浅谈冷水机组集群控制系统方案

冷水机组集群控制系统方案

日期：2023.09.25

一、 项目信息：
本项目为光伏产业园标准化厂房及配套设施建设项目高效冷热源站集群控制系统，项目内容包括低温冷水机组、中温冷水机组、热回收机组的高效冷热源集群控制系统。
二、 冷水机组设备概况
高压离心单冷机组（变频），制冷量6329KW，共2台；高压离心单冷机组（定频），制冷量6153KW，共1台；高压离心单冷机组（定频），制冷量10548KW，共2台；全热回收高压离心冷水机组（定频），制冷量6329KW，共2台；全热回收高压离心冷水机组（定频），制冷量10548KW，共8台；
三、 控制方案说明
新建高效冷热源集群控制系统一套，包括冷热源站控制中心及冷热源机房（动力站）智慧控制系统。其中冷热源站控制中心采用一套智慧平台系统，对动力站各系统进行集群控制，作为集群控制系统的控制层。冷热源站控制中心平台系统只考虑一套，不热备。软件协议采用 OPC等协议，以保证系统安全。冷热源控制中心包括决策控制优化、能源能效分析管理、地理信息管理、资产管理、数据库应用软件、以及需要的硬件、UPS电源（不低于2小时）等，其中资产管理平台为甲方新增要求，对冷热源机房内硬件设备进行统筹管理。
冷热源机房智慧控制系统，包括现场的控制设备（控制柜、采集柜、传感器及执行器等），作为集群控制系统的执行层。冷热源机房智慧控制系统包括高效冷热源控制系统，冷冻水泵控制系统、冷却水泵控制系统、热水泵控制系统、冷却塔风机控制系统，组成冷热源集群控制系统。要求系统具有冗余集群控制功能。
1、 冷热源站控制中心搭建智慧冷热源智能管控一体化平台
具有实时采集各能源站所有参数，能够实时控制动力站所有设备；根据动力站各系统间运行情况综合调控，实现动力站数据综合管控分析。智慧平台围绕系统高效节能优化运行及运营管理人员使用特点进行。根据系统特性，设定不同的运行策略，切实结合国家双碳目标，指导动力站最优化运行。
冷热源站控制中心智慧平台系统基本性能：

