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GMP车间洁净机组(空调过滤网)系统自动控制改造方案
资料来源:广州启绿空气过滤网制造有限公司   日期:2013-05-27   人气:   标签:空调过滤网

       GMP车间洁净机组(空调过滤网)系统自动控制改造方案,有关资料表明,采用空调自控系统后,可节约空调系统设备年运行费用10%~20%,。可以在满足系统安全运行和保证系统的各种技术指标的同时,最大限度的实现节能控制,符合日益突出的节能与环保需要。按此计算空调过滤网,空调过滤器,高效过滤器,南厂区所有的空调机组年节约运行成本应在十几万以上。

 为使此系统最佳运行,一个高素质的机电设备自控是不可缺少的,根据要求,在充分考虑系统网络结构及系统的冗余的需求下,我们设计选用美国霍尼韦尔的EBI系统,该系统包括中央操作站、DDC控制器及现场执行设备。

中央操作站将采用美国微软公司的是视窗Win2000操作系统为运行环境,EBI亦以开放式设计,能以不同的技术结合,如DDE,COM/DCOM,TCP/IP,ODBC,OPC,ACTIVETIVEX,BACNET等。

EBI的LAN网络采用符合工业标准的Ethernet,使网络之应用更广泛,其灵活性及容错性使用户完全可以信任的。

所有DDC控制器均是独立工作和配备电池。空调过滤网,空调过滤器,高效过滤器所有资料、数据及程序均不会消除。本系统的特点将会在下面详细说明。

本方案中选用美国Honeywell公司的EXCEL5000系统做为本自控系统的系统设备。

一.    现状

  扬子江药业集团南厂区各GMP车间由于建造时间早,各洁净空调系统的控制方式全部是手动调节方式,部分车间的洁净空调的送回风也没有配置变频器。和采用自动控制系统的洁净空调系统相比较,具有生产工艺环境无法随时得到保证.运行成本高.维护人员多.管理费用大等缺点。因此,有必要对其实行自动控制改造。

 

二.    改造的意义

1.  保证生产工艺环境要求

按照中华人民共和国国家标准产GB50073-01即《洁净厂房设计规范》,其与空调系统相关的主要技术指标为:

温湿度(1)满足生产要求

(2)生产工艺无温、湿度要求时,洁净室温度为20-26℃,湿度小于70%RH空调过滤网,空调过滤器,高效过滤器

(3)人员净化用室和生活用室温度为16-28℃

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静压差,应不小于4.9Pa,洁净区与室外的静压差,应小于9.8Pa。

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须。由于空调自控系统能实现自动化监控和调节,可以达到恒温恒湿的工艺要求。

2.  节约能源消耗,降低运行成本

3.  缩减人员维护,节约人员开支

此项费用应在五万到十五万之间,因为它和工资水平及管理模式等因素相关。

4.  系统运行更安全,潜在效益大

自控系统在实现自控功能的同时,能对空调系统的各设备进行动态监测,能提前对书本是否需要进行维护作出予判,可减少设备的损坏。同时,系统还和防火阀进行联锁,加强了处理突发时间的应变能力。从而提高了综合管理水平,并带来潜在效益。

 

三.    设备清单.点数及单价
序号

名            称

型                号

数量

单    价

总    价

物理点类型

物理点数量

品      牌

产 地


现场控制部分(按每个空调箱应配置而统计)


1

室内温湿度传感器

EE10

1

1500.00

 

AI

2

E+E

奥地利


2

风管式温湿度传感器

EE15

2

1850.00

 

AI

4

E+E

奥地利


3

室内正压传感器

265

1

1650.00

 

AI

1

SETRA

美国


4

风管温度传感器

LF20

1

580.00

 

AI

1

Honeywell 

美国


5

冷水电动调节阀

V5088N+ML7421A DN100

1

13250.00

 

AO

1

Honeywell

美国


6

蒸汽加热调节阀

V5011+ML7420  DN25

1

6700.00

 

