CN202183200U - 基于LonWorks技术的空调与新风教学实训装置 - Google Patents

Abstract

一种基于LonWorks技术的空调与新风教学实训装置，其特征是它主要由组合式空气处理机组（1）、空调主机（2）、本地监控主机（3）、iLon路由器（4）和远程监控主机（5）组成，远程监控主机（5）通过因特网和iLon路由器（4）与LonWorks总线相连，本地监控主机（3）直接与LonWorks总线相连，组合式空气处理机组（1）的信号输入/输出端通过LON采集与控制模块（6）与LonWorks总线相连，组合式空气处理机组（1）的进出水口与空调主机（2）的进出水口相连。本实用新型为教学实验和学生工程实践环节提供了实验平台，学生通过对管理主机监控软件的操作，能掌握该模拟系统的工作原理，增加相关课程的实验与实践。

Description

基于LonWorks技术的空调与新风教学实训装置

技术领域

本实用新型涉及一种教学实训装置，尤其是一种建筑空调与新风模拟实训系统，具体地说是一种基于LonWorks技术的空调与新风教学实训装置。 

背景技术

众所周知，当前，空调系统已逐渐由单一的制冷向冷暖型、低噪音、节能和环保等多功能方向发展。空调系统可以通过对空气温度、湿度、流动速度及清洁度进行调节以满足人们的要求，但是目前空调的控制器大多数采用简单的电动温控阀和三档风速调节方式，室内环境参数由用户自由设定，风度由手动选择；另外该控制系统基本是独立运行，不具备信息传输功能，室内环境参数信息无法与空调系统的控制器实现信息共享，从而实现有效的控制与管理，更无法实现远程操控。与此同时，空调与新风系统因其设备体积庞大，占用空间大，系统安装操作复杂等因素，不能满足学生直观的深入了解空调与新风系统的内部结构具体组成，也无法使学生通过实际操作来掌握智能楼宇与暖通空调等方面的知识。由于传统设备体积庞大导致实训数量的有限，也无法使大多数学生同时进行实训。市场已有的空调实验实训产品中，受控制对象往往缺乏灵活变通，只能模拟简单工况，而且传统的通讯模式也不能适应新技术、新应用的要求。因此，如何通过建立空调和新风模拟教学实训系统,利用LonWorks 技术组建控制网络,实现多人分组独立同时进行空调与新风系统的控制，正是本实用新型需要解决的问题。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可视化、既可分组也可系统多机联机调试及多种控制实现方式的一种供教学用的基于LonWorks技术的空调与新风教学实训装置。 

本实用新型的技术方案是： 

 一种基于LonWorks技术的空调与新风教学实训装置，其特征是它主要由组合式空气处理机组1、空调主机2、本地监控主机3、iLon路由器4和远程监控主机5组成，远程监控主机5通过因特网和iLon路由器4与LonWorks总线相连，本地监控主机3直接与LonWorks总线相连，组合式空气处理机组1的信号输入/输出端通过LON采集与控制模块6与LonWorks总线相连，组合式空气处理机组1的进出水管与空调主机2的进出水管相连。

所述组合式空气处理机组1包括空气处理箱101和模拟房间102，空气处理箱101中主要安装有新风管103、冷热盘管104及风机105，风机105的出风口连接有送风管106，送风管106的出风口位于模拟房间102中，回风管107的进风口位于模拟房间102中，回风管107的出风口与位于空气处理箱101中的新风管103相连通，在回风管107与新风管103的连接处与冷热盘管104之间的管道上安装有过滤网108；在新风管103的入口处安装有新风温湿度检测器109和新风阀110，在过滤网108的两侧安装有压差计111，在冷热盘管104的进出水管上安装有水阀112和水管温度采集器113，在风机105的进口端安装有加湿阀114，在回风管107中安装有回风阀116和回风温湿度检测器117，在送风管106的出口端安装有送风温湿度检测器118，在模拟房间102中还安装有温控面板119，所述的新风温湿度检测器109、新风阀110、压差计111、水阀112、水管温度采集器113、加湿阀114、风机控制器115、回风阀116、回风温湿度检测器117、送风温湿度检测器118和温控面板119均通过接线盒7与LON采集与控制模块6相连，LON采集与控制模块6通过LonWorks总线现本地监控主机3相连。 

所述的空气处理箱和模拟房间均为透明装置，可方便及清晰认知空调与新风内部装置结构；控制模块负责对各采集模块的数字量和模拟量输入信号进行采集，同时输出控制信号给各执行模块。所述的过滤网108中安装有不同通风性能的过滤网布，且能从空气处理箱中自由抽取和插入。本实用新型的教学实训装置由多台组合式空气处理机组和多台空调主机组成。各组合式空气处理机组独立操作控制，且各机组的操作控制彼此独立互不影响。 

