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空調(diào)控制范文1
【中圖分類號】 TU831.39 【文獻標識碼】 C【文章編號】 1727-5123（2011）02-140-02
1引言
變風量系統(tǒng)（Variable Air Volume System， VAV系統(tǒng)）20世紀60年代誕生在美國，它根據(jù)室內(nèi)負荷變化或室內(nèi)要求參數(shù)的變化，自動調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)送風量，從而使室內(nèi)參數(shù)達到要求的全空氣空調(diào)系統(tǒng)。由于空調(diào)系統(tǒng)大部分時間在部分負荷下運行，所以，風量的減少帶來了風機能耗的降低。變風量空調(diào)系統(tǒng)中風量的調(diào)節(jié)等主要依賴于控制系統(tǒng)，在很大程度上變風量空調(diào)系統(tǒng)的成敗取決于控制系統(tǒng)的正常運轉。下面將結合一個工程實例對變風量空調(diào)系統(tǒng)的控制進行分析。
2工程概況
江蘇昆山市某項目，總建筑面積59890m2，地下一層，地上19層，其中1～3層為裙樓，4～19層為辦公區(qū)域。4～19層采用變風量空調(diào)系統(tǒng)，1～3層采用定風量空調(diào)系統(tǒng)和風機盤管加新風系統(tǒng)。空調(diào)水系統(tǒng)采用四管制，空調(diào)冷熱水分開。該項目變風量空調(diào)系統(tǒng)為單風道變風量系統(tǒng)，外區(qū)采用電加熱型變風量末端，內(nèi)區(qū)采用單風道變風量末端裝置，所有變風量末端裝置均為壓力無關型末端裝置。變風量空調(diào)機組（AHU）送風機、回風機分別配置了變頻器來調(diào)節(jié)風機送風量和回風量。同時變風量空調(diào)機組還采用了熱回收轉輪。考慮到空氣品質(zhì)問題，變風量空調(diào)機組內(nèi)配置了納米光子設備，主要用來凈化室內(nèi)空氣。
3變風量空調(diào)系統(tǒng)控制
該項目變風量空調(diào)系統(tǒng)控制主要包括，系統(tǒng)風量控制、變風量末端（）控制、送風溫度控制、新風量控制、送回風匹配及排風控制、過渡季節(jié)控制、熱回收轉輪控制等。
3．1系統(tǒng)風量控制。系統(tǒng)風量控制目前主要有三種方法，定靜壓控制、變靜壓控制、總風量控制。該項目采取靜定壓的控制方式，所謂定靜壓控制，就是在風管中設置靜壓傳感器，測量該點的靜壓，進而調(diào)節(jié)風機的轉速，使該點的靜壓值恒定不變。定靜壓控制的難點是確定靜壓傳感器的位置，根據(jù)ASHRAE標準90．1～2001提出：“設計工況下變風量系統(tǒng)靜壓傳感器所在位置的設定靜壓不應大于風機總設計靜壓的”［2］。本項目根據(jù)此建議，將靜壓傳感器設置在AHU出風口后風管的處。如圖1所示。因該項目主風管在AHU出風口一段距離后分成兩個主干管。故在兩個主干管上均設置了靜壓傳感器，取它們中的最小值作為靜壓控制點，靜壓值初步設定在200－300pa之間，最后通過調(diào)試來確定合理的靜壓值。
3．2變風量末端控制。變風量末端裝置是變風量空調(diào)系統(tǒng)的關鍵設備之一。空調(diào)系統(tǒng)通過末端裝置調(diào)節(jié)一次送風量，根據(jù)負荷變化，維持室溫。變風量末端裝置的控制在變風量控制中至關重要，控制不當將影響室內(nèi)溫度和氣流組織。該項目變風量末端裝置均采用單風道壓力無關型變風量末端（VAVBOX），外區(qū)采用電加熱型VAVBOX。壓力無關型VAVBOX控制原理為：房間或區(qū)域溫度傳感器將溫度信號傳給VAVBOX控制器，控制器將溫度信號和溫度設定值進行對比，計算出需求的風量，同時VAVBOX入口處風量傳感器將實際測得的風量值傳送給控制器，控制器將實際風量和所需風量進行對比，根據(jù)風量對比差值，控制器執(zhí)行機構對VAVBOX風閥進行調(diào)節(jié)，從而達到所需風量。其控制原理如圖2所示。該項目所有VAVBOX均配置了DDC控制器，并且在出廠前均進行了風量整定，漏風量、噪聲測試等。該項目變風量末端安裝完成后，在現(xiàn)場又進行了二次風量整定，此次整定與AHU的送風量調(diào)節(jié)控制同時進行，確保在實際靜壓下，風閥調(diào)節(jié)達到所需的風量。
3．3送風溫度控制。該項目通過樓層DDC控制器對送風溫度進行控制，在送風管上（AHU出口處）設置溫度傳感器，用于檢測送風溫度，溫度信號送至DDC控制器，DDC控制器按PID調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)冷熱水調(diào)節(jié)閥，保持送風溫度不變。當達到最小風量時，如果負荷繼續(xù)變化，將采用變送風溫度來調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)冷熱量滿足房間負荷。該項目在設備訂貨時要求冷熱水調(diào)節(jié)閥門具有自動復位功能，當空調(diào)風機停止運轉時，復位至常閉位置，以達到節(jié)能目的。