1. 先进性
   本项目采用主流控制产品与当今技术发展潮流相吻合的产品，采用先进的控制技术和控制策略，提高系统的稳定性与高效性，避免短期内因技术陈旧而过早被淘汰的风险。
2. 安全可靠性
   本项目系统架构上充分考虑系统的安全和可靠性，进行分层控制，统一管理。每一层控制系统需要独立控制器和控制软件，建立完善的安全措施，对不同等级用户，设立相应的访问权限，做好数据备份，确保系统稳定可靠地运行。
   通过全面完善的保护，及时多维的报警，充分安全的试验，确保运行安全。
   设计多级安全防护机制和完善及时的保护和报警，及时处理系统运行隐患，维持系统长期高效、安全、稳定运行。
3. 开放性
   本项目采用开放的系统体系设计结构，能兼容不同软件、硬件系统。即可允许不同厂家的产品组成一个完整的系统，并通过丰富的内置软件接口与第三方系统无缝集成，以保障系统的兼容性、可维护性与可扩展性。
4. 可扩展性
   系统应具有良好的可维护性，通过组件化实现业务过程组件与业务流程的分离，实现业务过程组件的复用。
5. 经济性
   优化设计，精心实施，力求使本项目的投资和整个运行生命周期获得最佳性价比。
6. 实用性
   本项目按照工艺的需求，充分考虑冷热源站项目运营及管理模式，使所提供的控制系统切实可行，其中包括合理的硬件设施、精良的施工、完整的操作软件、有效的功能单元、友好的图文显示界面等，全面提升系统自动化程度，减轻人员运维压力。
7. 高效
   本项目控制系统的高效是首要指标，控制系统充分考虑系统和设备效率，使设备在较高的效率区间运行，提高一次能源利用率。
   冷热源站控制中心智慧平台系统特点：
8. 柔性化的智能决策系统；
9. 智能自适应、自学习的创新机制，
10. 可靠的专业控制理论、策略及算法，专业的数据分析理论；
11. 完整的暖通空调设备驱动函数库，灵活多样的节能控制策略。
    冷热源站控制中心智慧平台系统和冷热源机房智慧控制系统和是整个平台的核心部分。
    2、 搭建冷热源站智慧控制系统
    采用离散型控制系统采集动力站参数：系统的热量、压力、温度、阀门调节等；电力系统的电量、电压、电流、频率等，并自动控制相关设备，数据可通过以太网传至冷热源控制中心平台，并接受冷热源控制中心平台转发数据及指令。系统通过Modbus RTU标准通讯协议，接口为Modbus RS485；
    冷冻水系统、冷却水系统、热水系统及其他阀门控制系统均单元控制柜，冷热源站控制中心平台系统数据量包括冷热源机组及主系统中体现的温度、压力、热量及电动调节阀等的监控及就地的冷冻水系统、冷却水系统、热水系统及其他阀门控制系统。具体内容包括冷热源机房（动力站）中主机高效控制柜（1台），冷热源系统采集箱（1台），冷冻水循环泵系统控制柜（1台）及启动柜（27台）、冷却水循环泵（15台）系统控制柜（1台）及启动柜（15台）、热水循环泵（6台）系统控制柜（1台）、冷却塔（34台）系统控制柜（1台）及启动柜（34台）、热水侧电动阀门等均要在上位平台显示及控制。由于就地系统复杂，且每部分设备多，所以编程工作量及现场调试工作量较大。其中现场控制柜及启动柜均由我方提供，控制柜安装及调试由我方完成，启动柜的安装由施工方完成，我方负责调试。
    系统采用DCS分布式架构系统，设置中间设备分、集线器及Hub，防止数据量过大及单程回路过长信号减弱或丢失数据。在末端采用串口服务器进行设备分组，进行数据的集中与处理，然后分层级架构，形成稳定DCS分布式系统。
    四、 控制方案介绍
    1、 方案综述
    动力站冷热源系统主要分为空调冷冻水及冷却水系统及空调热水系统等。对冷热源站进行集群控制，依靠先进、可靠的智能控制系统和专业化能源管理，保证系统运行效率佳、能源综合利用效率高、可靠性高，目标要求如下：
    1）实现冷热源站系统运行科学决策、能源优化、能效测量、绿色运营、安全可靠、智慧运行，保障系统以最低单位供能成本的运行方式运行。
    2）系统在确保环境参数得以可靠控制的同时，通过先进的控制策略方案提升高效率设备的利用能力，实现冷热源站安全、低碳、经济、高效、智慧运行的目标，提升系统自动化水平。
    3）先进可靠的管理平台，实现冷热源站系统智能化管理全覆盖，满足本项目的日常控制、管理、维护等工作。
    2、 系统设备控制范围
    本项目群控系统包括实现冷热源站水泵、风机节能控制、冷热源参数采样、制冷量/制热量计量等功能的各类控制柜及控制箱；用于实现系统控制及监视要求的温度、压力、流量、差压、液位、能量计等各类传感器或变送器等。
    主要招标范围控制对象及内容包括以下内容：
    冷热源站控制中心系统（监控中心管理层）：包括决策控制优化、能源能效分析管理、数据库应用软件、以及需要的硬件、交换机、UPS电源（不低于2小时）。
    冷热源站就地控制层（就地控制层）：包括离心式冷水机组控制，冷冻水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔风机、空调热水循环泵控制、电动阀门控制，采样传感器以及计量设备等。
    冷热源中心平台工作站应采用高性能、高速度和高可靠性的Dell的计算机，。工作站应支持中文内码，符合我国关于中文字符集定义的有关国家标准。工作站应配有标准的键盘、鼠标；参数如下：
    配置基于Windows10（企业版/专业版）平台的操作系统。
    Core i9-12900K/16GB, 8GBx2, DDR5, 4400MHz/1TB
    GeForce RTX 3060 Ti 8GB GDDR6
    USB Type-C /Wi-Fi6e/蓝牙/750w Air cooler/office/Mcafee 12M/黑色
    显示屏Dell 27 寸
    群控系统为总控系统，其中智能管控一体化平台由群控系统完成，包括以下分控系统：
12. 主机部分及主系统温度、压力、热量等的采集及控制；
