工業(yè)儀表與自動化裝置在建筑智能化中的使用

劉剛 中海油氣（泰州）石化有限公司

一、工業(yè)儀表的發(fā)展

早在20世紀(jì)30年代就出現(xiàn)了工業(yè)儀表，最初只用于化工、石油煉制、熱能動力和冶金等連續(xù)性的熱力生產(chǎn)過程，因此稱為熱工儀表。機(jī)械式和液動式是當(dāng)時(shí)工業(yè)儀表的主要結(jié)構(gòu)形式，因儀表體積較大，只能實(shí)現(xiàn)就地檢測、記錄和簡單的控制。

20世紀(jì)80年代工業(yè)儀表的發(fā)展促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動化，并已成為工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的自動化工具。計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等的發(fā)展與日俱進(jìn)，對自動化儀表的革新產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，已成為工業(yè)自動化儀器儀表發(fā)展的新的推動力，工業(yè)自動化儀表不僅能夠更高速、更靈敏、更可靠、更簡捷地獲取對象的全方位信息，而且完全突破了傳統(tǒng)的光、機(jī)、電的框架，朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、總線化、開放性的方向發(fā)展。

二、工業(yè)儀表的種類

工業(yè)儀表的種類很多，按被測量生產(chǎn)過程的參數(shù)區(qū)分有溫度測量儀表、壓力測量儀表、流量測量儀表、物位測量儀表、機(jī)械量測量儀表、流程分析儀器等；按其在工業(yè)生產(chǎn)過程的功能可分為檢測儀表、顯示儀表、調(diào)節(jié)儀表等。下面以建筑智能化系統(tǒng)常用的溫濕度儀表為例進(jìn)行介紹。

（一）濕度變送器

面對環(huán)境資源的緊缺，節(jié)能是建筑智能化的主要任務(wù)之一?？梢酝ㄟ^對濕度數(shù)據(jù)的采集，使得空調(diào)系統(tǒng)做出對應(yīng)的輸出，從而達(dá)到節(jié)能的效果。RH-XU-D-T系列風(fēng)道濕度變送器通過-HIH-5031-濕度敏感元件測量濕度，然后經(jīng)過變送轉(zhuǎn)換為0～10V或4～20mA信號輸出。這個(gè)變送器本身具有濾除噪聲的功能，同時(shí)具有寬的電源供電DC18V～DC30V功能。這個(gè)濕度敏感元件能檢測5%～95%的濕度范圍，線性信號輸出。通過濕度變送器和室內(nèi)智能空調(diào)系統(tǒng)的控制模塊以及其他必要環(huán)節(jié)的配合，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排這一功能。

（二）溫度傳感器

建筑智能化不僅要達(dá)到節(jié)能目標(biāo)，還要讓用戶在環(huán)境中感受到舒適。TS-XX-B-系列室內(nèi)溫度傳感器通過熱敏電阻-NTC、鉑電阻-PT-和鎳電阻等敏感元件來檢測溫度。敏感元件包括玻璃封裝的熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)的溫度敏感元件，鉑電阻是-3851-規(guī)格的敏感元件和陶瓷封裝的鎳電阻傳感器。通過溫度傳感器，對溫度進(jìn)行測量，并通過無線網(wǎng)關(guān)傳入集控室，通過分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行合理輸出，而這些過程都是通過對自動化裝置進(jìn)行編程達(dá)到自動控制的目的。

三、自動化裝置的控制功能

（一）可編輯功能

對設(shè)備的不同輸出進(jìn)行不同功能的控制，通過編程，結(jié)合CPU、網(wǎng)關(guān)等將輸出結(jié)果進(jìn)行編程并下載，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)設(shè)備的自動控制，解放勞動力。

（二）處理數(shù)據(jù)與輸出控制的功能

工業(yè)儀表對各個(gè)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行采集，傳輸給CPU等控制器，控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后根據(jù)處理結(jié)果輸出報(bào)警、啟停、過程調(diào)節(jié)等功能。

