，使系统完全按照顾客设定的I参数进行运行;

•系统可以按照上位机控制中心对已设定日勺系统参数和控制模式自动运行，从而实

现系统的完全无人值守；

•系统在选择参数后将完全由下位机进行控制；

•系统在已经设定好参数的状况下，上位机可以脱离系统而完全由下位进行全自动

运行与控制。

4.4、实时数据记录以及历史查询

•上位机可以将实时控制和监测数据进行自动保留;

・各个监测点的I数据可以保留一年以上；

•所有监测数据可以根据时间的先后生成图形曲线;

•顾客可以根据需要在上位机上查询系统的历史运行曲线，最长可以到达一年，部

分重要数据以及查询数年的数据;

•所有日勺监测、控制数据可以按照顾客规定进行打印、记录和报表等;

•所有数据查询可以在控制中心（上位机）进行，少许重要数据可以通过触摸屏进

行查询。

4.5、节假日节能运行模式

•系统可以通过上位机进行节假日、尤其工作日等预先设定；

•同样系统也可以通过下位机的触摸屏进行节假日、尤其工作日日勺预先设定；

•在节假II系统可以根据时间安排，自动选择节能运行模式，以最大程度实现电蓄

能日勺优越性；

•系统也可以根据尤其工作日日勺用负荷需求，预先设计好运行模式，尽最大能力满

足系统的最大负荷规定，并且实现节能的目的；

4.6、顾客定期开机运行

•顾客可以根据需要和安排，进行运行模式设定；

•系统可以根据气候的变化，提前或者推迟运行系统，以到达最佳的运行效果和最

经济的运行方式。

4.7、系统故障诊断与处理

•CRT屏幕显示故障区域流程图，事故设备图形变色或闪烁，屏幕上方用中文显示

故障性质及发生时间，该监控系统同步具有对运行过程重要参数进行声、光报警

功能。

4.8、蓄能系统的负荷管理和能量分派

•系统可以根据冷冻水（采暖热水）日勺流量和温度变化，计算过程日勺实时负荷，以

及过程的负荷分布；

•系统可以