13. 水泵系统的控制，与群控系统实现双向数据通讯，及将水泵部分设备的数据上传至群控系统，包括设备运行及状态及水泵相关的数据等，并接受群控系统转发数据及指令，水泵控制柜远传通讯采用Profinet S7标准通讯协议，接口为以太网RJ45；
    水泵配置状态分两种：带变频器控制与不带变频器控制。其中带变频控制点表如下：就地/远程状态，启停控制，运行状态，故障反馈，频率控制及频率反馈等。不带变频控制点表如下：就地/远程状态，启停控制，运行状态，故障反馈等。
14. 冷却塔系统的控制，与群控系统实现双向数据通讯，及将冷却塔部分设备的数据上传至群控系统，包括设备运行及状态及冷却塔相关的数据等，并接受群控系统转发数据及指令，冷却塔控制柜远传通讯采用Profinet S7标准通讯协议，接口为以太网RJ45；
    冷却塔配置状态分两种：带变频器控制与不带变频器控制。其中带变频控制点表如下：就地/远程状态，启停控制，运行状态，故障反馈，频率控制及频率反馈等。不带变频控制点表如下：就地/远程状态，启停控制，运行状态，故障反馈等。
15. 系统其他部分的控制，施工方完成冷热源系统其他部分的控制，与群控系统实现双向数据通讯，将其他部分设备的数据上传至群控系统，包括设备运行及状态等，并接受群控系统转发数据及指令，阀门等控制柜远传通讯采用Profinet S7标准通讯协议，接口为以太网RJ45，阀门的控制点表如下：阀门的开关控制及阀门的开关状态反馈；
16. 新增1#电池车间一、2#电池车间二、空调冷冻水供回水旁通管路，通过对电动调节阀（DN250）开度的控制，使供回水压差保持在使用要求范围内，并将数据上传至群控系统，并接受群控系统转发数据及指令。
    注：详细界面见控制点表及监控原理图。
    五、 冷热源站控制中心功能详细介绍
    1、 冷热源站控制中心智慧平台系统
    全集成解决方案网络结构
    系统需广泛利用计算机及网络技术来标志、存储、传递、加工和处理动力站各环节的信息；将能源指挥调度通过计算机管理，实现动力站运行的信息化。信息化体现在：能源生产过程的自动化、智能化，管理决策的网络化、信息化。
    该软件需支持市面上超过95%以上的通信仪表及控制器，且支持短时间的通信驱动开发快速兼容新的控制器。
    2、 冷热源站控制中心智慧平台系统功能
17. 完美的图形、丰富的图库，再现真实的生产场景，拖拽式组态设计；
18. 模型复用，增加新能源站点无需原厂家技术支持，更轻松高效的进行组态；
19. 数据块采集，高速精准获取数据；
20. 完善的通信驱动，支持市面超过95%通信仪表及控制器；
21. 柔性网络架构，3/4/5G、VPN、RS485等多种通信方式，实现高效、低延时通信；
22. 软件系统具有高开放、高度可扩展功能，能通过OPC等协议和技术把数据开放给第三方应用程序，或与其他管理系统进行数据交互和共享；
23. 完善的报警功能，便于故障监控和决策；
24. 功能强大的历史服务与展示功能，方便查询实时数据和历史数据
    3、 冷热源站控制中心智慧平台系统特性
25. 系统的扩展性：本平台系统有能力增加或扩充楼宇自控的理想规模，它可随设备的增加而连接新的控制器。
26. 通讯的多样性：本平台系统具有足够的开放性，可以选择不同的通讯协议，连接不同控制设备，方便系统的集成。本系统自身提供ModbusRTU及ModbusTCP通讯协议，上位机能提供OPC通讯协议供能管系统的集成，另外根据现场需要也可选择其他不同的通讯协议标准选配。
27. 系统的标准性：本平台系统采用开放的标准提高了和其他系统的兼容性（数据交换和第三方设备集成），同时提高了选择通讯协议的灵活性。
28. 系统的开放性：主控系统与现场控制步调一致，无缝连接。
29. 系统的先进性：先进的自控产品和系统的采用，是节能及提高管理水平的有力保证。可实现设备的统一管理与优化。
30. 系统的长期性：这一套系统具备长期使用性及超前设计功能优化，适用科技的发展，保护用户投资的利益。
31. 系统的可靠性：本平台系统就地控制器产品的可靠性对安全、效率的运行的至关重要。
32. 系统的专家性：系统冷热源的输送及需求在整个自控系统的指导下运行。自动分配及调整冷热量、流量，实现系统高效运行。
    4、 冷热源站智慧控制系统
    冷热源站智慧控制系统实现了对冷热源系统冷冻水系统、冷却水系统、冷却塔风机系统及主机的智能优化控制，把末端所需要的冷量与主机冷量输出两者协调统一起来。在保障末端负荷的前提下，最大限度地减少了系统的能源浪费，达到最佳节能的目的。
    冷热源站智慧控制系统监控对象：
33. 监测冷水机组的压缩机运行电流、运行状态、手/自动状态及故障报警状态，并对冷水机组进行启停控制。
34. 监测冷冻水泵/热水泵的手自动状态、运行状态、故障报警状态、变频器故障报警状态及变频器频率，并进行启停控制和频率调节。监测冷却水泵的手自动状态、运行状态、故障报警状态，
35. 变频器故障报警状态及变频器频率，并进行启停控制和频率调节。
36. 监测冷水机组的水流开关状态。
37. 监测冷冻水供、回水温度、冷热量。
38. 监测热水供、回水温度、冷热量。
39. 监控供回水主管上旁通阀的开启度，监测冷/热源供回水主管（靠近环网处）的压差。
40. 监测补水泵的手自动状态、运行状态、故障报警状态，并进行启停控制。
41. 监测冷却塔风机的手自动状态、运行状态、故障报警状态、变频器故障报警状态及变频器频率，并进行启停控制和频率调节。
42. 监测冷却水供、回水温度。
43. 冷水机组各类状态信息、运行信息、警告信息等（如冷冻水/热水供回水温度、冷却水供回水温度、冷冻水及冷却水流量开关状态、蒸发器及冷凝器压力保护、润滑油系统保护等）均由自带的监控系统进行监测，并完成机组的自我保护。
44. 水处理器的控制由成套设备自带控制器实现，由控制中心智慧平台系统与其连接，读取设备状态信号。
45. 监测用户侧接环路处压差。
    冷热源站智慧控制系统控制策略

