曲廣慶，王新偉，祝小斐

（青州卷煙廠，山東 青州 262500）

青州卷煙廠設(shè)置了14臺(tái)空調(diào)及新風(fēng)機(jī)組（見(jiàn)表1），并對(duì)其設(shè)置了“空調(diào)自控系統(tǒng)”，目的是為了完成所有設(shè)備的集中管理和環(huán)境控制，以實(shí)現(xiàn)下列三個(gè)目標(biāo)： （1） 通過(guò)對(duì)設(shè)備的有效管理和控制，可以使這些設(shè)備均工作在最佳狀態(tài)，既有利于提高設(shè)備的運(yùn)行壽命，又有利于節(jié)約能源。（2） 通過(guò)對(duì)所有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可減輕操作、維修人員對(duì)設(shè)備巡視的勞動(dòng)強(qiáng)度，又可避免一些人為因素可能對(duì)設(shè)備造成的不良影響。 （3） 控制車(chē)間內(nèi)溫度、濕度、壓差、空氣潔凈度，達(dá)到工藝要求。

選用Metasys系統(tǒng)對(duì)空調(diào)進(jìn)行自控設(shè)計(jì)。自控系統(tǒng)包括中央操作站、數(shù)字控制器 (DDC)。網(wǎng)絡(luò)是以集散理論為基礎(chǔ)的成熟的空調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)。它具有結(jié)構(gòu)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、擴(kuò)展方便、軟件優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。系統(tǒng)共分三級(jí)，第一級(jí)為中央站，設(shè)于能源中控室；第二級(jí)為直接數(shù)字控制器（DDC），對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行就地控制；第三級(jí)為采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制器DDC采用分散控制的原則，分布在被控設(shè)備的附近，現(xiàn)場(chǎng)工作人員可以通過(guò)DDC上的顯示面板和操作面板就近操作或監(jiān)測(cè)被控設(shè)備。

針對(duì)卷煙廠各車(chē)間面積大、設(shè)備運(yùn)行發(fā)熱量大、空氣中懸浮超細(xì)煙塵多、溫濕度要求精度高等特點(diǎn)，選擇全空氣中央空調(diào)系統(tǒng)對(duì)空氣進(jìn)行混合、加熱、冷卻、加濕、除濕、過(guò)濾等處理，并在保證車(chē)間溫濕度參數(shù)的前提下做到節(jié)能運(yùn)行。

一、空調(diào)機(jī)組自控控制思路

依據(jù)多年的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)提出了一種多模多段的模糊PID控制方法，依據(jù)在不同時(shí)段的不同的空氣處理過(guò)程和處理方案，分為5個(gè)工況，如表2所示。然后按照表2確定控制器輸出，實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕的變風(fēng)量調(diào)節(jié)。1通常代表夏季工況，5通常代表冬季工況，2、3、4同代表過(guò)渡季節(jié)三種可能出現(xiàn)的工況。

模糊PID算法可以根據(jù)不同的條件和要求用不同的模態(tài)進(jìn)行控制，即當(dāng)誤差大于某一閥值時(shí)，用比例控制，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，加快響應(yīng)過(guò)程；當(dāng)誤差小于某一閥值時(shí)，切換轉(zhuǎn)入模糊控制，以提高系統(tǒng)的阻尼特性，減小響應(yīng)過(guò)程的超調(diào)；當(dāng)誤差達(dá)到平衡點(diǎn)附近時(shí)，采用PI控制，利用其積分作用的特點(diǎn)最終消除誤差。由此可以兼顧傳統(tǒng)的和模糊控制PID的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)精度高、適應(yīng)性好、抗干擾能力強(qiáng)、魯棒性好等特點(diǎn)?？刂瓶驁D如圖1所示。

表1 空調(diào)和新風(fēng)機(jī)組設(shè)置

表2 邊界判斷條件及控制策略表

二、空調(diào)機(jī)組自動(dòng)控制方案(以卷接包車(chē)間空調(diào)為例)

圖1 模糊控制PID圖

圖2 空調(diào)機(jī)組控制程序圖

1.現(xiàn)狀分析

卷接包車(chē)間占地7 000余m2，共配置了3臺(tái)空調(diào)，分布于空調(diào)一室、二室和五室。由于送回風(fēng)管道的布置，在物理上形成了三個(gè)南、中、北分區(qū)，分別由K-12空調(diào)、K-10空調(diào)及K-11空調(diào)負(fù)責(zé)。

