空调自控系统的模块化设计

张华+李书才+张冰

摘 要：空调系统在温度湿度较高的地区是一个很庞大的系统，所用到的空调机有组合式空调机组、螺杆式冷水空调机组、风冷柜式空调机、风机盘管、恒温恒湿空调机组等五种空调机之多，而且数量也很多，像这样庞大的系统如果不进行模块化设计在短时间内很难高质量完成设计。文章主要对空调自控系统的模块化设计进行研究，最终实现整个系统的模块化设计，以期在发电厂设计中缩短空调自控系统设计的周期，减少重复性设计工作，提高系统设计效率、设计质量。

关键词：空调自控系统；模块化设计；设计优化

当设计工作任务重、工期紧时，需要在短时间内完成大量的设计工作，大力开展设计流程优化工作势在必行。通过进行设计流程分析，对设计工作形成模块化设计，达到缩短设计周期，减少设计工作，提高设计效率、设计质量。

模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析、划分并设计出一系列功能模块，然后通过模块的选择和组合构成不同的顾客定制的产品。是设计过程中的一种创新思维，模块化设计的关键是模块划分。

模块化设计方法的最初目的是通过分解问题来降低整个系统的复杂度，在设计过程中应用模块化设计方法将一个系统分解为多个模块化子系统，提高设计成果的可重用度。每个模块化子系统都可认为是重用单元，伴随着系统复杂度的提高，如何令设计人员模块化设计成功的关键就在于实现提高模块化子系统的重用度。

空调自控系统的模块化设计关键就在于如何将如此庞大的系统分解为多个模块化的子系统。根据不同空调机组分成不同的小模块化子系统，可提高模块的可用度。总结多个工程的空调系统，常用到的空调机组主要有：组合式空调机组、螺杆式冷水空调机组、风冷柜式空调机组、风机盘管机组、恒温恒湿空调机组等。空调机组的模块化设计：主要是接口问题，要求制造厂按照标准的接口进行设计，这样设计时一方面可以减少制造厂资料的制约，掌握设计的主动权，另一方面还可以减少控制系统的点数，精简空调自控系统。

现将各个空调机组的模块化介绍如下：

1 组合式空调机组模块

组合式空调机组一般包括下列各段：回风段、回风消音段、回风机段、新排风调节段（节能段）、初效过滤段、中效过滤段、表冷段、加热+加湿段、送风机段、送风消音段、送风段及部件。每台组合式空调机组还有新风阀、排风阀、混风阀、送风阀、回风阀、水阀，显而易见组成一台组合式空调机组的设备是很多的，如果每台组合式空调机组的控制都由空调自控系统完成，工作量是很大的，并且IO点数也会增加很多，这样整个空调自控系统就显得很复杂、很庞大。

因此需要先将组合式空调机组进行模块化设计，首先要求组合式空调的控制由空调机制造厂商完成，并包括以上所有设备的供货，设备统一由制造厂供货后可以实现组合式空调机组的机电一体化设计，这样大量工作可以在工厂内完成，减少很多设计及现场施工的工作量。

组合式空调机组的控制由制造厂完成，是需要制造厂完成对整个空调机组所有设备的控制，包括新风阀、排风阀、混风阀、送风阀、回风阀、水阀这六个阀门的控制，还有组合式空调机组送、回风口温湿度传感器，组合式空调机初、中效过滤段压差开关等所有需要监视及连锁的测点，如果组合式空调机组带有加热器，则加热器的控制也需要由制造厂统一控制。

所有设备均由空调机组制造厂完成后，不仅减少了空调机组与空调自控系统之间的配合工作，也为模块化设计提供了前提条件。这样就可以统一要求制造厂提供与远方控制的接口清单，在技术规范书中就可以这样写：“应配供组合式空气处理机组的电控柜，并预留远方控制的接口，接口位置在电控柜的端子排上。提供每台机组应留有与空调自控系统的硬接线接口，包括：空调机组远程启动指令、停止指令，空调机组故障及报警反馈、运行反馈、停止反馈、远方允许反馈，空调机组温湿度设定、温湿度反馈。卖方提供与空调自控系统接口所需的资料及其他支持，以实现空调自控系统监控机组的运行。”