1. 冷却塔风机控制
   现场有4组开式冷却塔系统，CT-019台 CT-029台 CT-037台 CT-047台，共32台冷却塔风机；自控系统统计运行时间，主机高效PLC系统针对运行时间进行排序。同时机房内安装并采集4个方位的冷却塔进出水温度(计算冷却塔出水温度平均值或者指定某一点的出水温度)以及室外湿球温度。冷却塔风机启动需满足一个必要条件:系统启动（低温或中温制冷系统启动信号）

1.1 冷却塔风机控制
 以冷却塔出水温度来作为冷却塔风机的控制依据。温度越高，风机运行台数越多；反之，运行台数越少。
 冷却塔出水温度设定=室外湿球温度+3℃（可调），不得低于24℃，不得高于32℃； 可手动给定。
 当冷却塔出水温度＞设定值+偏差值（比如1℃）、并持续一定时间（定义为加载时间，比如3分钟）后，触发一次加载指令。当冷却塔出水温度＜设定温度-偏差值（比如1℃），持续一定时间（定义为减载时间，比如5分钟），则触发一次减载指令。当动作后实际值还在一定范围内无变化，可以再加一台。减机反向。
 风机台数控制：32台风机根据各自的累积运行时间进行优先级排序。加载时，优先启动运行时间最短、且无故障的一台；减载时，优先停止运行时间最长的一台。
 当某台风机出现故障时，则停止运行。等下一次加载指令到来时，才启动下一台风机。
 每次触发加载、减载指令时，所有设备才根据运行时间进行排序，其他时间不排序，以免设备正常运行时的控制紊乱。
 可设定最小运行台数（默认为0台），可以不允许设备全停。此项为可选功能。
 可设定最大运行台数。加载到最大运行台数后，即使温度仍达不到设定值，也不再加载了。此项为可选功能。
设备运行状态设备的切入切出，设备运行状态远程给定。
1.2 冷却塔旁通阀调节
 根据冷却水回水温度与设定值比较，PID 调节冷却水旁通阀。温度越高,旁通阀开度越小；反之，阀门开度越大。
 当冷却水回水温度≤冷却水回水温度设定值（5℃温差(可调整)），电动阀开启至最大开度（默认 70%）。
 西南角按照南侧四个供水温度平均值来控制开度，西北角按照北侧四个供水温度平均值来控制开度。
 冷却水最低供水温度值20℃。
2. 冷却水泵控制
高效机房共有15台冷却泵，15台冰机，为低温水系统 中温水系统的冷却侧进行匹配安装，现场每台冰机对应一台冷却泵；因此冷却水泵系统不存在加减机，不做相关的加减策略讨论，自控系统内部程序采取与冷机启停顺序连锁即可。

