暖通空调自动化常用执行器第04章
《暖通空调自动控制》课件
欢迎大家来到《暖通空调自动控制》的PPT课件！本课程将介绍暖通空调自动 控制的基本原理和常见的控制方式，帮助您深入了解这一领域的知识。
一、引言
暖通空调自动控制是指利用自动化技术和设备，对建筑物内部环境参数进行 监测和调节的系统。我们将介绍什么是暖通空调自动控制，以及常见的自动 控制系统。
恒温控制、定时控制、人体传感器控制和光感应控制是常见的自动控制方式。 让我们了解它们的工作原理和应用。
五、自动控制系统应用实例
通过自动开启/关闭门窗、恒温控制实例、人体传感器控制实例和光感应控制 实例，我们将展示自动控制系统在日常生活中的应用。
六、自动控制系统应用前景
自动控制系统具有诸多优势，它们被广泛应用于建筑、工业和交通等领域。让我们展望自动控制系统在未来的 应用前景。
结束语
通过本课程的学习，我们总结了暖通空调自动控制的基本原理和常见的控制 方式，并展望了自动控制系统在未来的应用前景。感谢大家的参与！
二、传统பைடு நூலகம்制方式
传统控制方式是指使用传统的手动方式进行控制，如人工调节开关、阀门等。 然而，传统控制方式存在一些缺陷，我们将一一介绍。
三、自动控制系统的基本原理
自动控制系统由多个组成部分构成，包括传感器、执行器、控制器等。同时， 自动控制系统遵循一定的基本原理来实现自动调节。
四、常见的自动控制方式
暖通空调系统的自动化控制技术
暖通空调系统的自动化控制技术摘要：暖通空调是人们在现代化生活中常用的机电设备，可以在很大程度上改善人们的生活条件。
目前，很多暖通空调系统在运行当中都可以保持一定的稳定性和安全性，但是总体性能还是存在欠缺。
基于此，建设施工单位开始采用自动化控制技术优化暖通空调系统的性能，在提高系统安全操作的同时减轻人力投入，达到新时期的经济和科学技术发展要求。
文章主要通过分析暖通空调系统自动化控制的方式和技术，对优化技术应用效果的措施进行简要的探讨。
关键词：暖通空调；系统运行；自动化控制技术前言：随着科学技术迅速发展，我国现代化社会经济水平不断提升，人们的生活品质有了很大程度的改善，空调也开始走进了千家万户。
在空调初始应用于日常生活当中时，很多人被高昂的价格劝退，不过在近几年技术发展越发迅速的时期，暖通空调的性能逐渐多样化，人们也有了购买这类设备的能力。
为了改善暖通空调系统的运行效果，有关单位就可以加强对自动化控制技术的应用及普及，通过改良现有的技术形式，给人们带来更好的体验。
1.暖通空调自动控制系统的控制方式目前，暖通空调自动控制系统的控制方式主要有DDC控制、继电器控制及PLC控制三种方式。
DDC控制方法的体现需要以多种数字化技术的应用作为基础，在室内温度发生改变时，就可以利用暖通空调系统对参数进行有效控制和调节，起到优化室内温度并且降低能耗的作用。
继电器作为一种用电流控制开关的装置，在系统运行的过程中，可以实现对不同的电流和流量大小的有效分析，从而轻松实现系统控制目标。
在暖通空调系统运行当中，小电流需要着眼于大电流控制之上，技术人员可以通过时间继电器、中间继电器等方式实现延时和流量切换等功能。
PLC控制在暖通空调系统自动化控制中的应用相对来说比较广泛，其可以在传统的顺序控制器基础上体现新的工业控制装置的特点，以组建远程控制系统的方式为主，提高系统运行的可靠性，还能够体现编程容易、通用性好等优点。
1.暖通空调系统的自动化控制技术分析1.流程自动控制技术虽然传统的暖通空调系统自动化控制技术可以在一定程度上实现对系统的有效控制，但是不符合新时期的暖通空调系统建设发展要求。
暖通空调系统自动化课程设计
暖通空调系统自动化课程设计1. 概述暖通空调系统自动化技术是现代智能建筑中不可或缺的环节。
本课程设计通过对暖通空调系统自动化的介绍、实验设计及实验操作等环节的学习，提升学生自动化控制系统设计、调试和运行的能力。