AO

1

Honeywell 

美国


7

蒸汽加湿调节阀

V5011+ML7420  DN20

1

6600.00

 

AO

1

Honeywell 

美国


8

风机变频

 

 

 

 

AO

1

 

 


9

风机故障

 

 

 

 

DI

1

 

 


10

风机状态

 

 

 

 

DI

1

 

 


11

消防连锁

 

 

 

 

DI

1

 

 


12

DDC控制器

XL50

1

12,011.00

 

 

 

Honeywell

美国


13

DDC控制柜

 

1

3,800.00

 

 

 

ZJLK

杭州

 


控制点数合计:AI×8          AO×4              DI×3          DO×0

 


 

小计:

 

 

 


中央站部分:
1

监控软件包

EBI

1

25,600.00

 

 

 

Honeywell

美国


2

总线通讯接口

PAA

1

3,800.00

 

 

 

Honeywell

美国


3

PIV2.0G  WIN2K

512M  17“纯平    40G

1

9,500.00

 

 

 

Dell

美国


 

小计:

 

 

 

 

工程调试、程序编写、软件编写、工程指导费用=设备总价×10%

 


税金=(设备总价+调试费用)×3.43%

 


工程合计总价

 

说明:

1.现场控制部分的管线费用另计,为不确定因素。

2.阀门安装费用另计,为不确定因素。

3.阀门的大小根据空调箱冷热水管径而定,为不确定因素。

4.每台空调箱只连接室内温湿度传感器和室内正压传感器各一只,若连接更多,XL50控制器必须换成XL100控制器,或增加一只XL50控制器。XL100价格为27850元。

5.现场控制和中央站联网所用管线未计,为不确定因素。

6.预计每台空调箱的现场控制部分的平均造价在45000-----50000元,空调过滤网,空调过滤器,高效过滤器两到三年可以收回成本。

 

四.    控制说明

◇ 风机频率控制

DDC通过室内正压传感器测出的风压变化,将它与设定的风压值(可供用户调较)做比较,进行PID运算,然后把控制信号输出至变频器进行频率调节,以控制送风量,从而控制房间的压力。在BA中心远程可设定风机运行频率,也可在现场控制器内设置,同时在在央站显示风机的频率。

◇ 温度控制

DDC通过通过安装送、回风管上的温度传感器可以检测到送、回风温度并将它与设定的温度值(可供用户调较)做比较,进行PID双回路运算,然后把控制信号与输出冷水阀(热水)阀来对阀门进行开度调节,以控制冷水(热水)阀的进水量,从而达到温度调节的目的。另外此冷冻水(热水)阀会与风机状态连锁,在风机关闭的情况下,将冷水(热水)阀关死。冷冻水(热水)阀同时返回阀门开度的百分比数值给中央监控系统。

◇ 湿度控制

冬季:DDC通过通过安装送、回风管上的湿度传感器可以检测到送、空调过滤网,空调过滤器,高效过滤器回风湿度并将它与设定的温度植(可供用户调较)做比较,进行PID双回路运算,然后把控制信号与输出至蒸汽阀来对阀门进行开度调节,以控制蒸汽阀的进汽量,从而达到湿度调节的目的 。另外此蒸汽阀会与风机状态连锁,在风机关闭的情况下,将蒸汽阀关死。蒸汽阀同时返回阀门开度的百分比数值给中央监控系统。

  夏季:DDC通过通过安装送、回风管上的湿度传感器可以检测到送、回风湿度并将它与设定的温度植(可供用户调较)做比较,进行PID双回路运算,然后把控制信号与输出至冷水阀来对阀门进行开度调节,以控制冷水阀的进水量,从而达到表冷除湿的目的 ,确保被控区域内相对湿度达到设计值。另外此冷水阀会与风机状态连锁,在风机关闭的情况下,将冷水阀关死。冷水阀同时返回阀门开度的百分比数值给中央监控系统。