3. 低温水系统
   序号 设备名称 数量 说明
   1 冰机 3
   2 冷冻泵 4 冷冻水泵并联安装
   3 冷却泵 4
   4 冷冻侧旁通阀 2
   5 冷冻侧供回温度压力 4

3.1 低温冷冻泵控制

 以冷冻侧回水温度作为冷冻水泵的控制依据。温度越高，水泵运行台数越多；反之，运行台数越少。
 当回水温度大于＞设定值+偏差值（比如1℃）、并持续一定时间（定义为加载时间，比如5分钟）后，触发一次加载指令。当回水温度＜设定温度-偏差值（比如1℃），持续一定时间（定义为减载时间，比如7分钟），则触发一次减载指令。
 水泵台数控制：4台水泵根据各自的累积运行时间进行优先级排序。加载时，优先启动运行时间最短、且无故障的一台；减载时，优先停止运行时间最长的一台。
 当某台水泵出现故障时，则停止运行。等下一次加载指令到来时，才启动下一台水泵。
 每次触发加载、减载指令时，所有设备才根据运行时间进行排序，其他时间不排序，以免设备正常运行时的控制紊乱。
 可设定最小运行台数（默认为1台），可以不允许设备全停。此项为可选功能。
 可设定最大运行台数（默认为3台）。加载到最大运行台数后，即使温度仍达不到设定值，也不再加载了。此项为可选功能。
 用户可任意指定根据一车间或二车间低温水系统的温度/压差模式；
 温度模式：以冷冻侧回水温度作为冷冻水泵的控制依据。温度越高，水泵运行台数越多；温度越低，运行台数越少。
① 当回水温度大于设定值+偏差值（比如1℃）、并持续一定时间（定义为加载时间，比如5分钟），说明末端负荷大、需要更多冷量，则启动备用泵中累积运行时间最短的一台，直至设定的最大运行台数；
② 当回水温度小于设定温度-偏差值（比如1℃），持续一定时间（定义为减载时间，比如7分钟），说明末端负荷小、需要减少冷量，则停止累积运行时间最长的一台，直至设定的最小运行台数。
 压差模式：以冷冻侧供回水压差作为冷冻水泵的控制依据。压差越小，水泵运行台数越多；反之，运行台数越少。
① 当供回水压差小于设定值-偏差值（比如0.05MPa）、并持续一定时间（定义为加载时间，比如5分钟），说明末端冷水流量不足、需要更多冷量，则启动备用泵中累积运行时间最短的一台，直至设定的最大运行台数；
② 当供回水压差大于设定温度+偏差值（比如0.05MPa），持续一定时间（定义为减载时间，比如7分钟），说明末端冷水流量过大、需要减少冷量，则停止累积运行时间最长的一台，直至设定的最小运行台数。
 为保证系统管网所需的最小流量或供水压力，变速调节具有一个最低频率限制(默认为30Hz，用户可调节)和最高频率限制（默认为50Hz，用户可调节），频率调节过程中，始终保持运行水泵的频率相同。

3.2 低温水旁通阀
系统中旁通阀主要作用是保护冷机的水流量。
 一车间、二车间都安装有旁通阀，根据各自车间供回压差自动调节开度。
 当冷冻水供回实际压差大于设定值，旁通阀开度增大，冷冻水经旁通阀回流，从而使供回压差减小，反之，实际压差如果小于设定值，旁通阀关小，使系统压差增大，经过调节维持系统压差稳定。
 自动调节时，可以对PID输出做最大最小开度的限制。
3.3 低温系统冷机控制
3.3.1 冷机内部运行参数
 根据冷机通讯协议，网管读取冷机运行参数 例如：
 蒸发器 冷凝器进出水温度
 蒸发器 冷凝器饱和制冷剂压力 压差
 油压 油温
 当前负荷电流比
 冷机运行状态
等一系列相关运行参数。
3.3.2 机组启停顺序
 开机
冷却水泵→冷冻水泵→冷机
系统接收到开机命令时，延时（时间任意设定）开启冷却泵，当收到冷却泵运行反馈信号后，延时（延时时间任意设定）开启冷冻泵，当收到冷冻泵运行反馈后，延时（延时时间任意设定）开启冷机。
注：开机过程中相关连锁条件
 冷机本地/远程状态
 蒸发器 冷凝器水流状态
 冷机故障状态
 关机
冷机→冷冻水泵→冷却水泵
系统停机顺序与开机顺序相反，系统发出停机命令时，延时（时间任意设定）停止冷机，当收到冷机停止信号反馈后，延时停止冷冻泵（延时时间任意设定），当收到冷冻泵停止反馈后，延时（延时时间任意设定）停止冷却泵。
系统严格按照开机或关机顺序启停相关设备，前后级设备之间连锁控制。当出现设备故障、或连锁条件不满足时，冷机不应启动。

