某医学院体系设计筹划.doc

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某医学院教学实验楼
空调自动化系统设计方案

1. 用户需求
用户的需求是我们工程设计的根本，我们本着处处为用户着想的精神，每做一个项目，首先要倾听用户的要求，根据用户的意见来设计方案、进行工程施工。设身处地为用户考虑，将我们的设计理念介绍给客户。
对于某医学院教学实验楼来说，稳定的恒温恒湿工作环境、完善的设备自动化管理是必不可少的。本控制系统为空调自动化控制与管理系统，包含了各楼层恒温恒湿机组的控制、室内温湿度、静压监测系统、冷冻站运行状态的监测。

2. 设备选型
根据用户的需求以及设计院的有关设计图纸，我们选择西门子SIMATIC系统及S7-200系列可编程控制器。
SIMATIC S7-200是模块化的小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。
S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能和稳定性使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
S7-200系列出色表现在以下几个方面：
2.1 极高的可靠性
2.2 极丰富的指令集
2.3 易于掌握，便捷的操作
2.4 内置的集成功能
2.5 强劲的通讯能力
内部集成的PPI接口为用户提供了三种通讯方式：PPI方式，MPI方式，自由通讯方式，另外可以通过增加PROFIBUS-DP扩展模块支持DP网络。
2.6 丰富的扩展能力
2.7 PID控制任何事情都保持在极限之内
不管你的应用包括压力、温度的控制或流量控制，集成的PID控制器可作为是参数化连续作用控制器，或作为阶跃作用控制器 。
2.8 系统数据安全
2.9 本系统选用的设备型号
2.9.1 中央处理单元
CPU为6ES7 216-2BD21，具有中等容量程序存储器和内置通讯接口可用于中等规模的 I/O 配置。本系统采用该CPU模块。
2.9.2 I/O模块
4点模拟量输入模块 4*AI 输入：0~10VDC信号 （温度、湿度、静压）
4点模拟量输出模块 4*AO 输出：0~10VDC信号（冷热水阀、风阀执行器）

3. 系统特点
3.1典型分布式客户机系统
集散控制系统，上位计算机MPI通讯电缆与现场的PLC控制器通讯，并进行数据交换，本系统采用PPI通讯协议，通过两芯的屏蔽双绞电缆进行组网，波特率为9.6Kbit/s，19.2Kbit/s，187.5Kbit/s，在不加中继的情况下最多可接31个PLC或TD200人机界面。

3.2操作环境
任何人熟悉Windows，就知道与键盘、鼠标和触摸屏打交道，这也就是SIMATIC的硬件环境。此外在本系统中还有一系列功能在各种应用中一再被证明是有用的： 操作记录常用于危急情况下。WinCC可以用日期、时间、用户名和新旧数值的比较记录下操作。

3.3图形系统
锁定工艺过程、档案库和系统以防没有权限的存取，比如
－改变设定值
－选择图形画面
－在运行状态下进入开发组态。
可对操作员提供1000不同的存贮级别，由口令和用户名确定。

3.4多语种特性，适用国际应用需要
即使在运行状态下，也能通过按键转换显示画面、消息报文和记录的语种。
想得到一个有吸收力的、适合工艺过程的操作平面的话，采用WinCC可以应有尽有。如果用户使用过Visual Basic或AutoCAD，那么就一定不会对WinCC的图形设计器感到陌生。 WinCC支持直接引入 AutoCAD图纸 和Windows元文件，可在 16个不同的层 面上作 图。图形对象包括：

3.5标准化和图型化的对象
按钮和滑块
检查框和复选框
应用和图形窗口
OLE对象
ActiveX控制
I/O域
文字列表
状态显示
组显示
图形组件的最终外观由组态工程师动态控制。图型的动态控制参数，如位置、几何形状、颜色和样式，可通过WinCC变量的改变或程序直接控制。
消息报警
SIMATIC WinCC不仅捕捉过程消息和本地事件，而且将这些内容存入瞬时或连续的档案库中，并在需要时有选择地提取它们以供使用──通过声音、影像序列或直接由报警转移到相关的过程画面。这样可以避免危急情况、缩短危急时间或减少危急造成的影响。

3.6归档趋势
过程数据、内部变量数据和任何应用中产生数据的或手输数据可以被周期性地或以某个具体受控方式收集和记录下来。
也可以形成以下几种数据：
平均值
总值
最低和最高峰值
自由公式的计算值
结果被储存在一个固定存储介质中，存储间隔可以在５００毫秒和一年之间任意设定。
如果要求特别快速的存储，那么这些数据还可以在主存储器中的循环缓冲器中处理，在屏幕上以画面和表格方式显示，或打印在生产报表中
图形库中已有预先存放的且分类的图形对象，可以通过鼠标“拖、放”被调入到流程画面中。把新的对象也可同样简单地插入图形库。
如果以后在运行时需要充分利用在线语言切换，那么就有必要花一点点精力把这些对象设计成多语种的。

3.7开放的接口
SIMATIC代表最大的开放性，因为它她完全基于Windows NT 32位操作系统的开放标准。
集成 ODBC/SQL数据库
标准的接口
用于集成到Windows环境
开放的编程接口
用于开放数据的存取