◇ 联锁控制

BA系统与火灾报警系统进行连锁,当确定有火在发生时,BA系统将关闭所有空调系统。

◇ 排风机控制

排风机与送风机联锁控制,系统启动时,先开送风机,然后在开排风机,关闭时先关排风机,然后在关送风机。

◇ 新风阀控制

DDC通过安装在新风管上的风阀执行器控制新风风阀的开关。新风阀和送风机进行联锁控制,停风机时自动关闭新风阀,风机启动前,延时自动打开风阀。

◇ 过滤网前后压差检测

风机启动后,通过安装在过滤网前后的测压管,DPS400型气流压差开关检测到一个压差信号,当过滤网上的灰尘增多时,其前后的压差会增大,当压差达到压差开关的设定值时(该值可在现场调整),DP400型气流压差开关动作并输出一个触点信号,DDC检测到该信号后即产生报警信号,提醒操作人员及时清洗。

◇ 利用软件提供的功能,还可运行以下节能程序

◇ 最佳启动

在使用之前先启动空调系统,以便开始改变工作区室内温湿度,令其到工作时间开始时进入舒适(或工作要求的)范围内,这就是最佳启动控制。程序是通过间歇地采样空间温湿度并计算到达操作员设定的舒适极限所需的时间,去确定最佳的启动时刻的。

◇ 最佳停止   

在使用结束前的一个最佳时刻切除系统,这个时刻应“迟”空调过滤网,空调过滤器,高效过滤器得合适以维持工作时间的环境舒适水平,而又应“早”得充分以节省能量,因为不那样做,将会在大楼无人工作时仍消耗一部分维持舒适水平的能量。

  ◇ 显示、记录和报警

空调机组运行状态、状态显示、故障报警;

回风温度、送风温度显示;

水阀状态或开度显示;

风机运行频率显示;

过滤网堵塞报警;

    累积运行时间

 

五.    现场控制器说明

本系统采用的现场控制器为XL100和XL50型直接数字控制器。控制器全部是中国国家标准规定的DCP-I智能型分站,既能联网运行,也能独立工作。即使通信总线中断也不会影响控制器之独立运作。每台控制器的控制程序均储存在快擦存储器FlashMemory内,采用Honeywell公司开发的目标导向图形化软件编程。

XL100

 

这是一台36点的控制器,装有16位电脑芯片(Intel i80C188),及快擦存储器Flashmemory。适用于控制分散的楼宇设备(如空调机、新风机等)。

模拟/数字输入(AI/DI):12点

模拟/数字输出(AO/DO):12点

数字输入(DI):12点

可选Excel XI581/XI582操作员终端,进行人机对话,存取信息和控制器的数据,及向这些点发出指令。

XL50

以微处理器为基础的可编程中小型直接数字控制器。空调过滤网,空调过滤器,高效过滤器Excel50控制器对模拟信号或数字信号提供8个模拟输入和4个模拟输出,和提供4个数字输入,6个数字输出,最大的容量22个物理点,,即可联接22个探测器,开关、操作器.。可选的ExcelXI582操作员接口,可进行问答式人机对话,从而方便了对信息和控制数据的存取,并供现场编程调试设定和维修之用。

模拟/数字输入(AI): 8点, 0~10V,2~10V, 4~20mA, NTC, PT1000模拟输入,或接无源干触点数字输入 (AI/DI)

数字输入(DI):12点

可选Excel XI581/XI582操作员终端,进行人机对话,存取信息和控制器的数据,及向这些点发出指令。

XL50

以微处理器为基础的可编程中小型直接数字控制器。Excel50控制器对模拟信号或数字信号提供8个模拟输入和4个模拟输出,和提供4个数字输入,6个数字输出,最大的容量22个物理点,,即可联接22个探测器,开关、操作器.。可选的ExcelXI582操作员接口,可进行问答式人机对话,从而方便了对信息和控制数据的存取,并供现场编程调试设定和维修之用。

模拟/数字输入(AI): 8点, 0~10V,2~10V, 4~20mA, NTC, PT1000模拟输入,或接无源干触点数字输入 (AI/DI)

