净化空调系统中DDC控制

　　 净化空调隶属于工艺性空调范畴，由于其控制系统可对洁净度、湿度、温度、风速进行四度控制，所以被广泛应用于病房、医院手术室、医药工业、特殊实验室及光电子厂房等房间或区域。净化空调的自动控制既可以设计成单个系统的控制与测量的系统，又可以设计成综合数字计算机管理与控制系统，如对于具有一定生产规模的车间厂房，一般情况下使用的是数字直接控制系统（DDC）。本文以西门子DDC自控系统为例，对净化空调自动控制设计的相关问题进行浅谈。 
　　 
　　1.净化空调系统中西门子DDC自控系统结构设计 
　　器以及变频控制器组成的，是具有多种管理与控制功能的操作系统。 
　　在网络系统中MEC与PC的通讯连接运用了同层总线共享无主从方式，这种方式可以最多连接100台控制器如MEC、MBC等。下面对净化空调自动控制系统中各组成部分的设计进行简要介绍： 
　　1.1中央管理站 
　　该站是由PC机、打印机及显示器所构成，直接连接于以太网，以便于与外界交流信息。整体的净化空调设备都在中央管理站进行统一管理与控制，且应设计一个易学、易懂、易操作的界面，使得操作人员可以简单地通过键盘与鼠标的操控就能控制整个空调系统，例如空调设备的启动、关闭、控制、调节、信息输出、信息显示等。 
　　1.2DDC控制器 
　　直接数字化控制器（DDC）实质是一种被简易化了的微电脑设备，该控制器不仅能够独立进行工作，而且还能够参与网络中执行较为复杂的监测、管理与控制活动。 
　　1.3传感器 
　　传感器主要包括温度传感器、压差传感器、湿度传感器、温湿度传感器、流量传感器、露点传感器，传感器的任务就是把已检测到的信息转化为模拟信号或数字信号传达到DDC控制器，再由DDC控制器将信号传送到中央控制器。 
　　1.4变频器 
　　该变频器的工作原理是以电力半导体的作用把工频电源转换为另一种频率的电能，使电机能够变速运行。其中控制部分要发挥对主电路的控制作用，整流电路将交流电转换为直流电，并且利用直流中间的电路平滑滤波整流电路的输出，而逆变电路也可将直流电再转换为交流电。 
　　1.5执行器件 
　　在净化空调的自动控制设计中，该执行器件主要由风阀执行器、电动阀、风机、调节阀、现场设备和报警装置等组成，它的工作流程是通过上位机进行计算或设定后，使DDC启动调节阀从而能够调节和控制冷水阀的开度、设备的运行与停止、蒸汽阀门的开度、风门的开度、设备故障报警等。 
　　 
　　2.净化空调系统自动控制设计要点 
　　2.1净化控制 
　　在净化空调风系统中，对于空气净化的处理主要采用的是空气过滤器，在设计安装初效和中效过滤器后，空气的洁净度可以控制在10000级，可以满足一般洁净度需求的洁净厂房或区域之用。而对于要求更高级别洁净度的区域，则需要在空调系统中安置高效过滤器。为了避免过滤器在长期使用后附着灰尘影响空气净化控制效果，应设置自动控制、监测及报警程序。 
　　2.2温度控制 
　　温度控制是净化空调系统自动控制设计中主要参数之一，根据《洁净厂房设计规范》中的规定指出，洁净室的温度应控制在20～26℃。该系统温度控制的对象为设定温度与回风段温度之间的差值，而后通过PID算法给出结论，进行PID调节，进而控制冬天使用蒸汽调节阀或夏天使用的冷水调节阀。此外，还要通过回风温度传感器来控制表冷器或加热器的电动二通阀，以便于把温度控制在20～26℃之间。如图2所示： 
　　2.3湿度控制 
　　2.3.1 加湿控制 当处于冬季或干燥气候时，净化空调应通过蒸汽加湿器进行加湿控制。 
　　2.3.2 除湿控制 当处于春季或雨季气候时，净化空调应通过表冷器进行除湿处理。 
　　2.4正压控制 
　　洁净室为避免不受外界环境污染应保持一定正压值，该正压的控制方法是通过净化空调系统的送风量大于排风量与回风量之和而达到的。在风管上除了应设置风量调节阀以外，也要设置正压控制装置，例如可以在回风口处安装压差式电动风量调节器、定风量阀或空气阻尼层，对于定风量阀应在设计时充分考虑其本身要求的有效安装距离。 
　　 
　　3.净化空调自动控制设计应注意的问题 
　　3.1选择正确的现场仪表安装位置 
　　3.1.1 冷冻水水阀的安装 由于回水管水压小于进水管水压，加之冷水盘管内充满冷冻水而不会形成负压，所以应该将冷冻水水阀安装于回水管上，使得控制更为平稳。 
　　3.1.2 风速传感器的安装 由于在非稳定流位所测出的数据缺乏准确性、代表性，所以在自控设计时应与通风专业相互沟通、协调，在送风总管处留出尽量长的一段直管，将风速传感器安装在空气流动较为稳定的地方。 
　　3.1.3 压差传感器的安装 由于走廊内的检查与维修较为方便，并且房间门的开与关对于传感器的影响较小，所以应将测量房间内与走廊之间的压差传感器置于走廊内。 
　　3.2信号匹配 
　　设计人员应重视信号匹配问题，应将现场传感器与变送器的输入信号、执行器的输出信号与控制系统中输入输出模块的信号统一起来。在现场各种仪表中，除了温度传感器属于电阻信号以外，通常情况下，其它仪表输入输出的电压信号为0～5VDC或0～10VDC，电流为4～20mA。基于电流信号抗干扰能力与抗衰减能力均强于电压信号，且其传送的距离也比电压信号远，所以应偏重于选用4～20mA的电流信号。对需要独立供电的仪表和开关量输入输出的电压，也应设计统一的电压类型及级别。 
　　3.3变频控制方式 
　　在进行变频设计时需要注意，可以通过安装在送风风管上的风速传感器ESF-35-2测量送风流量（AI）；通过安装于部分室内的高精度压差传感器DPT-53对房间内外压差实行监测（AI）。根据系统设定的送风流量控制变频器频率（AO），以达到风管送风量或房间压差的要求，同时节约能源。 
　　3.4连锁控制要求 
　　新风阀与新风机组连锁，机组开，新风阀开，新风机组关，新风阀关闭；负压排风机与循环机组连锁，循环机组开，排风机开，以保证负压房间的压差要求，必要时设置房间差压传感器，变频控制排风机；防火阀连锁，防火阀触点熔断后，机组关闭。 
　　 
　　4.结语 
　　总而言之，净化空调系统与普通空调系统具有较大差异，其自动控制设计更是一项综合技术设计的体现。所需净化的空间要想优良的洁净效果，就必须在严谨的净化空调自动控制设计基础之上，确保其施工质量并进行精心的维护管理，使其整体设计通过洁净度的监测和室内温湿度的监测，以达到完成优质净化工程的目的。