装置内各控制模块通过LonWorks总线连接，进行现场通信，同时可与iLon路由器构建网络并与远程管理主机进行系统网络控制。 

本实用新型的有益效果： 

1.    本实用新型结构简单，其透明装置可方便熟悉和认知其内部结构。

2.    本实用新型系统整体运行稳定，系统既可手动控制，管理主机强制控制，也可由系统控制器内部系统独立控制。 

3.    本实验新型装置为装置采集及控制模块齐全，包含冷热源供给、温湿度、风阀开度及压力等信号的采集及对各种风阀、水阀与风机的控制等。同时可根据对各种模块分别设置不同数值或参数以模拟不同的实训调试工况。 

4.    本实用新型装置内各实训组可独立调试操作，互不影响，实训人数多。 

5.    本实用新型装置可根据实训时的系统负载自动调整主机开启的数量，实现自动调控，为绿色节能装置，响应国家节约能源政策。 

6.    本实用新型为教学实验和学生工程实践环节提供了实验平台。学生通过对管理主机监控软件的操作，能掌握该模拟系统的工作原理，增加相关课程的实验与实践。 

7.    通过对该模拟系统的深入学习，能够了解与掌握多方面的知识，如LonWorks总线技术与应用、组态软件、暖通空调监控、控制理论与应用等方面。 

附图说明

图1是本实用新型的组成结构示意图。 

图2是本实用新型的组合式空气处理机组的组成结构示意图。 

图3是本实用新型的LON采集与控制模块的组成结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。 

如图1-3所示。 

一种基于LonWorks技术的空调与新风教学实训装置，其特征是它主要由组合式空气处理机组1、空调主机2、本地监控主机3、iLon路由器4和远程监控主机5组成，远程监控主机5通过因特网和iLon路由器4与LonWorks总线相连，本地监控主机3直接与LonWorks总线相连，组合式空气处理机组1的信号输入/输出端通过LON采集与控制模块6（如图3所示）与LonWorks总线相连，组合式空气处理机组1的进出水管与空调主机2的进出水管相连。如图1所示。 

组合式空气处理机组1包括空气处理箱101和模拟房间102，如图2所示，空气处理箱101中主要安装有新风管103、冷热盘管104及风机105，风机105的出风口连接有送风管106，送风管106的出风口位于模拟房间102中，回风管107的进风口位于模拟房间102中，回风管107的出风口与位于空气处理箱101中的新风管103相连通，在回风管107与新风管103的连接处与冷热盘管104之间的管道上安装有过滤网108；在新风管103的入口处安装有新风温湿度检测器109和新风阀110，在过滤网108的两侧安装有压差计111，在冷热盘管104的进出水管上安装有水阀112和水管温度采集器113，在风机105的进口端安装有加湿阀114，在回风管107中安装有回风阀116和回风温湿度检测器117，在送风管106的出口端安装有送风温湿度检测器118，在模拟房间102中还安装有温控面板119，所述的新风温湿度检测器109、新风阀110、压差计111、水阀112、水管温度采集器113、加湿阀114、风机控制器115、回风阀116、回风温湿度检测器117、送风温湿度检测器118和温控面板119均通过接线盒7与LON采集与控制模块6相连，LON采集与控制模块6通过LonWorks总线现本地监控主机3相连。 

组合式空气处理机组可组合为装置模块、空气处理模块、采集模块、控制模块及执行模块。其中的装置模块包括空调与新风实训装置框架、空气处理箱、模拟房间、新风管、送风管、回风管、接线盒、模拟房间门及过滤网等；空气处理模块包括加湿器、风机、冷热盘管、进水管、出水管等；采集模块包括新风温湿度采集器、送风温湿度采集器、回风温湿度采集器、压差计、进水管温度采集器、出水管温度采集器等；控制模块包括LON采集与控制模块、温控面板及本地监控主机等；新风阀、回风阀、水管电动阀既可以作为系统采集模块也可以作为执行模块。 

本实用新型的工作原理是： 

空调主机2产生的新风由新风口进入空气处理箱中，从新风口进入的新风和从模拟房间回风口的回风混合后经过滤器过滤，然后由冷/ 热盘管对混合新风进行加热或冷却，由送风机和送风管道把混合新风送到模拟房间。机组的控制目标是：通过调节新风阀、回风阀的开度实现新风的输入量，通过冷/ 热盘管水阀门的大小控制冷热源的输入流量及通过调节风机转速调节送风量，从而实现模拟房间温度的调控和新风的调控，同时通过控制加湿器阀门使机组送风湿度保持在一定范围内。

本实用新型装置工作时，温湿度传感器可采集进风口、出风口、回风口及模拟房间内的温湿度，系统风阀均可采集各新风口、回风口的风阀开合度，系统水阀可采集进水管或出水口的开合度，压差计可采集过滤网两侧的空气压差，水管温度采集器可采集进水管和出水管的温度，风机可传输当前的风速，以上这些采集和检测到的信号均传输给LON采集与控制模块。 

