CN104102139A - 一种变风量空调控制***的仿真平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变风量空调控制***的仿真平台，包括：电脑（1）、数据模拟采集器（2）、10路0-10V输出模块（3）、10路0-20mA输出模块（4）、20路继电器常开常闭模块（5），10路模拟信号采集模块（6）、通讯模块（7）和智慧控制器（8）。仿真平台模拟变风量空调***的各种传感器信号，这些“真实”的信号是动态变化的，控制***根据这些真实的传感器信息模拟空调***的运行，输出控制信号给仿真平台，仿真平台记录控制***的运行结果，为工程师提供优化控制的“实测”数据，工程师可以在实验室完成变风量空调的调试，大大缩短了实际工程的调试周期，设计效果提前预知，排除了各种不确定性因素，避免了设计上的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于空调领域，涉及一种中央空调控制***的仿真装置，特别是涉及一种变风量空调控制***的仿真平台。
背景技术
中央空调控制***在现代化的今天越来越重要，特别是空调的节能运行，优化控制越来越被人们所重视，变风量空调是中央空调***中控制最复杂的一种，其中协调控制和优化控制是空调***控制中最重要的一环。然而变风量空调***基本都是根据建筑特点、甲方的需求量身打造的，很少有完全相同的***。变风量空调***的控制优化基本是在现场边调边试，因此调试周期长，调试的费用很高。甚至在调试过程中发现设计中存在缺陷，难于达到设计目标，需要重现返工，配置设备，造成较大的损失，以至于耽误了工期等。本发明的宗旨在于提供一种变风量空调***的仿真平台，通过仿真平台模拟工程中的各种传感器信号，这些“真实”的信号是动态变化的，控制***根据这些真实的传感器信息模拟空调***的运行，输出控制信号给仿真平台，仿真平台记录控制***的运行结果，为工程师提供优化控制的“实测”数据，工程师可以在实验室完成变风量空调的调试，大大缩短了实际工程的调试周期，设计效果提前预知，排除了各种不确定性因素，避免了设计上的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变风量空调控制***的仿真平台，该变风量空调控制***的仿真平台提供变风量控制***所需传感器的模拟信号，仿真对象（智慧控制器）接收这些动态变化的“传感器”信号，根据约定的控制策略动作，动作结果直接输出给仿真平台，仿真平台记录整个过程的动作曲线，并与预设的曲线比较，以此判断控制是否正确，也可以根据仿真对象的运行曲线，调整运行参数和控制策略，达到优化控制的目的。仿真对比空调***的各种运行模式所消耗的能量，在保证空调舒适性的前提下找出最佳的节能运行模式。
本发明公开了一种变风量空调控制***的仿真平台，包括：电脑、数据模拟采集器、10路0-10V输出模块、10路0-20mA输出模块、20路继电器常开常闭模块，10路模拟信号采集模块、通讯模块和作为仿真对象的智慧控制器；所述电脑与数据模拟采集器通过USB接口连接，数据模拟采集器分别与10路0-10V输出模块、10路0-20mA输出模块、20路继电器常开常闭模块，10路模拟信号采集模块和通讯模块电连接，智慧控制器分别与10路0-10V输出模块、10路0-20mA输出模块、20路继电器常开常闭模块，10路模拟信号采集模块和通讯模块电连接。
仿真平台的仿真软件模拟提供给仿真对象所需要的传感器信号，所有的传感器信号如真实的***一样是动态变化的。
仿真平台的仿真软件通过数据模拟采集器采集仿真对象所发出的控制信号，与预先设定的曲线比较，判断仿真对象的控制效果，根据运行结果修正仿真对象的软件，达到优化控制的目的。
其中，由10路0-10V输出模块中的两路来采集模拟温湿度传感器的信号，温湿度传感器用于测量室内的温度和湿度指标；
由10路0-10V输出模块中的一路来采集模拟二氧化碳传感器的信号，二氧化碳传感器用于测量回风空气品质的一个重要参数；
用10路模拟信号采集模块中的一路来采集模拟回风管电动调节阀的信号，回风管电动调节阀用于调节回风风量大小；