3.3.3 冷机加减机
 以每台机组的电流百分比和冷冻水回水温度来作为控制冷机的依据。
 冷机加减载时间间隔设定：例如15分钟（可调整），每次加减载后15分钟（可调整）内不会再加/减载。
 可设定最小运行台数（默认为1台），可以不允许设备全停。此项为可选功能。
 可设定最大运行台数（默认为2台）。加载到最大运行台数后，即使温度仍达不到设定值，也不再加载了。此项为可选功能。
 低温系统冷机共3台(LCH-01～03)，系统运行后，至少应保证一台冷机处于运行状态。随后，依据空调水总管回水温度，控制冷机运行台数（默认根据冷冻回水温度）。

 根据回水温度、冷机电流百分比进行冷机的加减机
加机条件：
• 回水温度> (设定值+偏差值)（例如2℃、可设置）
• 任意一台冷机电流百分比达达到 90%（可设置）
• 加载延迟时间结束（例如20分钟、可设置）
注：以上2个条件（温度、电流比）需同时满足，如果超过90%持续时间不到20分钟就低于90%，则累积时间会清空。

减机条件：
• 回水温度＜ (设定值-偏差值)（例如2℃、可设置）
• 任意一台冷机电流百分比低于60%（可设置）
• 减载延迟时间结束（例如15分钟、可设置）
注：以上2个条件（温度、电流比）满足一个即可。
低温冷冻水系统，加减机，加减泵问题，主机按照回水温度或主机负荷进行，水泵根据供回水温差或供回水压差进行加减机控制。供回水压差控制旁通调节阀开度。
3.3.4 冷机冷冻水供水温度设定策略
两种设定模式：人为设定冷冻供水温度；根据室外干球温度自动设定冷冻供水温度。
 人为根据工况任意设定；
 根据室外干球温度系统自动设置(已采集)
室外干球温度>=28°，出水温度为6℃；
20°<=室外干球温度<28°，出水温度为7℃；
11°<=室外干球温度<20°，出水温度为8℃；
以上数据，均可设定。
当调整出水温度后，必须时刻观察室内温度及冷冻水水量会否因为出水温度上升而令到无法达到设计要求，如果发现问题，需要将出水温度调低 1 ℃。
4. 中温水系统

序号 设备名称 数量 说明
1 冷机 12 2台单冷10台热回收
2 一次泵 12 冷机串联 一对一
3 二次泵 8 并联
4 冷量表及其他相关传感器

冷机切换到“制冷模式”。

针对中温系统的一次泵控制在此不做讨论，一台水泵对应一台冷机，一次泵的控制与冷却泵相同，自控系统中对应的冷机启停与之相对应的水泵连锁，一次泵发生故障或者运行信号丢失，自控系统立即发出严重告警并立即停止对应的冷机。
中温系统冷水机组启停顺序、相关启停连锁与低温冷水机组相同，不在阐述。以下着重阐述中温系统冷机加减机策略：
二次泵频率及台数根据供回水压差控制。

4.1 冷机加减机
 以每台机组的电流百分比和冷冻水回水温度来作为控制冷机的依据。
 冷机控制按照冷机的负荷率进行加减机。根据负荷(冷机运行电流百分比)控制冷机。
 冷机加减载时间间隔设定：例如15分钟（可调整），每次加减载后15分钟（可调整）内不会再加/减载。
 可设定最小运行台数（默认为1台），可以不允许设备全停。此项为可选功能。
 可设定最大运行台数（默认为2台）。加载到最大运行台数后，即使温度仍达不到设定值，也不再加载了。此项为可选功能。
 中温系统冷机共12台(2台单冷、10台热回收)，系统运行后，至少应保证一台冷机处于运行状态。随后，依据空调水总管供水或回水温度，控制冷机运行台数（默认根据冷冻回水温度）。
 开关机顺序、加减机策略与低温冷冻系统加减机策略相同。
中温水系统的12台冷机，是否与四组冷却塔分区域控制？哪组冷却塔对应哪几台冷机。