2. 课程学习目标学生通过本课程的学习，应该能够掌握：•暖通空调系统自动化控制系统原理和基本知识。
•暖通空调系统自动化控制方案设计方法。
•暖通空调系统自动化控制器配置、编程及调试方法。
•暖通空调系统自动化控制实验操作方法。
3. 课程内容本课程包括以下内容：3.1 暖通空调系统自动化控制系统原理和基本知识•静态图形和符号规范。
•算法图解和逻辑实现。
•暖通空调系统自动化控制系统的软件和硬件配置。
•自动化控制器编程和调试技术。
3.2 暖通空调系统自动化控制方案设计方法•系统设计重要性介绍。
•系统控制原则和策略讲解。
•系统控制器方案设计。
•系统调试过程介绍。
3.3 暖通空调系统自动化控制器配置、编程及调试方法•PLC常见模块介绍（输入模块、输出模块、计数模块、模拟量模块和通讯模块）。
•常用PLC编程语言介绍。
•自动化控制器调试技术。
3.4 暖通空调系统自动化控制实验操作方法。
•实验室硬件环境介绍。
•实验项目介绍。
•实验流程讲解。
4. 实验设计与操作以某航空机场的空调系统为例，具体设计如下：4.1 实验项目1.温度传感器检测机场大厅内室温，调节风机控制机场大厅内空气循环。
2.机场大厅内湿度传感器检测机场大厅内相对湿度，调节空气加湿类控制。
3.检测所有航站楼内外温度，制定智能化“取暖”计划。
4.2 实验流程1.设计与安装传感器与系统之间的传输协议：使用modbus协议，使用RTU方式进行通讯。
（软件平台使用：目前主流的第三方modbus测试工具如Modscan、Modscan32、Comtest、PDU等）。
2.空气循环控制：设计算法对温度传感器检测到的值进行控制，控制机场大厅内的空气流通。
（软件平台使用：Siemens S7-200 PLC）。
暖通空调的自动控制(共8张PPT)
▣ 暖通空调〔HVAC〕
■ 传感器输入/输出示意图
驾驶员操作
温度选择 自动设定 环境条件
冷却液温度
环境温度
蒸发器温度
车内温度
太阳辐射
车辆信息 车速信号
控制
控制 模块 〔空 调面 板〕
输出
功率晶 体管
鼓风机转速 控制
混合风门 电机
空气流 向风门
电机
进气通 道风门
电机
发动机 ECU
温度控制
自动控制：连续可变控制 1、强力制冷控制
模式、空气流向模式、压缩机请求
当发动机温度很低时为了防止强冷风吹到乘客，鼓风机电机设定到低档，〔当水温超过设定值或者分钟以后，运行自动〕。
▣ 暖通空调〔HVAC〕
:如果温度设置到最低水平〔Lo〕或最高水平〔Hi〕，系统也会进入最大冷却或最大加热模式。
▣ 暖通空调〔HVAC〕
▣ 暖通空调〔HVAC〕
1、 环境温度低的情况下： 当发动机温度很低时为了防止强冷风吹到乘客，鼓风机电机设定到低档，风向模式设定 到“除霜〞〔当水温超过设定值或者分钟以后，运行自动〕。
风速控制
自动控制
除霜
吹脚
除霜/吹脚
0
20 56 冷却液温度〔℃〕
2、环境温度高的情况下
当环境温度、进气温度超过〔35℃〕时，为了防止热风吹到乘客，吹风模式设定到“除霜〞5秒钟
Байду номын сангаас
2、通过车1速、进强行空力气制选择冷模控式制控制
▣ 暖通空调〔HVAC〕
1、 光线强度补偿：在光线较强的情况下，将鼓风机转速提高。
根本设定为根“外本循设环定〞为模“式，外但循是环如〞果模强式烈，要但求冷是却如，果那强么烈空要气求模冷式改为“内循环〞模式。
暖通空调系统的自动化控制简述
暖通空调系统的自动化控制简述摘要：暖通空调系统的自动化控制，主要应用在冷热源系统、热力系统、冷却水系统、空气处理系统、新风机组控制几个方面。
在温度调节的房间设置传感器，将其与控制器相连，实现自动化启停相应设备的操作，由此达到调节温、湿度的目的。
