殷学义
[摘 要]现代科学技术的高速发展为人们生活、工作、学习带来了极大便利，尤其现代互联网技术、计算机技术、通信技术的应用，为各行各业提供了先进的技术支持。集散控制系统是建立在现代计算机技术、通信技术和显示与控制技术基础上研发和应用的综合系统，其具有高精度、快速性和稳定性等优势，本篇文章首先介绍集散控制系统概念和构成以及其工作原理，再阐述工业建筑空调系统自控的主要内容，最后，针对集散控制系统在工业建筑空调自控中的应用做出简要的分析。
[关键词]集散控制系统;工业建筑;空调自控
[中图分类号]TE687 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）03–0–03
[Abstract]The rapid development of modern science and technology has brought great convenience to people"s life， work and study， especially the application of modern Internet technology， computer technology and communication technology， which provides advanced technical support for all walks of life. Distributed control system is a comprehensive system based on modern computer technology， communication technology and display and control technology. It has the advantages of high precision， rapidity and stability. This paper first introduces the concept and composition of distributed control system and its working principle， and then expounds the main content of automatic control of air conditioning system in industrial buildings. Finally， aiming at distributed control Make a brief analysis of the application of air conditioning system in industrial buildings.
[Keywords]distributed control system; industrial building; air conditioning automatic control
随着社会发展和经济水平提升以及现代科学技术进步，我国工业化生产水平得到大幅提升，如今，“中国制造”在国际市场中的知名度也越来越高，工业生产所处的工业建筑群有着规模大、分散性强等特点，而且不同工业建筑使用性质不同、环境要求不同，这就意味着现代工业建筑中对于空气温度、洁净度、湿度控制要求较高，为工业建筑空调整体性能和控制水平提出了更大的挑战。
集散控制系统是在集中式控制系统基础上发展和演变而来的现代控制系统，其基本应用思想是分散控制、集中操作、分级管理和灵活配置以及组态便利性，近年来，工业建筑功能性受到生产技术和设备性能要求越来越高影响，对工业建筑大型空调系统标准要求也不断提升，而为了促进工业自动化科技发展，集散控制系统被工业建筑大型空调系统自动控制所采用，由于其信号传输、维护相比PLC可编程控制系统更加便利而受到工业企业、弱电领域的关注和应用。
1 关于集散控制系统
1.1 集散控制系统定义
集散控制系统在业内被称为分散式控制系统，即为人们常说的DCS，其是建立在集中式控制系统基础上，通过不断研究、改进、演变而来的，其是由过程控制级和过程监控级共同组成，借助现代无线通信网络进行多级计算机系统的连接和集散控制，其综合了现代计算机技术、通信技术、显示与控制等技术。