4.系统具体配置如下：
1号从站：五层 AI 29点 AO 8点 DI 5点 DO 12点
2号从站：六层 AI 23点 AO 8点 DI 5点 DO 10点
3号从站：七层 AI 23点 AO 8点 DI 5点 DO 10点
4号从站：地下一层的AI 4点

系统总配置图：

5.系统控制方案如下：
5.1 AHU 机组运行程序
AHU机组按设定时间程序自动启/停（START/STOP）,系统提供每台AHU机组启/停时间控制, 由用户设定。用户可根据每周/每天的工作时间确定系统的启停工作，也可在中央监控中心随时通过点击图形启动风机。
5.2 温、湿度控制
夏季模式:
根据控制器采样回风温、湿度T、H及与AHU温度、湿度设定点比较后，其差值△T和△H经比例积分PI控制模块计算后输出调节值至调节热水阀M1、冰水阀M2。通过调节热水和冰水流量来维持室内温湿度恒定。 当回风温度低于设定点温度，控制器输出信号，冰水电动阀门关小，使冰水流量减小，送风温度升高。 当回风温度高于设定点温度，控制器输出信号，冰水电动阀门打开，使冰水流量增加，送风温度降低。 当露点温度高于设定点湿度，控制器输出信号，冰水电动阀门优先打开，使冰水流量增加，送风温度降至露度温度降温除湿，使送风湿度维持在设定范围内，同时根据温度调节热水阀以维持温度恒定。
冬季模式:
PLC控制器采样回风温、湿度T、H与AHU温度、湿度设定点比较后，其差值△T和△H经比例积分PI控制模块计算后输出调节值至调节热水阀。通过调节热水和加湿阀来维持室内温湿度恒定。 当回风温度高于设定点温度，控制器输出信号，热水电动阀门关小，使热水流量减小，送风温度降低。 当回风温度低于设定点温度，控制器输出信号，热水电动阀门打开，使冰水流量增加，送风温度升高。当回风湿度低于设定值时, 打开蒸汽加湿电动阀，增加送风湿度，同时当出现需要加热而无热水提供时，PLC控制送风支管电加热器输出，以保证室内温度的恒定。
PLC控制器采样新风温度T与AHU新风温度设定点比较后，其差值△T经比例积分PI控制模块计算后输出调节新风电加热器。当新风温度低于设定点温度，控制器输出信号，电加热器打开，新风温度升高。当新风温度高于设定点温度，控制器输出信号，电加热器关闭。

5.3 故障报警
空调机有任何不正常状态, 系统均视为故障讯号, 并立即报警, 报警包括: 过滤器阻塞报警、新风温度过限报警、室内温度超限报警、室内湿度超限报警、回风温度过限报警、回风湿度过限报警、室内静压超限报警风机状态异常报警、风机启动失败报警等.
5.4 联锁控制
① 整个控制系统与风机联锁, 当送风机排风机启动时, 控制系统正式启动，各个控制元件开始控制过程；
② 电动热水水阀、冷水阀门，电动风门和加湿阀门与风机联锁, 当风机停机时, 相应阀门关闭；
③ 根据室内静压测量值，调节输出，控制新风风阀的开度，改变新风风量，以维持室内静压的恒定；
④ 根据送风风压测量值，调节输出，控制送风风阀的开度，改变送风风量，以维持送风压力的恒定；

6.方案实施：
6.1工程文档资料
在项目实施中，本公司将提供系统设计说明、系统原理图、系统功能说明、系统接线端子图;项目正式竣工运行后，本公司将提供竣工文件。
竣工文件包括： 系统操作手册、系统控制原理图、提供详细的竣工文件以及售后服务联系方法。

6.2供货
1）：供货内容包括自控系统所使用的全部现场控制器、传感器、执行器、阀门、通讯设备、中央工作站等设备，具体数量和项目以报价单为准。
2）：货物的包装：货物出厂的包装采用我国或国际标准包装方式。
3）：货物的运输：货物的运输方式，在本公司与买方签定购货合同时确定。
4）：货物的运输费用：货物的运输费用，在本公司与买方签定购货合同时确定。
5）：产品质保:货物供货时，可根据用户要求提供产地证明。

6.3 系统调试
1)：系统调试前准备工作
在系统调试前，本公司向甲方提出系统的调试计划及其调试所需的现场条件，在收到甲方签署的现场准备工作完成书后，在规定的时间内进场调试。系统设备安装过程，本公司将提出详细安装指导说明，并派有经验的工程师现场指导安装。
2)：系统调试
在系统的调试条件符合要求时，本公司将按照技术要求中的项目与指标，为本工程专门配备1-2名经验丰富的工程师对系统进行调试，在指定的时间内完成调试任务，交付甲方使用。

6.4 验收方法和标准
1)：系统设备到现场后，由甲方进行开箱验收。
2)：本公司按合同规定的设备的详细技术资料，据此进行设备验收。
3)：系统调试完毕后，由甲方正式验收。验收标准在技术合同中进一步说明。
6.5 用户培训
在系统调试完成后，甲方正式使用系统前，本公司可根据合同为甲方提供培训服务。通过培训使甲方操作人员理解控制系统原理和学会系统、设备的正常操作、运行、和维护。
培训内容包括：
· 系统控制原理；
· 系统软件运行和开发使用环境；
· 传感器、控制器、执行器和其他设备的检测和维护；
· 系统操作说明；

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