关键词：暖通空调系统；自动化控制前言：随着经济的高速发展，空调已经走进了千家万户，不过，自动化技术在空调的领域并没有普及得很全面，普遍存在着价格偏高的现象，使人们望而却步。
此外，很多用户对于空调的使用并没有很了解，对其使用方法也没有进行彻底的研究，所以即便是购买了有着自动化功能的空调，其在生活中也不能将这个功能发挥出来，达不到研发人员期望的效果。
要想让暖通空调发展和创新，就必须对于现有的技术进行改良，并对暖通自动化技术进行普及。
１基于建筑节能采用的自动化控制算法近几年，我国加大了对暖通空调系统自动化控制的研究力度，并将相应理论应用到实践中，其中研究理念和应用主要集中在节能这一方向，在不影响空调系统冷、暖气输送的前提下，最大程度减少能源消耗。
对空调系统的自动化控制，尝试采用模糊控制的方式，通过仿真对比空间内的温度变化规律，实现自动化调节空调系统输送温度；尝试采用神经网络控制，将自适应神经网络预测控制技术应用到自动化控制中，把温度变化情况反馈给空调控制器。
2暖通空调自动化技术发展的现状虽然现在在大力发展空调以及自动化技术相结合，但我国现有的空调自动控制的水平远远达不到国际水平，从中不难看出：由于空调自动化技术是两个专业相互融合的产物，所以很多空调设计的公司只停留在对于空调设计上面不懂得如何进行自动化控制，又有很多的自动化控制的公司不懂得如何设计空调。
我国的这种现象就导致暖通空调的自动化现象越难发展，两个方面的企业最后就会放弃发展进行随意的融合研究，是暖通空调自动化技术的结合停滞不前。
3暖通空调的自动化技术出现的问题3.1设计员工的专业素质普遍较低空调的使用和地域性的气候有很大的关系，所以在进行设置空调时很多技术人员也是根据每个地方的气候差异进行设计。
暖通空调自动控制系统培训资料
是暖通空调自动控制系统的核心，接收来自传感器的信号，根
据预设的程序和控制逻辑，输出控制指令。
分散控制器
02
用于控制各个分散的设备或系统，接收来自中央控制器的指令，
根据指令输出控制信号。
可编程逻辑控制器（PLC）
03
是一种可编程的控制器，能够实现复杂的控制逻辑，广泛应用
于工业控制领域。
执行器
电动阀
根据控制器的指令调节水路或气 路的流量，实现温度和湿度的控
特点
自动化、智能化、高效节能、安 全可靠。
系统组成与工作原理
系统组成
主要包括传感器、执行器、控制器、人机界面等部分。
工作原理
传感器负责采集室内外温度、湿度、空气质量等参数，并将数据传输给控制器；控制器根据预设的程序和参数， 通过执行器对空调系统进行调节，以达到设定的舒适度和节能目标；同时，人机界面可以实时显示系统运行状态 和参数，方便用户进行监控和管理。
能减排。
系统集成与优化
跨区域、跨领域集成
将暖通空调系统与其他建筑系统（如电力系统、给排水系统等） 进行集成，实现跨领域协同优化。
集成控制平台
建立统一的集成控制平台，实现对暖通空调系统的集中监控、管 理和调度。
系统性能优化
通过系统集成和优化，提高暖通空调系统的整体性能，降低运行 成本和维护难度。
THANKS
VS
详细描述
通过采集室内外压力传感器数据，自动控 制系统根据预设的压力范围和调节算法， 调节新风量或排风量的输出量，以实现室 内压力的稳定。同时，系统还会根据室内 外压力差、人员活动等因素进行自适应调 节，以实现节能效果。
空气质量控制
总结词
空气质量控制是暖通空调自动控制系统中的 重要控制策略之一，主要目的是保持室内空 气的新鲜度和舒适性。
第四章 执行器
数字式调节阀是 一种位式的数字执行 机构。 由一系列并联安装 而且按二进制排列的 阀门所组成。
图4-15
8位数字式调节阀控制原理图
第四节 调节阀的流量特性
4.4 调节阀的流量特性
调节阀的流量特性：是指介质流过调节阀的相对流量与调节
阀的相对开度之间的关系，即
Q l f( ) Q max l max
建筑设备自动控制原理
第四章 执行器
第四章 执行器