用10路模拟信号采集模块中的一路来采集模拟新风管电动调节阀的信号,新风管电动调节阀用于调节新风风量大小；
用20路继电器常开常闭模块的一路来采集模拟压差开关的信号，压差开关通过检测过滤网两侧风压大小判断过滤网是否堵塞；
用10路模拟信号采集模块中的一路来采集模拟水管电动调节阀的控制信号，水管电动调节阀用来调节水流大小从而改变送风温度；
用20路继电器常开常闭模块的一路来模拟水管电动开关阀，水管电动开关阀控制加湿器的水流通断，根据温湿度传感器的采样值来判断是否需要送风加湿;
由10路0-10V输出模块中的一路来模拟变频器，变频器用来控制风机的风速，从而调节送风量风压；
由10路0-10V输出模块中的一路来模拟风管温度传感器，风管温度传感器是检测送风温度的；
由10路0-10V输出模块中的一路来模拟风管压力传感器，风管压力传感器是检测送风风压的；
由通讯模块来模拟传送房间风量控制装置和室内温控器的信号。
其中，温湿度传感器的输出信号为两路0-10V信号；二氧化碳传感器的输出信号为0-10V信号；回风管电动调节阀由0-10V的控制信号来控制；新风管电动调节阀由0-10V控制信号来控制；水管电动调节阀由0-10V控制信号来控制的；变频器的控制信号是0-10V；风管温度传感器的输出信号为0-10V信号；风管压力传感器的传感器输出信号为0-10V信号。
本发明还公开了采用上述变风量空调控制***的仿真平台进行仿真的方法，包括如下步骤：
1）将仿真装置的各个部分与RC08智慧控制器电连接；
2）在智慧控制器上设置送风温度、送风风压、室内湿度、室内温控器温度、压差、室内二氧化碳浓度；
3）调节仿真装置，使达到各个模拟值;
4）进行仿真模拟。
其中，
41) 进行送风风压模拟，设定送风风压，仿真装置接收到的智慧控制器调控变频器的信号逐步变大或变小，同时模拟风管压力传感器的信号也逐步变大或变小，达到平衡时为设定值，电脑实时记录智慧控制器调控变频器的信号和模拟风管压力传感器的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明智慧控制器的控制程序可能有问题。
42）送风温度模拟：设定送风温度，接收到的智慧控制器调控水管电动调节阀的信号逐步变大或变小，同时模拟风管温度传感器的信号也逐步变大或变小，达到平衡时为设定值，电脑实时记录智慧控制器调控水管电动调节阀的信号和模拟风管温度传感器的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明智慧控制器的控制程序可能有问题。
43）室内湿度模拟调控：设定室内湿度，接收到的智慧控制器调控水管电动开关阀的信号为开或关，同时模拟温湿度传感器的湿度信号逐步变大或变小，达到平衡时为设定值，电脑实时记录智慧控制器调控水管电动开关阀的信号和模拟温湿度传感器的湿度信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明智慧控制器的控制程序可能有问题。
44）新风调控模拟：设定室内二氧化碳浓度，接收到的智慧控制器调控新风管电动调节阀的信号逐步变小或变大，同时模拟回风二氧化碳浓度传感器的信号也逐步变大或变小，达到平衡时为设定值，电脑实时记录智慧控制器调控新风管电动调节阀的信号和模拟回风二氧化碳浓度传感器的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明智慧控制器的控制程序可能有问题；
45）变静压模拟调控：通过仿真装置的通讯模块为智慧控制器送房间风阀开度为50%，接收到的智慧控制器调控变频器的信号逐步变小，同时模拟风管压力传感器的信号也逐步变小，直到风阀开度为85%，电脑实时记录智慧控制器调控变频器的信号和模拟风管压力传感器的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明智慧控制器的控制程序可能有问题。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种变风量空调控制***的仿真平台模拟变风量空调***的各种传感器信号，这些“真实”的信号是动态变化的，控制***根据这些真实的传感器信息模拟空调***的运行，输出控制信号给仿真平台，仿真平台记录控制***的运行结果，为工程师提供优化控制的“实测”数据，工程师可以在实验室完成变风量空调的调试，大大缩短了实际工程的调试周期，设计效果提前预知，排除了各种不确定性因素，避免了设计上的缺陷。