LON采集与控制模块根据对各传感器的采集数据或检测量，或通过相连温控面板其温度、湿度及风速的设置输入或通过本地监控主机、远程监控主机设置的参数或命令，通过内建的控制算法和程式，经过数据处理和程式运算，输出控制信号给各风口的风阀驱动器以控制风阀开合度、水阀驱动器实现控制水流大小、空调主机冷热源切换控制器实现制冷或制热模式、加湿器实现湿度的调节、风机驱动器实现风机运转速度的调节，最终实现对空气的处理调节。 

LON采集与控制模块和本地监控主机、iLon路由器及远程监控主机采用LonWorks网络连接。iLON路由器作为网关连接Lon Talk协议和TCP/ IP 协议，一端通过双绞线连接LON采集与控制模块，另一端通过TCP/ IP 方式连接远程监控主机。监控主机上位程序可显示和记录各传感器采集实时数据及系统输入与输出数据，可控制系统装置各执行机构的启停，手动或自动状态的切换，可监测各组件模块的运行状态、报警信息和系统处理流程等。 

本实用新型装置中各组组合式空气处理机组可独立操作，彼此可互不受干扰和影响。系统空调主机包含负载判断程式，可根据实训时的系统负载自动调整主机开启的数量，实现自动调控。 

本实用新型装置其主要的控制点包括: 回风阀开度、新风阀开度、排风阀开度、室内温度、新风温度、回风温度、新风阀反馈、回风阀反馈、排风阀反馈、进风阀开关、风机启停、加热器启停、风机自动状态及加热器自动状态。数据类型包括：模拟量输入、模拟量输出、开关量输入及开关量输出。 

LonWorks控制模块2的组成框图如图3所示，它的主要功能是：①温、湿度监视，即对新风、回风和排风进行温度和湿度监视,给系统温、湿度的调节提供依据；②风阀的控制,即对新风阀门和回风阀门进行开关量的控制或模拟量的调节；③冷/ 热水阀门的调节，即根据测量温度和设定温度之间的温差调节阀门的开度，使温差保持在精度范围内；④加湿阀的控制，即在空气湿度低于设定的下限或者超过上限时，分别控制加湿阀的打开与关闭；⑤风机控制,即实现对风机的启停控制或者变频调速控制; ⑥过滤网压差报警监视、防冻开关报警监视、风机故障报警监视； ⑦空调机组工况转换(冬季、夏季、过渡季)；⑧温控面板的输入控制⑨手/自动转换。 

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。 

Claims (6)

1.一种基于LonWorks技术的空调与新风教学实训装置，其特征是它主要由组合式空气处理机组（1）、空调主机（2）、本地监控主机（3）、iLon路由器（4）和远程监控主机（5）组成，远程监控主机（5）通过因特网和iLon路由器（4）与LonWorks总线相连，本地监控主机（3）直接与LonWorks总线相连，组合式空气处理机组（1）的信号输入/输出端通过LON采集与控制模块（6）与LonWorks总线相连，组合式空气处理机组（1）的进出水管与空调主机（2）的进出水管相连。

2.根据权利要求1所述的基于LonWorks技术的空调与新风教学实训装置，其特征是所述组合式空气处理机组（1）包括空气处理箱（101）和模拟房间（102），空气处理箱（101）中主要安装有新风管（103），冷热盘管（104）及风机（105），风机（105）的出风口连接有送风管（106），送风管（106）的出风口位于模拟房间（102）中，回风管（107）的进风口位于模拟房间（102）中，回风管（107）的出风口与位于空气处理箱（101）中的新风管（103）相连通，在回风管（107）与新风管（103）的连接处与冷热盘管（104）之间的管道上安装有过滤网（108）；在新风管（103）的入口处安装有新风温湿度检测器（109）和新风阀（110），在过滤网（108）的两侧安装有压差计（111），在冷热盘管（104）的进出水管上安装有水阀（112）和水管温度采集器（113），在风机（105）的进口端安装有加湿阀（114），在回风管（107）中安装有回风阀（116）和回风温湿度检测器（117），在送风管（106）的出口端安装有送风温湿度检测器（118），在模拟房间（102）中还安装有温控面板（119），所述的新风温湿度检测器（109）、新风阀（110）、压差计（111）、水阀（112）、水管温度采集器（113）、加湿阀（114）、风机控制器（115）、回风阀（116）、回风温湿度检测器（117）、送风温湿度检测器（118）和温控面板（119）均通过接线盒（7）与LON采集与控制模块（6）相连，LON采集与控制模块（6）通过LonWorks总线现本地监控主机（3）相连。

3.根据权利要求2所述的教学实训装置，其特征是所述的空气处理箱（101）和模拟房间（102）均为透明封闭结构。

4.根据权利要求2所述的教学实训装置，其特征是所述的过滤网（108）中安装有不同通风性能的过滤网布，且能从空气处理箱中自由抽取和插入。

5.根据权利要求1所述的教学实训装置，其特征是它由多台组合式空气处理机组和多台空调主机组成。

6.根据权利要求5所述的教学实训装置，其特征是各组合式空气处理机组独立操作控制，且各机组的操作控制彼此独立互不影响。 

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