1.2 集散控制系统特点
集散式控制系统主要采用的是模块化、标准化和系统化设计，其经由过程控制及控制管理集合生產管理级共同组成，主要的特点如下：
（1）自主性特点，集散型控制系统及工作站是利用网络接口进行链接及各工作站独立自主完成合理分配任务，例如进行数据信息的采集、处理、计算和监视、操作与控制，系统的各个工作站所使用的都是最为先进的微型计算机，存储容量可以实现扩充，而且配套软件具备较为齐全的功能，能够独立运行，是属于可靠性较高的子系统，可以随时借助微处理器进行升级更新。在系统的操作方面也较为直观，具有着较高的可显示性。
（2）协调性特点。集散控制系统各工作站之间能够利用无线通信网络进行数据信息协调传送，以此来完成控制系统总体工作功能和优化处理，利用具备较高安全性和可靠性的工业控制局域网络，使整个子系统信息数据可以做到高速共享。
（3）适应性特点。计算控制系统软件是面向工业控制技术人员和工艺技术人员以及生产操作人员设计，其硬件和软件采用开放式、标准化和模块化设计，系统呈现出积木式结构，有着灵活的配置，能够按照不同指令和用户的需要，依据生产要求改变系统配置，只需要改变某些配置和控制方案，就能够实现流程的转化，不需要进行重新开发软件和修改，依靠组态软件填写表格就能够实现灵活的扩充和适应[1]。
1.3 集散控制系统构成
集散控制系统主要包括操作级、过程级和管理级。操作级主要包含了操作员站和工程师站，其整体作用包括完成系统的组态、核对现场过程的控制操作。过程级则主要是由过程控制单元、输入输出单元与现场仪表设备以及执行机构共同组成，这也是集散控制系统的核心组成部分。而管理级则主要是指工厂管理信息系统，其主要的功能在于针对工厂建筑现场进行数据的采集分析和处理，为技术人员提供数据支持。
目前，工业建筑行业对于提升控制系统的应用已经逐渐迈向了更高层次，对于管理级的应用较少，其过程级、操作级管理级主要是利用以太网络进行链接，网络是整个系统当中的中枢，利用双冗余高速通信网络予以实现，有着较高的安全性和稳定性，而且系统的拓展性和开放性相比PLC可编程控制系统有着更高的性能优势。
集散控制系统的网络通信一般会采用国际标准协议、TCP/IP协议，其系统的过程控制单元都配备了中央处理器，能够实现对所采集的数据信号进行分析，处理和计算，并针对现场过程进行控制输出，其过程控制单元能够实现空调故障带电热插拔、在线程序下载。控制系统的输入输出单元模块能够进行带电热插拔，进而实现设备维护检修便利性的提升[2]。
为了确保提升控制系统控制的设备具备较高的安全性和可靠性，通常采用双过程控制单元冗余结构，主控制单元如果发生故障，则冗余控制单元会自动切换进行工作单元运行，确保整个系统工作的运行稳定，设计当中还保留了大量的可扩展性接口，外界系统或扩展系统较为便利[3]。
2 工业建筑空调系统自控的主要内容
在工业建筑当中，不同的生产设备和生产技术对于温湿度、空气质量的控制也有着不同的要求。
夏季温度、湿度控制需要通过表冷盘管电动二通阀的开度调节以及控制室内温度、湿度调节，尤其要重视对温度的优先调节。而在冬季，工厂建筑内部温度、湿度控制则需要通过进行蒸汽预热盘管电动二通阀的开度以及新风温度来予以控制，主要是以新风温度为要求值，进行蒸汽再热盘管电动二通阀的开度以控制温度，调节电动干蒸汽加湿器的开度以控制房间内部的湿度。
在春季和秋季及冬季与夏季的过渡季节当中，则需要进行表冷盘管电动二通阀的开度调节进行室内温度和湿度的控制，如果湿度和温度过低，则通过蒸汽再热盘管电动二通阀开度调节来进行室内温度、湿度的控制。
对于空气质量的控制则主要是利用控制器，通过温湿度检测计算，通过新风阀开度调节新风和回风的配合比调节控制，以此来实现工业建筑室内空气质量的稳定。
新风阀需要保证与空调机组进行连锁链接，当送风机启动时，则新风阀开启，送风机停止运行时，则新风阀关闭。空调机组与火灾报警系统进行联动，一旦发出火警警报，则必须停止空调机组、关闭新风阀、关闭防火阀[4]。
空调冷冻水系统监控，则需要通过对冷冻机组供回水温度与流量的监控，准确计算冷量，根据冷量数值对冷冻机组进行自动启停的控制。关于冷却塔风机、冷冻机组、冷冻水泵、冷却水泵、空调机组也需要做到高度的联锁控制，主要的启动顺序为，先冷却塔风机启动，冷却水泵启动，冷冻水泵启动，冷冻机组启动，而整体的停止顺序则刚好相反[5]。