附图说明
图1：本发明仿真平台的结构示意框图；
图2：被仿真的一种空气处理机示意图。
附图标记说明：
1.电脑； 2.数据模拟采集器，
3.10路0-10V输出模块； 4.10路0-20ma输出模块；
5.20路继电器常开常闭模块； 6.10路模拟信号采集模块；
7.通讯模块； 8.仿真对象（智慧控制器）；
11.温湿度传感器； 12.二氧化碳传感器；
13.回风管电动调节阀； 14.新风管电动调节阀；
15.压差开关； 16.水管电动调节阀；
17.水管电动开关阀 ； 18.变频器；
19.风机； 20.风管温度传感器；
21.风管压力传感器； 22.房间风量控制装置（VAVBOX）；
23.室内温控器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述。
参见图1，本发明一种变风量空调控制***的仿真平台主要包括：电脑1，数据模拟采集器2，10路0-10V输出模块3，10路0-20ma输出模块4，20路继电器常开常闭模块5，10路模拟信号采集模块6，通讯模块7和仿真对象（智慧控制器）8。使用时，电脑1与数据模拟采集器2通过USB接口连接，数据模拟采集器2分别与10路0-10V输出模块3、10路0-20ma输出模块4、20路继电器常开常闭模块5，10路模拟信号采集模块6和通讯模块7电连接。仿真对象（RC08智慧控制器）分别与10路0-10V输出模块3、10路0-20ma输出模块4、20路继电器常开常闭模块5、10路模拟信号采集模块6和通讯模块7电连接。
变风量空调的控制***根据传感器的多少、控制对象不同等变化较多，很难一一列举，这里以仿真变静压变风量控制***中RC08智慧控制器对AHU控制为例说明仿真平台的使用。
图2所示为被仿真的一种空气处理机，温湿度传感器11用于测量室内的温度和湿度指标，其输出信号为两路0-10V信号，可以由10路0-10V输出模块中的两路来模拟；二氧化碳传感器12测量回风空气品质的一个重要参数（回风的空气品质就是房间的空气品质），目的是根据回风的二氧化碳浓度（也就是房间二氧化碳浓度）来调控新风量，二氧化碳传感器12输出信号为0-10V信号，可以由10路0-10V输出模块中的一路来模拟；回风管电动调节阀13用于调节回风风量大小，是由0-10V控制信号来控制的，可以用10路模拟信号采集模块中的一路来采集这个控制信号，根据这个控制信号来判断控制是否合理；新风管电动调节阀14用于调节新风风量大小，是由0-10V控制信号来控制的，可以用10路模拟信号采集模块中的一路来采集这个控制信号，根据这个控制信号来判断控制是否合理；压差开关15通过检测过滤网两侧风压大小判断过滤网是否堵塞，可以用20路继电器常开常闭模块的一路来模拟；水管电动调节阀16用来调节水流大小从而改变送风温度，是由0-10V控制信号来控制的，可以用10路模拟信号采集模块中的一路来采集这个控制信号，根据这个控制信号来判断控制是否合理；水管电动开关阀17控制加湿器的水流通断，根据温湿度传感器11的采样值来判断是否需要为送风加湿，是一个开关量信号，可以用20路继电器常开常闭模块的一路来模拟；变频器18用来控制风机19的风速，从而调节送风量风压，变频器18的控制信号是0-10V，可以用10路模拟信号采集模块中的一路来采集这个控制信号，根据这个控制信号来判断控制是否合理；风管温度传感器20是检测送风温度的，风管温度传感器20输出信号为0-10V信号，可以由10路0-10V输出模块中的一路来模拟；风管压力传感器21是检测送风风压的，风管压力传感器20的传感器输出信号为0-10V信号，可以由10路0-10V输出模块中的一路来模拟；房间风量控制装置（VAVBOX）22和室内温控器23配合使用，用来计算、控制房间所需要的风量，其控制信息（阀位、风量、设定温度、房间温度等）通过通讯总线发送给RC08智慧控制器8，可以通过仿真装置的通讯模块7来模拟传送。