（三）數(shù)據(jù)記憶功能

對現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，通過上位機(jī)進(jìn)行記錄與分析，合理規(guī)劃并完善編程模塊，就可以對能源進(jìn)行更合理的利用。對監(jiān)控組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)，將工業(yè)儀表采集的數(shù)據(jù)按照設(shè)計(jì)好的組態(tài)畫面進(jìn)行記錄。

四、工業(yè)儀表與自動化裝置在智能建筑中的應(yīng)用

空調(diào)系統(tǒng)由現(xiàn)場執(zhí)行器，參數(shù)測量變送器，現(xiàn)場直接數(shù)字控制器，人機(jī)交互界面WEMATICHMI，網(wǎng)關(guān)BR-50，BR-10，WEBTALK等設(shè)備構(gòu)成。在上述設(shè)備基礎(chǔ)上，結(jié)合算法實(shí)現(xiàn)除傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)具有的功能外，還更加節(jié)約能源、更加智能。

利用WEBTALK對實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行畫面組態(tài)，溫濕度變送器通過采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，控制器通過畫面顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，方便工作人員了解現(xiàn)場環(huán)境、對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集保留。實(shí)驗(yàn)中主要利用溫濕度傳感器對空調(diào)的風(fēng)道口、室內(nèi)環(huán)境等的溫濕度進(jìn)行測量，利用不同溫濕度對空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。這樣便可以達(dá)到節(jié)能的目的，以免浪費(fèi)不必要的電力資源。另外，還有無線人感檢測報(bào)表，可從報(bào)表中對人流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過人流量控制空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)，高峰期之前空調(diào)提前運(yùn)行，降低溫度，達(dá)到節(jié)約成本。

通過程序安裝，以及設(shè)置無線傳感器地址，可以將數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)傳送到上位機(jī)。利用WEBTALK程序建點(diǎn)，完成數(shù)據(jù)接收。進(jìn)行組態(tài)畫面建立，利用所建點(diǎn)可以進(jìn)行數(shù)字、文本、圖表等顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（通過網(wǎng)頁鏈接的方式可以在畫面中顯示圖表）；也可以進(jìn)行報(bào)警組態(tài)，因?yàn)榭梢酝ㄟ^無線網(wǎng)快速采集數(shù)據(jù)，以便更大可能地減少問題的出現(xiàn)和更快速地解決問題。利用WEBTALK軟件，管理者可以通過組態(tài)畫面，監(jiān)控相應(yīng)項(xiàng)目的實(shí)時(shí)動態(tài)、所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，不僅現(xiàn)場可以檢測，控制室也可以檢測，尤其酒店建筑，這一方面更為重要，后臺工作人員可以及時(shí)收到客人的下單情況。

樓宇建筑的中央空調(diào)耗能很大，本系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，也可以基于實(shí)時(shí)反饋的運(yùn)行數(shù)據(jù)對空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)最佳的溫度控制。系統(tǒng)可以對監(jiān)控參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行打印，為控制工程師提供優(yōu)化控制的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，從而進(jìn)行更合理、更節(jié)能的編程，達(dá)到節(jié)約能源的效果。大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處理更為重要，在這方面，應(yīng)該有更深入的研究。

五、結(jié)束語

工業(yè)儀表和自動化裝置的進(jìn)一步發(fā)展和智能建筑的興起，使空調(diào)控制技術(shù)、新風(fēng)換等技術(shù)越來越先進(jìn)，現(xiàn)代化自控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，使樓宇控制系統(tǒng)的自控技術(shù)進(jìn)入智能化控制的全新時(shí)代。對于行業(yè)設(shè)計(jì)人員來說，是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。未來的發(fā)展與自動化密不可分，科技進(jìn)步推動工業(yè)儀表與自動化裝置的發(fā)展，這些設(shè)備的發(fā)展促進(jìn)生產(chǎn)力的提高，一切都相輔相成。