模拟/数字输出(AO): 4点, 0~10V DC模拟输出

数字输入(DI): 4点,接无源干触点数字输入(DI〕

数字输出(DO):6点,接继电器可数字输出240V,2A

 

Excel 50控制器主要的优点

独立或联网操作

CARE生成应用程序

低成本模块化设计

有多种操作员接口

点趋势

72小时存储器备份

报警处理功能

后备电池保护RAM数据

控制器软件

1)18个英文字符用于命名所有的点。

2)由32个英文字符组成64个说明语句,用于所有点的解释。

3)每个控制器有20个点被即时记录,作为历史趋势,存储器可容纳200个数值。

4)在1 分钟内可处理运行时间的小时累计。

5)20个时间程序。

控制器主要的优点

1) 控制器的带LED和小键盘,操作方便。

2) 开关量的启/停可以通过时间计划表来控制其何空调过滤网,空调过滤器,高效过滤器时启停。

3) 弹性时间计划最长可达1年。

4) 当通讯线中断时,余下的控制器间仍可进行数据交换。

5) 手提液晶体显示屏可在现场操作XL500及XL50控制器,包括显示点的数值和状态,及向这些点发出命令。另一特点是可在系统中的一个控制器上,利用此显示屏操作同一条总线上的另外一台控制器。

控制流程

通过网络EBI可连接工作站,并且通过广域网连到其它EBI服务器、控制器和企业内部网和MIS系统。

TCP/IP

EPI使用的传输控制协议/网际协议(TCP/IP)是符合实际工业标准的软件协议组。其中包括以下协议:TCP,IP,UDP and ARP。TCP/IP已被许多厂商提供的平台所支持。

Windows NT 支持TCP/IP协议。Windows NT是运行EBI工作站和服务器的理想平台。

Windows95/98也支持TCP/IP协议,EBI的工作站也可在95/98平台上运行。

Ethernet

EBI一般用以太网为其网络的物理标准,所有支持TCP/IP协议的网络都能运行EBI。在EBI生命保障系统中,冗余机制基于令牌机制。有鉴于此,以太网对EBI的支持是完整的。

以太网支持以下标准类型:

Thick Ethernet 10Base5

Unshielded Twisted Pair (UTP)10BaseT

Thin Ethernet 10Base2 (coax)

FOIRL (Fibre Optic Inter-Repeater Link)

EBI支持标准网卡,3COM Etherlink III combo推荐使用。

5.EBI的组网

连接EBI工作站

这是EBI在网络上最典型的应用,工作站的客户端软件是用户的服务器图形界面。操作者输入信息被传送EBI服务器,EBI服务器通过网络把信息返回工作站,以图形方式反馈给操作者。

从EBI服务器获得显示服务

工作站要都取一组显示文件。有两种方法可储存和维护这些文件:

文件放在本机,使显示速度加快,优化网络负荷,但文件维护难度增大。

文件存放在服务器上,工作站对服务器目录进行映空调过滤网,空调过滤器,高效过滤器射来动态获得文件。这种方法减少了文件维护,但增加网络负载,降低显示速度。

终端服务器

终端服务器把串口设备连接到以太网上,使现有设备和网络进行良好的结合。

终端服务器有一个网口和多个串口和并口。支持以太网和TCP/IP协议。

六.系统概述

1、系统选型

 2.EBI概述

EBI的模块化结构提供极高的性能/价格比和良好的系统扩展性,包括从单个结点系统扩展到多个系统的集成应用。

EBI系统的架构基于客户机/服务器体系,数据库服务器提供高性能的实时数据处理,为本地及网络上的工作站或其它应用(报表、关系数据库)提供实时信息,热备份服务器、冗余结构提供给有特殊稳定性要求的应用以可靠的安全运行保障。针对各种不同的需求可支持从快速以太网(TCP/IP)到广域网等多种标准的网络类型和结构。

EBI支持Honeywell公司Excel 5000系统各种控制器的各类数据,和多种工业PLC(Allen-Bradly、Modicon、Siemens等)及第三方支持BACNet、LonWorks、OPC及Advanced DDE的设备或系统。消防及安保方面支持XLS1000、FS90消防系统和多种安保监控盘及控制