使用时把仿真装置的各个部分与RC08智慧控制器电连接（如图1），这里选择模拟夏季工况，首先在RC08智慧控制器上设置一下参数：送风温度为12℃，送风风压为200Pa，室内湿度设定为50%，室内温控器温度统一设定为26℃，压差开关设定为300Pa，室内二氧化碳浓度设定为1000PPM，调节仿真装置，使模拟温湿度传感器11的信号为50%，使模拟风管压力传感器 21的信号为200Pa，使模拟二氧化碳传感器12 的信号为1000Pa，使模拟送风管温度传感器 20的信号为12℃。
（1）送风风压模拟：把送风风压设定为250Pa，仿真装置接收到的RC08智慧控制器调控变频器8的信号，应该逐步变大（在0-10V之间逐渐变大），同时模拟风管压力传感器21的信号也逐步变大，达到平衡时为250Pa，电脑实时记录RC08智慧控制器调控变频器18的信号和模拟风管压力传感器21的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明RC08智慧控制器的控制程序可能有问题；把送风风压设定为150Pa，仿真装置接收到的RC08智慧控制器调控变频器18的信号，应该逐步变小，同时模拟风管压力传感器 21的信号也逐步变小，达到平衡时为150Pa，电脑实时记录RC08智慧控制器调控变频器18的信号和模拟风管压力传感器21的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明RC08智慧控制器的控制程序可能有问题。
（2）送风温度模拟：把送风温度设定为15℃，接收到的RC08智慧控制器调控水管电动调节阀16的信号，应该逐步变大，同时模拟风管温度传感器 20的信号也逐步变大，达到平衡时为15℃，电脑实时记录RC08智慧控制器调控水管电动调节阀16的信号和模拟风管温度传感器 10的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明RC08智慧控制器的控制程序可能有问题；把送风温度设定为8℃，接收到的RC08智慧控制器调控水管电动调节阀16的信号，应该逐步变小，同时模拟风管温度传感器 20的信号也逐步变小，达到平衡时为8℃，电脑实时记录RC08智慧控制器调控水管电动调节阀16的信号和模拟风管温度传感器 20的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明RC08智慧控制器的控制程序可能有问题。
（3）室内湿度模拟调控：把室内湿度设定为60%，接收到的RC08智慧控制器调控水管电动开关阀17的信号，应该是开，同时模拟温湿度传感器 11的湿度信号应逐步变大，达到平衡时为60%，电脑实时记录RC08智慧控制器调控水管电动开关阀17的信号和模拟温湿度传感器 11的湿度信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明RC08智慧控制器的控制程序可能有问题。
送风湿度模拟调控：把室内湿度设定为40%，接收到的RC08智慧控制器调控水管电动开关阀17的信号，应该是关，同时模拟温湿度传感器1 1的湿度信号应逐步变小，达到平衡时为40%，电脑实时记录RC08智慧控制器调控水管电动开关阀17的信号和模拟温湿度传感器11的湿度信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明RC08智慧控制器的控制程序可能有问题。