3 集散控制系统在工业建筑空调系统自控中的应用
3.1 工业建筑空调系统自控中集散控制系统工作原理
集散控制系统的整体工作原理是通过模拟量进行模块输入和开关量输入，并实现现场过程数据的采集分析和处理，其过程控制单元进行输入模块中数据信息的读取后，通过组态工程师预先进行编制的组态程序，运用各种逻辑控制功能代码以及调节控制功能码等共同组成的控制程序，对所采集的数据信息进行处理、计算，然后输出逻辑或调节控制指令，再通过模拟量输出模块输出给现场执行器或变频调速设备，经过开关量输出模块实现对现场各空调系统设备或电动阀门的启停和顺序控制。而在工业建筑空调系统自控模式下，操作员站的工程师能够实现在人机界面操作面板上给定设定值为现场过程工艺要求的定值，而集散控制系统则能够自动按照过程控制单元内所预先下载或编写的程序进行现场模拟量的自动控制，确保被调量始终稳定在定值范围。
3.2 集散控制系统在工业建筑空调系统自控中应用
集散控制系统在工业建筑空调系统自控当中的应用，需要重视其软件和组态设计。
软件主要包含了操作系统和应用软件两个部分，集散控制系统作为生产过程中综合控制和监视的重要因素，其应用任务是属于多元化、多项的，而且具有实时响应性能的高要求，所以，集散控制系统的操作系统必须要运用实时多任务操作系统，实施多项目操作系统能够具备快速处理在时间上异步出现的时间的能力，而且支持多个任务或进程，能够确保在相互不影响条件下，同时进行多个任务的运行，当前应用较为广泛的实时多任务操作系统主要包括了Windows XP和Unix。
集散控制系统的应用软件部分主要的功能则包括模建的数据采集、数据通信、实时数据库生成、打印管理、过程流程画面显示、历史数据管理、过程控制等。随着近年来工业建筑功能要求的不断增长，越来越多的集散控制系统采用基于Windows系统操作平台，而目前国内较为常用的商业监控软件则主要是iFIX和In Touch2种。
集散控制系统组态部分在工业建筑空调系统自控当中的应用，主要表现在控制单元组态的管理和人机接口系统组态的管理。
工程师站的组态软件能够实现对现场控制单元的模拟量控制以及逻辑控制，并做到离线组态，也能够进行在线组态，工程师组态软件能够通过系统配置的通讯接口将编译的程序下载到现场控制单元的CPU中，或者也可以实现在线下载，同时也能够完成对系统的诊断。
操作员站的界面组态能够进行数据库和画面以及打印报表的设计，操作员站的组态能够利用标签库和现场控制单元当中的程序对应，实现现场数据在人机界面上的展示。这极为有利于操作员监控的便利性，而且操作員也可以在人机界面上通过组态画面面板来进行定值设置，对工厂建筑空调系统自控设备进行现场
控制。
4 结束语
随着现代科学技术的高速发展以及自动化控制技术的广泛应用，集散控制系统的性能和整体水平进入了较为成熟的阶段，并且在工控领域得到了广泛的使用，将集散控制系统应用到工业建筑空调自动控制系统当中有着较高的优势。集散控制系统在工业建筑空调系统自控中的应用，能够有效解决很多中央空调控制上的问题，对中央空调系统的维修与维护也更加便利，在很大程度上降低了维护工作量。随着集散控制系统的发展，工业建筑中空调系统的监控水平也会不断更新升级，未来工业建筑空调系统对于集散控制系统的应用也会更具优势，甚至在更多、更广的领域中发挥其价值作用，在应用中不断发展和完善。
参考文献
[1] 陈菲.煤化工企业中应用集散控制系统（DCS）常见故障问题及解决[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（19）：138-139.
[2] 龚安菊. DCS集散型控制系统及工业控制技术的进展[J].电力系统装备，2018（7）：201-202.
[3] 王美婷，王福林.传统集散式建筑自动化系统和基于物联网的无中心系统的对比分析[J].智能建筑，2020（2）：47-53.
[4] 周文瑾.自动控制在暖通空调系统中的应用和发展[J].建筑工程技术与设计，2018（11）：4405.
[5] 杨天昆，李智.论暖通空调系统与自控设计之间的协调[J].百科论坛电子杂志，2019（3）：62.
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