4.1 引言
4.2 执行器
4.3 常见调节阀的结构类型 4.4 调节阀的流量特性
4.5 调节阀的流通能力及阀门口径的选择
4.6 调节阀流量特性的选择
第一节 引言
4.1 引言
执行器将调节器来的控制信号变成调节量，作用在被控 对象上。 执行器由执行机构和调节机构组成 。
串联管道时调节阀的工作流量特性（以Q100作参比值）
4.4 调节阀的流量特性
工作流量特性
（2）直通调节阀的并联工作流 量特性 <1>.调节阀两端压力恒定； <2>.调节阀的流量特性受并 联的旁路阀的开启程度影响。 图4-23 管道并联
4.4 调节阀的流量特性
工作流量特性 （3）三通调节阀的工作流量特性 当每一分路中存在阻力降时（如管道、设备、阀门）， 其工作流量特性与直通调节阀串联管道时一样。
三通调节阀的流量特性
及数学式均符合前述直通调
节阀的理想特性的一般规律。
图4-20 三通调节阀的理想流量特性曲线 （R＝30）（阀芯开口方向相反） （1）直线；（2）等百分比；（3）抛物线
4.4 调节阀的流量特性
工作流量特性
（1）直通调节阀的串联工作流量特性
(暖通空调系统自动化)第一章暖通空调系统自动化概述
第三节 暖通空调自动化系统的组成
人工调节
炉膛负压人工调节示意图
自动调节示意图
自动控制系统
自动控制技术的发展已经有了近百年 的历史，不管多么复杂的系统都是由简单 系统组成的，只要我们理解了简单控制系 统的原理，复杂控制系统只是简单系统的 堆砌与组合，掌握并不是很困难。
暖通空调自动化系统的分类
第一章 暖通空调系统自动化概述
第一节 暖通空调与自动化的关系
暖通空调与自动化是不可分的
Air conditioning本身就是动态调节的意思
根据舒适度和节能的要求，采取措施调节 进入采暖房间的热水的流量，这就是控制 如果采用的是自力式温控阀来进行调节就 是自动控制
冷冻站的冷水循环水系统、冷却水系统、 管网定压系统等都离不开自动控制
按暖通空调系统的功能分 按有没有控制功能分 按被控对象的复杂程度分 按有没有数字控制分
按暖通空调系统的功能分
供热控制系统 空调控制系统 通风及防排烟控制系统 燃气输配控制系统等
按有没有控制功能分
1. 监测系统 这类系统只是对暖通空调系统运行的参数进 行采集、测量、传送和显示，并把这些数据提供 给有关人员，并不对运行参数进行控制，也叫做 只监不控。 2. 监控系统 这类系统除了对系统运行的参数进行采集、 测量、传送和显示外，还有专门的装置和设备以 及相应的方法对运行参数进行控制，也叫做又监 又控。
5. 能够根据暖通空调自动化系统运行的数据分析系统运行情况 的优劣；能够查找系统运行故障；能够分析暖通空调系统能源消耗状 况，找出不合理能耗的原因并提出改进的措施。
第一章 结束
2. 能够准确、全面的提出暖通空调系统需要检测和控制的运行 参数和运行设备状态参数的类别、指标、数量和控制策略。并且以任 务书的形式进行表述和提交；
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3、信号值 模拟量执行机构的选择，要考虑信号制式的选择，要与控制器模拟输出信号 相一致。通常可以采用的信号制式有0-10V DC、2-10V DC、4-20mA DC等。
工作温度的考虑
阀门资料中一般也提供该阀所适用的流 体温度，只要按要求选择即可。常用阀门的 允许工作温度对于空调冷、热水系统都是适 用的。
调节阀流量特性的选择
1. 从控制系统的品质出发，选择阀的工作特性。
热水加热器的静特性
蒸汽加热器的静特性
调节阀流量特性的选择
2. 根据调节阀的希望工作特性选择阀的流量特性。
调节阀电动执行机构的选择
要注意以下几点： 1、模拟量与数字量 选择执行机构，首先要清楚该执行机构所配合的调节阀是做何用途。如果该