（4）新风调控模拟：把室内二氧化碳浓度设定为1200PPM，接收到的RC08智慧控制器调控新风管电动调节阀14的信号，应该逐步变小，同时模拟回风二氧化碳浓度传感器12的信号也逐步变大，达到平衡时为1200PPM，电脑实时记录RC08智慧控制器调控新风管电动调节阀14的信号和模拟回风二氧化碳浓度传感器 12的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明RC08智慧控制器的控制程序可能有问题；把室内二氧化碳浓度设定为800PPM，接收到的RC08智慧控制器调控新风管电动调节阀14的信号，应该逐步变大，同时模拟回风二氧化碳浓度传感器1 2的信号也逐步变小，达到平衡时为800PPM，电脑实时记录RC08智慧控制器调控新风管电动调节阀14的信号和模拟回风二氧化碳浓度传感器12的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明RC08智慧控制器的控制程序可能有问题。
（5）变静压模拟调控：通过仿真装置的通讯模块17为RC08智慧控制器送房间VAVBOX风阀开度为50%，接收到的RC08智慧控制器调控变频器18的信号，应该逐步变小，同时模拟风管压力传感器 11的信号也逐步变小，直到VAVBOX风阀开度为85%，电脑实时记录RC08智慧控制器调控变频器18的信号和模拟风管压力传感器21的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明RC08智慧控制器的控制程序可能有问题。
变风量空调控制***的仿真平台也可以模拟冬季工况的仿真运行，通过模拟可以知道控制***是否有问题，设计是否合理，运行过程中耗能情况等，为设计者提供优化的第一手“实测”数据。
Claims (10)
1.一种变风量空调控制***的仿真平台，包括：电脑（1）、数据模拟采集器（2）、10路0-10V输出模块（3）、10路0-20mA输出模块（4）、20路继电器常开常闭模块（5），10路模拟信号采集模块（6）、通讯模块（7）和作为仿真对象的智慧控制器（8）；所述电脑（1）与数据模拟采集器（2）通过USB接口连接，数据模拟采集器（2）分别与10路0-10V输出模块(3)、10路0-20mA输出模块（4）、20路继电器常开常闭模块（5），10路模拟信号采集模块（6）和通讯模块（7）电连接，智慧控制器（8）分别与10路0-10V输出模块（3）、10路0-20mA输出模块(4)、20路继电器常开常闭模块(5)，10路模拟信号采集模块(6)和通讯模块(7)电连接。
2.根据权利要求1所述的变风量空调控制***的仿真平台，其特征在于：仿真平台的仿真软件模拟提供给仿真对象所需要的传感器信号，所有的传感器信号如真实的***一样是动态变化的。
3.根据权利要求2所述的变风量空调控制***的仿真平台，其特征在于：仿真平台的仿真软件通过数据模拟采集器（2）采集仿真对象所发出的控制信号，与预先设定的曲线比较，判断仿真对象的控制效果，根据运行结果修正仿真对象的软件，达到优化控制的目的。
4.根据权利要求1-3任一项所述的变风量空调控制***的仿真平台，其特征在于：由10路0-10V输出模块中的两路来采集模拟温湿度传感器（11）的信号，温湿度传感器(11)用于测量室内的温度和湿度指标；
由10路0-10V输出模块中的一路来采集模拟二氧化碳传感器(12)的信号，二氧化碳传感器(12)用于测量回风空气品质的一个重要参数；
用10路模拟信号采集模块中的一路来采集模拟回风管电动调节阀(13)的信号，回风管电动调节阀(13)用于调节回风风量大小；
用10路模拟信号采集模块中的一路来采集模拟新风管电动调节阀(14)的信号,新风管电动调节阀(14)用于调节新风风量大小；
用20路继电器常开常闭模块的一路来采集模拟压差开关(15)的信号，压差开关(15)通过检测过滤网两侧风压大小判断过滤网是否堵塞；
用10路模拟信号采集模块中的一路来采集模拟水管电动调节阀(16)的控制信号，水管电动调节阀(16)用来调节水流大小从而改变送风温度；
用20路继电器常开常闭模块的一路来模拟水管电动开关阀(17)，水管电动开关阀(17)控制加湿器的水流通断，根据温湿度传感器(11)的采样值来判断是否需要送风加湿;
由10路0-10V输出模块中的一路来模拟变频器(18)，变频器(18)用来控制风机(19)的风速，从而调节送风量风压；
由10路0-10V输出模块中的一路来模拟风管温度传感器(20)，风管温度传感器(20)是检测送风温度的；