2.專(zhuān)業(yè)對(duì)策

空調(diào)自控專(zhuān)業(yè)除采用傳統(tǒng)的控制模式，還需要如下設(shè)置： （1） 卷接包車(chē)間東西方向共4排立柱，每排19個(gè)。在每排立柱上間隔安裝溫濕度傳感器，安裝高度為1.7m，每排安裝9只，共36只。每排立柱錯(cuò)對(duì)安裝溫濕度傳感器，形成互相交錯(cuò)狀。 （2） 由于每排立柱的位置恰好在各空調(diào)分區(qū)的交界處，立柱上的傳感器測(cè)得的溫濕度信號(hào)也為交界處參數(shù)，因此在各分區(qū)的吊頂上安裝4只溫濕度傳感器，呈“S”形布置，共12只。 （3） 在各分區(qū)吊頂上安裝3只壓差傳感器，檢測(cè)室內(nèi)外空氣壓差，作為空調(diào)機(jī)組的變頻依據(jù)，共9只。 （4） 對(duì)上述溫濕度傳感器測(cè)得的信號(hào)根據(jù)安裝位置，作加權(quán)算法，取平均值作為空調(diào)機(jī)組K-10、K-11、K-12的送風(fēng)設(shè)定參數(shù)之一；同時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)由于傳感器故障測(cè)出的假信號(hào)（過(guò)高或過(guò)低），并在計(jì)算中將該數(shù)據(jù)剔除。

3.控制程序框圖（圖2）

4.變頻程序

通過(guò)風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速，一方面改變送風(fēng)量來(lái)保持室內(nèi)外壓差恒定，同時(shí)節(jié)約了電能。此次改造的空調(diào)機(jī)組均為雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，即一臺(tái)機(jī)組內(nèi)配置有送風(fēng)機(jī)和回風(fēng)機(jī)，而且個(gè)別機(jī)組內(nèi)的兩風(fēng)機(jī)功率不同。采用風(fēng)機(jī)變頻既要保證車(chē)間內(nèi)換氣次數(shù)的要求 （一般為8～10次/h），同時(shí)保證車(chē)間內(nèi)對(duì)外的正壓差。本方案采用如下控制方式：由車(chē)間的有效容積、換氣次數(shù)及空調(diào)送風(fēng)主管道的截面積計(jì)算出送風(fēng)的大致風(fēng)速設(shè)定值，同時(shí)以車(chē)間實(shí)際溫度和送風(fēng)溫度的差值修訂該風(fēng)速設(shè)定值，在送風(fēng)主管道上安裝風(fēng)速傳感器測(cè)量實(shí)際風(fēng)速，并作為控制器進(jìn)行PID計(jì)算的輸入?yún)?shù)。PID計(jì)算輸出控制送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使送風(fēng)風(fēng)速達(dá)到設(shè)定值。

通過(guò)車(chē)間內(nèi)的壓差傳感器的測(cè)量值與壓差設(shè)定值比較、PID計(jì)算，控制回風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而保持車(chē)間內(nèi)壓差恒定。

5.DDC控制柜的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

針對(duì)受控點(diǎn)多、受控區(qū)域大、數(shù)據(jù)傳輸量大等特點(diǎn)優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)，把溫濕度信號(hào)分6路上傳，加裝34個(gè)光端機(jī)，主線路、DDC控制柜之間用光纖連接，6路之間相互獨(dú)立，互不影響，增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

三、結(jié)論

從DDC之間的信號(hào)傳輸以及上位機(jī)的聯(lián)網(wǎng)類(lèi)型、變頻器諧波干擾、動(dòng)力電源線干擾、供電電源、控制柜的位置、線槽的走向、接地等各個(gè)方面入手，成功解決了由于信號(hào)干擾帶來(lái)的不良影響，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、及時(shí)性，保證了空調(diào)自控項(xiàng)目的實(shí)施。

空調(diào)自控系統(tǒng)自2009年10月運(yùn)行以來(lái)，能夠在能源控制中心，自動(dòng)、手動(dòng)控制風(fēng)閥、蒸汽加溫加濕閥、高壓微霧加濕器、變頻器的啟停及運(yùn)行頻率，精確控制車(chē)間的溫濕度到達(dá)工藝技術(shù)指標(biāo)。