公共建筑能源管理节能控制现场总线.doc

公共建筑能源管理节能控制现场总线
主要技术内容
（一）控制对象。
公共建筑能源管理节能控制现场总线分三个子系统
1.用电节能管理控制系统；
2. 用水节能管理控制系统;
3.中央空调系统节能管理控制系统

中央空调系统节能管理控制系统对；制冷站主要受控设备有中央空调溴化锂机组主机、中央空调离心式冷水机组、中央空调热交换器、中央空调锅炉分汽缸、冷冻水泵、冷却水泵、电动蝶阀、蒸汽电动阀、冷却塔风机、新风机、变风量空调机柜、空调风机盘管、空调区域流量测定计量。以上受控设备，具备独立自调节能力。本自控系统提供通讯与通讯联接口, 采用RS485通信接口,这样网络系统连接到一起，拟采用Java作为服务器软件开发工具，利用其MCU控制芯片.采用一、二级混合现场总线网络结构。针对数量大、通讯量小的末端控制装置（如风机盘管控制器），我们采用8位的控制芯片，实现较低成本的现场总线（如Modbus协议、CAN总线协议）。然后，利用网络控制器实现协议的转换，与服务器通信。而对通信量大且对MCU要求较高的子系统，直接采用TCP/IP协议，可以实现与internet的无缝连接。通过这样的设计，以较低的成本实现了整个系统的网络化建设。
、

系统拓扑结构图

5）服务器监控软件组态平台的研究
由于各个中央空调系统的构成不同，所以每个服务器软件的数据库和界面都有所差异。为了避免每设计一个系统都要重写服务器软件的情况，采用了J2EE和中间件技术，这样可以把核心逻辑以中间件的形式抽象出来，这样开发的差异就仅仅局限在界面和数据库的设计修改。但是，如果我们将界面和数据库按照一定的粒度封装起来，这些修改也不需要通过修改底层代码来实现，这样无疑大大提高了设计效率和系统的可靠性。
与传统的组态软件不同，我们采用先进的J2EE技术，避免了传统组态软件采用的C/S结构造成的设计结构的缺陷。

BS结构服务器工作流引擎设计

GSM网关硬件与通讯软件设计
GSM网关硬件与通讯软件设计采用GSM模块，通过运营商提高的SMS短信息业务。可以将报警数据库中的信息，发送到制定的用户手机中；并且也可以定期发送系统运行状态、用电量等信息。
良好的跨平台的特性，服务器软件可以顺利的使用在各种平台。同时，我们选择J2EE作为软件开发结构。使用J2EE的主要原因是多层结构，传统的两层C/S结构难于维护，稳定性极差，界面代码和数据库代码混淆在一起，牵一动百，多层结构使得界面和数据库完全分离，并且诞生了中间件这样的技术，如下图：

图 1 采用中间件技术的多层结构
在J2EE技术中，界面Web完全只是一个MVC模式的实现，关键业务核心是在EJB的服务层（中间件）实现，这样做的优点是，Web只负责界面相关部分，因为，如果是一个智能客户端，如Swing或J2ME，在不需要修改任何业务核心的情况下能够方便地更换。同样，提供Web Services功能，也只是在 Web层修改，不会涉及EJB方面的修改，同样保证了系统的稳定性，保证了系统升级和未来的扩展性。

图 2包含EJB的J2EE系统
由此可见，采用EJB技术的服务器软件结构为访问量较小的中央空调监控网络提供了良好的架构。
综上所述，在本课题的支撑下我公司节能技术的研究可以覆盖整个中央空调系统的每个子系统，参见下图：

1.冷冻站房的中央空调冷水机组自带PLC控制器，并提供与通讯接口，每台中央空调冷水机组具备自调节能力。
供热能站房的中央空调锅炉分汽缸、中央空调热交换器、热媒水泵、自带,，每台中央空调调锅炉分汽缸、中央空调热交换器、热媒水泵、具备自调节能力。
本自控系统对中央空调冷水机组进行群控，包括冷水机组，冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机控制，从而实现冷冻站房各设备全线自动化生产运行，制冷站自控系统采用×××控制方案实现制冷站房的自控控制功能。
2.与冷水机组本体自带的PLC控制器通讯联网
2.1 通讯集成示意图
制冷站的冷水机组，要求与制冷站控制主站进行双向通讯，本方案与机组通讯是通过冷水机组另配的数据转换器集成到空调制冷自控系统中，实现双向通讯，在中央监控微机上能观察到制冷机内部的运行参数。
方案的通讯集成示意图如下：
2.2通讯集成控制功能规划
配置通讯控制模块与冷水机组通讯，要求厂家提供详细的软件通讯协议和地址参数表，通过集成实现如下功能：
（1） 在微机上监测
通过制冷站房的PLC控制子站与冷水机组自带控制器的通讯集成，读取冷水机组的内部运行参数和工作状况，在空调制冷中央监视微机上以流程图和报表形式显示、存储和打印。
（2） 报表功能
表格格式和内容参考如下（视具体项目有变化）：