阀门是用于连续调节，例如水系统中通过调节电动两通阀的开度来调节空调机组 的供热量或供冷量，需要阀门的开度在一定范围内可以连续变化，这时候就需要 采用模拟量的执行机构。
如果该阀门只是用于两位式控制，即只有开/关两个状态，例如在水系统中 风机盘管二通阀只是通过阀的开闭来控制风机盘管的换热量，与它们配合的都是 数字量的执行机构。
单向可控硅
单向可控 硅的单向导通 功能，多用于 直流大电流场 合。在交流系 统中常用于大 功率整流回路。
双向可控硅
这种可控硅具有双向导通功能。其通断状态由控制极G决定。 在控制极G上加正脉冲(或负脉冲)可使其正向(或反向)导通。这 种装置的优点是控制电路简单，没有反向耐压问题，因此特别 适合于作交流无触点开关使用。
第四章 暖通空调自动控制常用执行器
执行机构和调节机构
第一节 调节阀的种类和结构
电磁阀
电动二通阀
电动蝶阀
连续控制调节阀
电动调节阀
调节阀的结构形式
直通单座阀
直通双座阀
阀芯位移与流通面积的关系
三通调节阀
三通阀的旁路调节关系
第二节 调节阀的特性
调节阀的工作原理
P1V1
P2V2
h1
p1 g
v12 2g
h2
p2 g
v22 2g
hF
h1 h2
hF
p1 p2 g
hF
v2 2g
p1 p2 v2
g
2g
v1 v2
v 1 2( p1 p2 )
Q vA
Q A 2( p1 p2 )
C A 2
Q C ( p1 p2 )
阀杆受到的不平衡力
Ftl
P1
4
d
2 g
P2
4
(d
2 g
到调节作用了。快开特性的调节阀适用于要求迅 速启动的场合
抛物线流量特性
dQ
1
Qmax dl
K
Q Qmax
2
L
Q Qmax
1 R
1 (
R
1)
l L
2
这种阀的性能特性介于直线性和等百分比型之间
流量特性的数学表达式和计算公式源自各种开度下的相对开度和相对流量
调节阀的理想流量特性曲线
不同流量特性阀芯形状
d
2 s
)
4
(d
2 g
P
d
2 s
P2
)
调节阀最大允许工作压差
Pmax
Pv
ds dg
2
P2
Pv 厂家样本中所列的允许使用压差
调节阀的可调比
R Qmax Qmin
Rt
Qmax Qmin
Cmax Cmin
调节阀的理想流量特性
Q Q max
f (Ll )
在理想情况下，假设调节阀的压降不随阀的开度和 流量而变化的情况，因而得到的相对流量和相对开度之 间的关系，称为称理想流量特性。它是由阀芯形状决定
P1min Cmax
P1max Cmin
P1min P1max
R Qmax Cmax
Qmin
Cmin
P Cmax P Cmin
Rs R
P1min P1max
P1min S P1max
Rs R S
调节阀的流通能力
调节阀流通能力的定义为： 当调节阀全开时，阀两端压差为
1X105Pa，流体密度1g/cm3，每小时流经调 节阀的流量数，以m3/h计。 例如
统的比重越小，调节阀的控制能力也就越差，也就 是当流量增加时，调节阀前后压降逐步减少，虽然 调节阀的节流面积增大了，但由于调节阀压降减少， 流量并没有按理想特性增大，而使流量增大速率变 缓。随着S的减少，即管道阻力损失增加，使系统 压差降落在管道上的部分增加，调节阀全开时的流 量减少。
结论
结论（3） 随着S值的减少，流量特性发生很大的畸
配管状态 理想特性
实际特性
S=1~1.6
直线
对数
直线
对数
S=0.6~0.3
直线
直线或接 近快开
对数
对数或接 近直线
S＜0.3 不宜调节 不宜调节
双位控制阀门口径选择
只用双位控制即可满足要求的场所（如 大部分建筑中的风机盘管所配的两通阀以及 对湿度要求不高的加湿器用阀等），无论采 用电动式或电磁式，其基本要求都是尽量减 少阀门的流通阻力而不是考虑其调节能力。 因此，此时阀门的口径可与所设计的设备接 管管径相同。
第四节 电动风量调节阀
风阀的结构与原理