4.2 中温二次泵
4.2.1 供回水压差控制
 即以一车间或二车间供回水压差作为二次泵的控制依据，根据压差自动调节二次泵运行转速及运行台数(二次泵均为变频控制)。压差越低，水泵运行台数越多、频率越高；反之，运行台数越少、频率越低。
 当供回水压差＜设定值-偏差值（比如0.05MPa）、并持续一定时间（定义为加载时间，比如5分钟）后，触发一次加载指令。当供回水压差＞设定温度+偏差值（比如0.05MPa），持续一定时间（定义为减载时间，比如7分钟），则触发一次减载指令。
4.2.2 水泵台数控制
 8台水泵根据各自的累积运行时间进行优先级排序。加载时，优先启动运行时间最短、且无故障的一台；减载时，优先停止运行时间最长的一台。
 当某台水泵出现故障时，则停止运行。等下一次加载指令到来时，才启动下一台水泵。
 每次触发加载、减载指令时，所有设备才根据运行时间进行排序，其他时间不排序，以免设备正常运行时的控制紊乱。
 可设定最小运行台数（默认为1台），可以不允许设备全停。此项为可选功能。
 可设定最大运行台数（默认为6台）。加载到最大运行台数后，即使温度仍达不到设定值，也不再加载了。此项为可选功能。
4.2.5 转速限制
 为保证系统管网所需的最小流量或供水压力，变速调节具有一个最低频率限制(默认为30Hz，用户可调节)和最高频率限制（默认为50Hz，用户可调节），频率调节过程中，始终保持运行水泵的频率相同。

5. 热水系统

冷机切换到“热回收模式”。
5.1 热水循环泵
 以热水侧供回水压差作为热水泵的控制依据。压差越高，水泵运行台数越少；反之，运行台数越多。
 当供回水压差小于设定值-偏差值（比如0.05MPa）、并持续一定时间（定义为加载时间，比如5分钟），说明末端冷水流量不足、需要更多热量，则启动备用泵中累积运行时间最短的一台，直至设定的最大运行台数；
 当供回水压差大于设定温度+偏差值（比如0.05MPa），持续一定时间（定义为减载时间，比如7分钟），说明末端热水流量过大、需要减少冷量，则停止累积运行时间最长的一台，直至设定的最小运行台数。
 水泵台数控制：6台水泵根据各自的累积运行时间进行优先级排序。加载时，优先启动运行时间最短、且无故障的一台；减载时，优先停止运行时间最长的一台。
 当某台水泵出现故障时，则停止运行。等下一次加载指令到来时，才启动下一台水泵。
 每次触发加载、减载指令时，所有设备才根据运行时间进行排序，其他时间不排序，以免设备正常运行时的控制紊乱。
 可设定最小运行台数（默认为1台），可以不允许设备全停。此项为可选功能。
 可设定最大运行台数（默认为3台）。加载到最大运行台数后，即使温度仍达不到设定值，也不再加载了。此项为可选功能。
 用户可任意指定根据一车间或二车间热水系统的压差进行控制。
 为保证系统管网所需的最小流量或供水压力，变速调节具有一个最低频率限制(默认为30Hz，用户可调节)和最高频率限制（默认为50Hz，用户可调节），频率调节过程中，始终保持运行水泵的频率相同。

5.2 热回收模式

 现场有10台冷机可投用热回收模式，当上位机切换为热回收模式时:
顺序开关机: 冷却泵→一次冷冻泵→二次冷冻泵→冷机
当检测到相应冷机运行稳定（当前电流百分比达到(70%)可设定，开启热水阀（限制90%） 热水泵，检测到热水泵运行后停止冷却泵
 具有热回收模式的冷机加减机依然根据冷冻水回水温度 电流百分比进行加减载。因为热水收模式下停掉冷却泵，热水泵相当于冷却泵。
 热回收模式下，热水阀不做PID调节，自动全开。

