洁净厂房空调自控系统方案分析

空调自控系统方案

一、前言

1、洁净厂房空调系统相关规范

随着经济的发展和生活水平的提高，目前在电子、制药、食品、生物工程、医疗等领域对洁净间的要求越来越高，洁净技术也随之发展起来。它综合了工艺、建筑、装饰、给排水、空气净化、暖通空调等各方面的技术。按照中华人民共和国标准GB50073-2001《洁净厂房设计规范》，其与空调系统相关的主要技术指标为：

A、空气洁净度

空气洁净度分级标准：ISO14644-1（国际标准）

B、温、湿度

（1）满足生产要求；

（2）本项目温、湿度要求为：

C、洁净室正压

洁净室必须维持一定的正压。不同等级的洁净室以及洁净区与非洁净区之间的压差，应不小于5Pa，洁净区与室外的压差，应不于10Pa.。

此外，还有对于风量，风速等的技术要求。总之，洁净间的各项指标都非常严格，因此，对其进行精确的控制就成为必要。

2、洁净室空调自控的意义

在现代工业厂房中，空调系统设备较多，自动化管理是使其安全工作并良好运行的重要保证。同时，空调的能源消耗一般占总能源消耗的40％以上，因此空调节能是节能的重要手段。对洁净室而言，更是如此。采用空调自控产品，会产生下列一系列优点：

A、先进性和实用性

空调自控管理系统建设于信息时代，系统方案与当前科学技术高速发展的潮流相吻合。系统总体结构定位于高起点、开放式、模块化，从而建设一个可扩展的平台，保护前期工程与后续技术的衔接。

液晶触摸屏显示，可以显示温度、湿度、蒸汽及冷凝水温度，压差显示。并且可以直接在屏幕上做调解及各项设置，方便快捷。

B、可靠性

系统每天24小时连续工作，局部设备故障不会影响整个系统的正常运行，也不会影响其它智能化子系统的正常运行。关键的系统部件对故障容错和数据备份应提供相应的解决措施。

C、经济性

系统选用的设备及其系统，是以现有成熟的设备和系统为基础，以总体目标为方向，局部服从全局，力求系统在初次投入和整个运行生命周期内获得最佳的性能价格比。

D、易维护性

系统中需要监视和监控的设备品种繁多，而且位置分散，要保证日常系统正常工作、可靠运行，系统必须具有高度可靠的可维护性和易维护性。做到所需人员少，维护工作量小，维护强度弱，维护费用低。

E、开放性和可扩展性

系统采用国家和国际标准及规范，兼容不同厂家、不同协议的设备和系统。采用符合工业标准的操作系统、网络技术、相关数据和图形系统。各子系统可方便进出总系统，同时具有开放接口，以便用户进行二次开发。

3、洁净室空调控制系统功能简介

按照本项目，本次以美国HONEYWELL公司生产的Excel5000控制器为例，做设计分析。美国HONEYWELL公司生产的Excel5000特别适合应用于洁净间如手术室，洁净厂房的空调控制，依照《洁净室施工验收规范》，《洁净厂房设计规范应》，《采通风与空气调节设计规范》等国家标准，并综合考虑上述各系统的内在联系，我们以Excel20为核心构建了较完整的洁净间空调自控系统，它具备恒温恒湿比例积分控制、室内远程启停空调、室内温度设定、关键故障（火灾）报警及联锁、非关键故障（滤网堵塞/送风过热）报警及联锁、夏季防止送风凝露/冬季防冻、开机顺序和连锁、自定义启停时间程序等特点。

二、洁净间空调自控系统构成

1、模拟仪表自动控制

模拟控制仪表由于其理论成熟、结构简单、投资少、易于调整等因素，过去在空调、冷热源及给排水等系统中得到广泛应用。一般模拟控制器为电气式或电子式，只有硬件部分，无需软件支持。因此，在调整、投运过程中比较简单。其组成一般为单回路控制系统，只能适用于小规模空调系统。从发展趋势来说，己经较少采用，在此不作进一步说明。

2、计算机控制系统

由于计算机枝术、控制技术、通信技工及图像技术的发展，使微计算机控制技术在制冷空调自动控制的应用愈来愈普遍。传统控制系统在引入微计算机后，就可以充分利用计算机的强大算术运算、逻辑运算及记忆等功能，运用微机指令系统，编制出符合控制规律的软件。微机执行

这些程序，就能实现被控参数的控制与管理，如数据采集和数据处理等。计算机的控制过程可归纳为实时数据采集、实时决策和实时控制三个步骤。这三个步骤不断地重复进行就会使整个系统按照给定的规律进行控制、调节。同时，也对被控变量及设备运行状态、故障等进行监测、超限报警和保护，记录历史数据等。应该说，计算机控制在控制功能如精度、实时性、可靠性等方面是模拟控制所无法拟控制所无法比拟的。更为重要的是，由于计算机的引入而带来的管理功能（如报警管理，历史记录等）的增强更是模拟控制器根本无法实现的。因此，近年来，在制冷空调自动控制的应用上，尤其在大中型空调系统的自动控制中，计算机控制已经占主导地位。

A、直接数字控制

所谓直接数字控制是以微处理机动为基础、不借助模拟仪表而将系统中的传感器或变送器的输出信号直接输入到微型计算机中，经微型计算机按预先编制的程序计算处理直接驱动执行器的控制方式，简称DDC（Direct Digital Control），这种计算机称为直接数字控制器，简称DDC控制器。DDC控制器中的CPU运行速度很快，并且其配置的输入出端口（I/0）一般较多。因此，它可以同时控制多个回路，相当于多个模拟系统，具有价格比高等特点。

B、集散型控制系统

集散型控制系统Total Distributed System缩写为TDS。与过去传统的计算机控制方法相比，它的控制功能尽可能分散，管理功能尽可能集中。它是由中央站、分站、现场传感器与通信通道连接起来。分站就是上述以微处理为核心的DDC控制器。它分散于整个系统各被控设备的现场，与现场的传感器及执行器等直接连接，实现对现场设备的检测与控制。中央站实现集中监控和管理功能，如集中监视、集中启停控制、集中参数修改、报警及记录处理等。可以看出，集散型控制系统的集中管理功能由中央站完成，而控制与调节功能由分站即DDC控制器完成。

三、洁净室空调自控系统的实现

1、空气净化

一般的洁净室空间系统中，空气化处理采用空气过滤器。通常情况下，安装初效过滤器和中效过滤器后，空气洁净度可以达到100000级。而对于的超净要求的洁净间还应安装高效过滤器。这样，空气洁净度可以达到更高（如100级甚至更高）。过滤器长期使用时，滤料上沉附的灰尘将慢慢增加，这样会增大气流阻力，影响整个空调系统的运行。因此，工程上应对过滤器的气流阻力变力进行自动检测和报警。通常采用差压法测量过滤器前后的压差Pd,并将此差压信号进行显示和根据设定的差压限值报警，以便及时清理或更换。

2、温度控制