叶片角=0°
叶片角=a
叶片角=90°
风 道
全开
风 道
半开
风 道
全关
风门
叶片
风阀执行机构
风阀执行器扭矩的计算
设图示的平行叶片风阀尺寸 为A＝1.2米，B＝2.4米，则总面积F ＝1.2米×2.4米＝2.88平方米；
风阀在测试条件下（静压＝ 500Pa，面风速＝5米/秒），每平方 米风阀面积所需的扭矩值为10牛顿/ 平方米；
则风阀执行机构需要提供的扭 矩为：10牛顿/平方米×2.88平方米 ＝28.8牛•米。
在实际选型中，还要考虑现场 的环境温度，电压，空气流速和压 力的变化影响，有必要在计算值基 础上乘以一个安全系数。
第五节 电气执行器
光电隔离器
光电隔离器由GaAs红外发光二极管和光敏三极管组成。当发 光二极管有正向电流通过时，即产生人眼看不见的红外光，其光谱 范围为700-1000 nm。光敏三极管接收光以后便导通。
的时候，流量变化的绝对值小；在大流量时，流 量变化的绝对值大。所以它在小流量时工作平稳， 在大流量时工作灵敏，适用于要求负荷变化大的 场合。
快开流量特性
dQ Qmax dl
Q 2
K
Qmax
L
1
Q Qmax
1 R
1 (R2
1)
l 2 L
快开流量特性调节阀的阀芯形状为平板式，
阀的有效行程在d0/4（d0为阀座直径）以内，当行 程再增大，阀的流通面积就不再增加了，便起不
交流型过零型 SSR
过零型必须在负载电源电压接近零且输入控制信号有 效时，输出端负载电源才导通。而当输入的控制信号撤消 后，流过双向可控硅负载电流为零时才关断。
输出信号波形
SSR控制单向交流控制电动机
改变交流电动机通电绕组，即可控制电动机的旋转方 向。例如用它控制流量调节阀的开和关，从而实现控制管 道中流体流量的目的。
的。
直线流量特性
dQ Qmax K dl L
Q (1 1 ) l 1
Qmax
RL R
直线特性调节阀的特点使得小流量调 节时调节作用过于灵敏，不易稳定，大流 量时又太迟钝，调节效果不明显。
等百分比流量特性
dQ
Qmax dl
K (Q / Qmax )
L
l 1
Q / Qmax R L
它的放大系数随行程增大而增大。在小流量
变，成为一系列向上拱的曲线。理想的直线 特性趋向于快开特性，理想的等百分比特性 趋向于直线特性，使小开度时放大系数增大， 大开度时放大系数减少。S值太小时将严重影 响自动调节系统的调节质量。在实际使用中， 通常要求S值不低于0.3～0.5。
调节阀的实际可调比
Rs
Qmax Qmin
Cmax
Cmin
继电器输出技术
当感应电压与Vc之和大于晶体管T的集电结反向电 压时，晶体管T有可能损坏。加入二极管D后，继电器 线圈产生的感应电流由二极管D流过，因此，不会产生 很高的感应电压，因而使晶体管T得到保护。
直流型固态继电器输出技术
固态继电器(Solid State Relay)简称SSR。它是用晶 体管或可控硅代替常规继电器的触点开关，而在前级把 光电隔离器融为一体，因此，固态继电器实际上是一种 带光电隔离器的无触点开关。
(l)直线特性阀芯; (2)等百分比特性阀芯; (3)快开特性阀芯; (4)抛物线特性阀芯; (5)等百分比特性阀芯(开口形); (6)直线 特性阀芯(开口形)
三通调节阀的理想流量特性
调节阀的工作流量特性
串联管道时调节阀压差的变化
阀权度
P P1 Pi P1 P2
S P1m P1m P P1m P2m
有一台C值为25的直通调节阀，当阀两 端压差为1X105Pa，每小时能流过的水量是 25m3。
液体流通能力的计算公式
C 316Q 316Q 316G
P1 P2
P
(P1 P2 )
第三节 调节阀的选择
阀门功能的考虑
三通阀与两通阀具有不同功能，因而也有着 不同的使用场所。当水系统为变水量系统时， 应采用两通阀；当水系统为定水量系统时， 应采用三通阀。