由10路0-10V输出模块中的一路来模拟风管压力传感器(21)，风管压力传感器(21)是检测送风风压的；
由通讯模块（7）来模拟传送房间风量控制装置（22）和室内温控器（23）的信号。
5.根据权利要求4所述的变风量空调控制***的仿真平台，其特征在于：温湿度传感器（11）的输出信号为两路0-10V信号；二氧化碳传感器（12）的输出信号为0-10V信号；回风管电动调节阀（13）由0-10V的控制信号来控制；新风管电动调节阀（14）由0-10V控制信号来控制；水管电动调节阀（16）由0-10V控制信号来控制的；变频器（18）的控制信号是0-10V；风管温度传感器（20）的输出信号为0-10V信号；风管压力传感器（20）的传感器输出信号为0-10V信号。
6.采用权利要求1-5任一项所述的变风量空调控制***的仿真平台进行仿真的方法，包括如下步骤：
1）将仿真装置的各个部分与RC08智慧控制器电连接；
2）在智慧控制器上设置送风温度、送风风压、室内湿度、室内温控器温度、压差、室内二氧化碳浓度；
3）调节仿真装置，使达到各个模拟值;
4）进行仿真模拟。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：
41) 进行送风风压模拟，设定送风风压，仿真装置接收到的智慧控制器调控变频器（8）的信号逐步变大或变小，同时模拟风管压力传感器（21）的信号也逐步变大或变小，达到平衡时为设定值，电脑实时记录智慧控制器调控变频器（18）的信号和模拟风管压力传感器(21)的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明智慧控制器的控制程序可能有问题。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：
42）送风温度模拟：设定送风温度，接收到的智慧控制器调控水管电动调节阀（16）的信号逐步变大或变小，同时模拟风管温度传感器（20）的信号也逐步变大或变小，达到平衡时为设定值，电脑实时记录智慧控制器调控水管电动调节阀（16）的信号和模拟风管温度传感器（10）的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明智慧控制器的控制程序可能有问题。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
43）室内湿度模拟调控：设定室内湿度，接收到的智慧控制器调控水管电动开关阀（17）的信号为开或关，同时模拟温湿度传感器（ 11）的湿度信号逐步变大或变小，达到平衡时为设定值，电脑实时记录智慧控制器调控水管电动开关阀（17）的信号和模拟温湿度传感器（11）的湿度信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明智慧控制器的控制程序可能有问题。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：
44）新风调控模拟：设定室内二氧化碳浓度，接收到的智慧控制器调控新风管电动调节阀（14）的信号逐步变小或变大，同时模拟回风二氧化碳浓度传感器（12）的信号也逐步变大或变小，达到平衡时为设定值，电脑实时记录智慧控制器调控新风管电动调节阀（14）的信号和模拟回风二氧化碳浓度传感器（12）的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明智慧控制器的控制程序可能有问题；
45）变静压模拟调控：通过仿真装置的通讯模块（17）为智慧控制器送房间风阀开度为50%，接收到的智慧控制器调控变频器（18）的信号逐步变小，同时模拟风管压力传感器（11）的信号也逐步变小，直到风阀开度为85%，电脑实时记录智慧控制器调控变频器（18）的信号和模拟风管压力传感器（21）的信号，绘制曲线，与预存在电脑内的标准曲线相比较，偏差较大时报警，说明智慧控制器的控制程序可能有问题。
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