将组合式空调机组模块化以后，每台空调机组至少可以减少18个DI点、8个DO点、3个AI点、3个AO点，这样每台空调机组至少可以减少32个IO点数，如果一个工程使用4台组合式空调机组就可以减少128个IO点，数量是相当可观的，这样就可以大大精简空调自控系统，简化了空调自控系统的控制逻辑。而且还减少了设备订货、供电、接线等大量配合及现场施工工作。

2 螺杆式冷水空调机组

螺杆式冷水空调机组与组合式空调机组的要求一样，空调机组本身所需的所有设备均由制造厂配套提供并完成控制，只需空调机组预留6个硬接线接口以便于电厂DCS系统能监控机组运行，这6个硬接线接口分别为：“机组远程启动指令、停止指令、机组运行状态、停止状态、就地/远方状态、故障报警信号”。并提供螺杆式冷水空调机组冷冻水的流量开关及安装。

另外还需注意一般螺杆式冷水空调机组还有配套使用的冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔，数量一般与空调机组的数量一一对应，这些设备的控制也要求制造厂配套完成，并预留每台设备的远程启动指令、停止指令、机组运行状态、停止状态、就地/远方状态、故障报警信号6个硬接线接口，提供以上设备就地控制箱的电气原理图及端子排接线图。

3 风冷柜式空调机及风机盘管模块

风冷柜式空调机及风机盘管的控制比较类似，所以可以作为一种模块，这两种空调机组也是要求预留机组远程启动指令、停止指令、机组运行状态、停止状态、就地/远方状态、故障报警信号6个硬接线接口。

另外需要注意的是每台风机盘管入口有个电动三通水阀，这个水阀是根据房间的温度用来调节风机盘管的进水量，实现对房间温度的调节，由于风机盘管一般是每个房间有一台，风机盘管所需的温度传感器以及电动三通水阀均需要由制造厂配供，并负责完成风机盘管机组根据温度调节的自控控制。否则还需要为每台风机盘管订购温度传感器、电动三通阀，还要负责相关接线及电动三通阀的配电，而且风机盘管的数量一般比较庞大，这些琐碎的工作一般处理起来就比较困难。

按照上述要求即可以完成模块化设计，可以减少很多现场工作量，还可以简化控制系统，对供货、施工、设计、运行等都方便了很多。

4 恒温恒湿空调机组模块

恒温恒湿空调机组与组合式空调机组类似也是属于复杂的空调机组，都有很多设备组成，这里就不再赘述。不过为了达到模块化设计的要求，对恒温恒湿空调机组的要求与其它空调机组的要求是一样的，恒温恒湿空调机组也留有6个硬接线接口信号以便于电厂DCS系统能监控机组运行，6个硬接线接口信号分别为：“机组远程启动指令、停止指令、机组运行状态、停止状态、就地/远方状态、故障报警”，这样就与其他空调的接口信号一致，可以做到不同空调接口信号的模块化。

完成空调机组的模块化设计后，可以要求不同的制造厂按照相同的要求完成空调机组的控制及供货，这样就实现了模块化设计，不管最终选用哪个制造厂的空调机，要求是一样的，预留的接口是一样的，设计也是一样的，最终实现整个系统的模块化设计。

5 结束语

这样就可以实现整个空调自控系统的模块化设计了，不管最终选用那个制造厂的空调机，不管轴流风机、排烟阀与排烟风机有多少台我们的要求是一样的，预留的接口是一样的，最终设计出来的成品也是一样的。从而减少了大量的重复性设计工作，缩短了空调自控系统设计的周期，提高了本系统设计效率、设计质量。

参考文献

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