矩阵(Pelco、AD、Panasonic…)。

3.系统特点

◇系统开放性

1、具有LonMark标志的产品,即插即用。HONEYWELL公司是率先采用LonWorks技术的自控产品的厂家。

采用国际LonTalk通讯协议,即该系统的通讯协议对其它用户是透明的,为用户的系统集成和未来的系统升级、扩展和改造留下很大的余地。

2、真正的视窗软件系统

利用视窗的动态数据交换功能,可以很方便地与其它视窗软件进行数据交换,如EXCEL 5000可以直接发送数据到Excel系统中或者抄送资源运行数据到大楼的物业管理系统和办公自动化系统中去,实现自控系统与其它系统的智能集成。

3、多厂商支持

LonMark协会是由国际上包括空调暖通制冷行业几百家著名公司组成的独立国际互操作协会。该协会定义每一种互操作(即插即用)产品的技术细节和生产指南。只有经过协会测试,并满足互操作要求的产品才能得到LonMark认证标志。获得LonMark认证标志的产品表示它不仅能与其它产品互联,而且能实现互操作(即插即用)。用户可以选用其它公司具有LonMark标志的产品加入到我们系统中。建设部已经成立了中国智能建筑技术LonMark 协作网。

EXCEL 5000拥有多数系统和厂商的支持。借助于大量的支持商,它一开始就可以和大量的不同类型的系统沟通。如集成控制、传呼机、火警和内部的电视系统,都很容易实现与本系统的集成。EXCEL 5000系统是实现“即插即用”的开放式系统。

◇系统的扩展性

系统可通过自由和公共组合方式, 由单个的子站拓展为超大型的分布式综合集散控制系统,在一定的范围内,EXCEL 5000中央系统软件并不因为系统监控点数的增加而更换,只需在原来的总线上增加控制器。在分期实施的系统中,可以把后期的系统连接到前一期已完成的系统中,并不会影响前一期系统的运行。

◇系统的独立性

EXCEL系列DDC控制器是具有独立的微处理机空调过滤网,空调过滤器,高效过滤器CPU和存储器的DDC控制工作站,因此只需将一台该站置于控制现场如空调机房内,通过便携式计算机将程序输入即可对现场设备进行就地分散控制,所有的现场数据信息将在子站存储,可随时调出查看。

◇系统的高可靠性

由于具备了独立控制功能,使得子站在中央系统停止工作、通讯完全断绝的情况下,仍可独立完成所有的控制功能,从而保证了控制的连续性和可靠性。此外,系统中的各级设备可通过系统网络通讯总线在同一时刻组成不同级别的集散控制系统或不同的结构组织形式,从而最大限度提高了系统的可靠性和灵活性。

◇对用户需求的考虑

EXCEL 5000控制子站是为空气处理等单元进行一对一控制而设计的,基于解决所有需求的原则,能够很方便地靠近最终的控制对象安装,这样最大限度地减少了线缆和安装费用。

◇先进的网络通讯

EXCEL 5000自控系统中有三类总线,即管理总线、控制总线、和现场总线。

管理总线用在信息域中,主要传递管理信息。采用以太网,是中央站与上位机之间建立联系的通道。

控制总线和现场总线用在控制域传递实时控制信息,完成现场设备的实时控制。传递速率不高,通常为9600bps至78000bps,分别采用RS485标准和LonTalk通信协议。EXCEL 5000自控系统的每个用户都能控制和监视本网络系统内的各个DDC单元,远程终端可通过调制解调器与本网络系统相连来操作系统。

4.系统的网络设计

EBI网络功能有以下特点:

灵活-计算机可自由移动,在现有网络结构中的任何一个点能重新连接。

方便-更为方便的管理、成本更低的工作站接入。

快速强壮-网络提供更快速可靠的连接。

集成-在EBI与其它应用系统之间共享数据。

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