6. 空压冷却系统

按二次侧供水温度控一次侧调节阀开度（注意逻辑反向）。
冷却塔风机按照供水温度控制，调节阀开度按照供水温度控制。
冷却塔与换热器切换运行。

自控系统调试计划概要
序号 工作范围 工作内容 备注
1 PLC控制柜 （1）单点测试：PLC柜与现场各信号点位；
（2）详细记录单点调试记录表；

2 第三方设备通讯集成（冷机、水泵变频器及软启、电表、热量表流量计、加药装置、板换系统等）； 需第三方设备厂家全力配合；
3 传感器仪表校对；
4 控制逻辑、策略编程；
5 触摸屏界面完成；
6 控制逻辑局部测试；
7 智能决策（供水温度、室外温度、湿球温度等）；

8
9 上位机软件系统 上位机用户界面的设计与开发；
10 工艺流程图及远程监测、控制功能；
11 关键数据趋势曲线功能；
12 历史数据记录及数据分析；

13 历史报警记录模块；
14 故障诊断模块（记录每台水泵、冷机的运行时间，设定维护时间，到期给出故障预警提示）；
15 其他细节完善、查漏补缺；
16 机房联动调试 机房整体逻辑联动调试
17 试运行 试运行
18 系统培训 系统培训
19 验收移交 验收移交

六、 集群控制系统其他功能介绍
 用户权限分配
为不同的用户分配不同的权限，只有具备相应权限的用户用密码方式登录系统才能进行相应的操作，保证了系统的安全性。
 数据列表显示
各能源站数据以表格形式显示，支持鼠标滚动，在一个画面中就可显示各能源站的运行参数。在此画面上点击能源站名称也可进入到工艺流程画面。
 动力站浏览
以图形方式显示相应能源站工艺流程，画面中设备数量与现场保持一致。设备运行状态以动画形式显示，美观大方。
 动力站设备远程操作
在工艺流程画面中，点击相应设备可弹出该设备的操作窗口。可实现在调度中心对远方设备的启停、开关及参数设定等操作。
 数据曲线
显示能源站各设备运行数据的实时曲线，同时并提供历史曲线查询功能。
 报警信息查询
系统提供实时报警显示及声音报警功能，并提供历史报警信息查询功能。各报警信息可分类查询，并可打印。报警功能，支持远程短信报警，为维护和操作人员提供及时、方便的信息，减少系统运行维护成本。
 数据报表
各站历史数据用SQL\MySQL等各大型数据库进行存储，对数据的长期性及稳定性提供了有力的保证。支持单个站点数据查询的同时，也可用总表查询的方式查询所有能源站的汇总数据。汇总数据以站名的方式排序，简化了用户做数据总的工汇作。
 柱状图/饼状图对比
画面中以棒图的形式直观地显示各能源站的测点数据，方便用户对各站供能数据进行分析对比。
七、 冷热源站主要设备介绍

1. 主画面
   配置汉化人机界面彩色触摸屏面板，彩色触摸屏10英寸，主画面显示的该换热机组的各项常用参数，包括温度、压力、流量、热量、水泵运行状态、报警状态及水泵运行频率。画面上端有报警显示栏，当系统出现报警或故障时，会自动闪烁并报警。
2. 专用控制器介绍
   本系统使用西门子 SIMATIC S7-1500R/H系列容错型冗余控制系统，控制器配备强大的通讯功能，能满足供热/制冷系统的集成和监控需要。
   SIMATIC S7-1500R/H如下图所示：

控制器能实现动力站的控制要求，它具有以下显著特点：
a) SIMATIC S7-1500R/H凭借其高可用性，能够有效防止数据丢失以及避免停机。
b) 采用 PROFINET 系统冗余的方式，可以充分利用 PROFINET 的高效、灵活、高性能的特点，能够最大限度地降低生产故障机率。
c) 主CPU出现故障/停止运行后，用户可以控制交换S1设备从断开到恢复所用的切换时间。MRP互连可在PROFINET网络中实现2个或更多环网与MRP的冗余耦合。
d) PID控制器作为标准内置于所有R/H-CPU中。PID控制器可测量物理变量的实际值，例如温度或压力，并将实际值与设定值进行比较。基于产生的误差信号，控制器计算调节变量，该调节变量会使过程值尽可能快速而稳定地达到设定值。
e) IO模块使用高性能带有源背板总线的ET200MP系列，支持热插拔。
八、 冷热源站智慧控制系统控制点表

九、 监控原理图
冷却水系统部分

冷冻水系统部分

热水系统部分