1#制冷机组运行参数报表
位置
内容
检测值
单位
状态
蒸发器
冷冻水供水温度

℃
正常/过高/过低/探头故障
冷冻水回水温度

℃
正常/过高/过低/探头故障
冷冻水供水压力

Kpa
正常/过高/过低/探头故障
冷冻水回水压力

Kpa
正常/过高/过低/探头故障
制冷剂蒸发温度

℃
正常/过高/过低/探头故障
制冷剂蒸发压力

Kpa

冷冻流水状态
正常/断流/探头故障

冷凝器
冷却水供水温度

℃
正常/过高/过低/探头故障
冷却水回水温度

℃
正常/过高/过低/探头故障
冷却水供水压力

Kpa
正常/过高/过低/探头故障
冷却水回水压力

Kpa
正常/过高/过低/探头故障
制冷剂冷却温度

℃
正常/过高/过低/探头故障
制冷剂冷却压力

Kpa
正常/过高/过低/探头故障
制冷剂水流状态
正常/断流/探头故障

制冷剂压差

Kpa
正常/过高/过低
压缩机
供电电压
正常/过低

电机电流

正常/故障
电机温度
正常/过搞

排气温度

℃
正常/过高/过低/探头故障
排气压力

Kpa
正常/过高/过低/探头故障
吸气温度

℃
正常/过高/过低/探头故障
机房设备进行群控管理，通过软件对六个不同性能环路进行严格测定和控制。确保中央空调系统在满足舒适的前提下大幅度地降低系统能源消耗。
1．溴化锂溶液环路流量进行测定控制。
2．蒸汽环路的进气量进行测定与控制。
3．冷冻水环路温度、流量测定与控制。
4．冷却水环路温度、流量测定与控制。
5．冷冻水环路低温保护防止机组结晶。
6．冷却塔风机温度、风量测定与控制。
（二）软件编写
该项目软件采用汇编语言编写。数据设置值备份存储的方式，程序正常运行时读取的变量，首先拷贝到另一存储单元中，当设置参数需要修改时，首先改变拷贝值，设置完成，拷贝值校验正确后，才把拷贝值，真正变成设置参数。由于程序都是按照设置值运行，所以设备运行中可以对参数进行修改，修改错误也不会对设备造成影响，更不需要停负载，这对大型设备设置参数可随时修改提供了方便，提高了正常运行的可靠性。
全数字化控制，网络户型采用RS485通信接口。软件选择断电数据记忆功能，断电后来电恢复工作，继续正常运行。
7、该软件项目自配检测软件，在使用维护过程中，发现故障启动检测程序逐段检测每个电子原件，就知道那个元件损坏，及时更换元件，减轻维护工作。
8、创新点: 国家一级查新单位；报告编号；200833B2100132
通过检索结果内容比较;
(1.) 针对中央空调溴化锂机组节能管理控制装置的独立控制软件在检索到的同类装置文献报道中均未见报道。
(2.)程序中采用了备份存储的方式处理，解决了大型设备，调整需要关掉负载的难题，提高了正常运行的可靠性。，在相关软件产品报道中均未见报道 。
9、开发出具有自主知识产权的中央空调系统节能管理控制系统。并兼容各行业及各种类型的中央空调系统, 系统具有优良的兼容性、适应性。
二、计划任务书提出的研制期限和技术指标
计划任务书提出的研制期限: 搭建研发平台于2008年10月完成。
GH100中央空调溴化锂机组节能管理控制系统软件(V2.0)；子系统。确保中央空调系统在满足舒适的前提下大幅度地降低系统能源消耗，配合中央空调系统实现,整体节能达到40%以上。
三、已达到的技术经济指标应用情况效益情况:
GH100中央空调溴化锂机组节能管理控制系统软件(V2.0)是中央空调系统节能管理控制系统的其中一个子系统。对中央空调主机、机房设备进行群控管理，通过软件对六个不同性能环路进行严格测定和控制。结合末端风机盘管、新风机节能管理控制系统软件，确保中央空调系统在，满足舒适的前提下，实现变流量运行，大幅度地降低系统能源消耗，整体综合节能降耗达到40%以上
是国内唯一掌握利用信息技术, 利用“实时控制、按需生产、合理输送、循环利用、综合集成”技术路线。 经权威机构检测及用户实践证明, 完全达到在使用本节能管理系统控制下的中央空调系统综合节能降耗达到40%以上