3．4新風量控制。新風量處理方式一般分為兩種，分散處理方式、集中處理方式。該項目采用分散處理方式，即從幕墻百葉直接引新風到AHU機組，中間設置新風閥，新風量控制主要是通過調(diào)節(jié)新風閥來實現(xiàn)的，新風量控制的重點是確定新風量，新風量過小，室內(nèi)空氣品質(zhì)得不到保證，新風量過大，造成能源浪費。該項目采用CO2濃度作為室內(nèi)空氣質(zhì)量的標準，盡管CO2濃度不能完全代表室內(nèi)空氣品質(zhì)，由于AHU中配置了納米光子設備，該設備主要用于清除室內(nèi)空氣中的有機揮發(fā)物（VOC）等，故該項目的新風量根據(jù)CO2濃度值來進行調(diào)節(jié)。CO2濃度傳感器設置在主回風管上，當回風管中CO2過濃度超過設定值時（700ppm），新風閥根據(jù)比例開大，反之關小，但應保證一個最小新風量的閥位限制。
3．5送回風匹配及排風控制。由于該項目變風量空調(diào)機組（AHU）分別單獨設置了送風機和回風機，故涉及到送回風匹配的問題和排風控制問題，該項目中回風量隨送風機送風量變化。當送風量增加時，回風量也同比例增加，當送風量減少時，回風量也同比例減少。排風系統(tǒng)控制主要參考新風量的控制，新風和回風之和為送風量，原則上新風量應該與排風量相同，但為了保持室內(nèi)為正壓，排風量應略小于新風量。對變風量系統(tǒng)，當新風量增加時，排風量也相應的增加，新風量減少時，排風量也相應的減少。該項目中排風量設置為新風量的80～90％。新風調(diào)節(jié)閥、排風調(diào)節(jié)閥與送風機、排風機連鎖，若空調(diào)風機停止運行時，所有風閥應能自動關閉。
3．6過渡季節(jié)控制。考慮到節(jié)約能源，在過渡季節(jié)，應盡量采用室外新風作為冷源。判斷過渡季節(jié)是否開啟全新風模式的方式有：焓差法、固定焓值法、溫差法、固定干球溫度法。該項目采用的是焓差法，通過比較新風和回風的焓值，當新風焓值小于回風焓值時，啟動全新風模式，停止冷水機組供冷。該項目在室外設置了5組溫濕度傳感器，傳感器采集溫濕度信號并傳送給DDC控制器，控制器將溫濕度信號轉換為室外焓值，取5組室外焓值的平均值，與室內(nèi)回風管內(nèi)平均焓值進行對比。當室外焓值小于回風管焓值時，DDC控制器使新風閥和排風閥打到全開狀態(tài)，送風機和回風機全部在工頻工作，末端VAVBOX風閥全部打開，冷水機組和水泵等停止運行。變風量空調(diào)系統(tǒng)進入全新風模式。
3.7熱回收轉輪控制。為了增加節(jié)能效果，該項目AHU配置了熱回收轉輪，熱回收轉輪的芯材由不燃吸濕性材料或帶吸濕性涂層的材料構成，夏季時，低溫低濕的排風通過芯材，使芯材冷卻，熱回收轉輪旋轉，使通過芯材的高溫高濕的新風冷卻。從而到達節(jié)能的效果。熱回收轉輪與送風機、回風機聯(lián)動，通過DDC控制器三者同時開啟、同時關閉。在過渡季節(jié)時（全新風模式），熱回收轉輪停止運行，與送回風機的聯(lián)動取消。
4結束語
變風量空調(diào)控制系統(tǒng)在變風量空調(diào)系統(tǒng)中占有非常重要的位置，很多變風量空調(diào)系統(tǒng)在實際運行中達不到設計要求。主要原因之一是變風量控制系統(tǒng)達不到要求，如：控制系統(tǒng)設計、實施存在問題，控制策略方案選擇不當?shù)取９始訌妼ψ冿L量控制系統(tǒng)研究和分析非常必要。
參考文獻
1孫寧等.變風量空調(diào)系統(tǒng)淺談［J］．暖通空調(diào)，1997.27（5）：53～59
2葉大法等．變風量空調(diào)系統(tǒng)設計［M］．北京.中國建筑工業(yè)出版社，
空調(diào)控制范文2
關鍵詞：暖通空調(diào)； 低效運行； 控制系統(tǒng)；
一、 暖通空調(diào)系統(tǒng)分析研究
1、暖通空調(diào)工作原理
暖通空調(diào)工作原理就是制冷劑在制冷機組的蒸發(fā)器中與冷凍水進行熱量的交換而汽化，從而使冷凍水的溫度降低，然后，被汽化的制冷劑在壓縮機作用下，變成高溫高壓氣體，流經(jīng)制冷機組的冷凝器時被來自冷卻塔的冷卻水冷卻，又從氣體變成了低溫低壓的液體，同時被降溫的冷凍水經(jīng)冷凍水水泵送到空氣處理單元的熱交換器中，與混風進行冷熱交換形成冷風源，通過送風管道送入被調(diào)房間。如此循環(huán)，在夏季，房間的熱量就被冷卻水所帶走，在流經(jīng)冷卻塔時釋放到空氣中。本文主要研究控制暖通空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理部分，主要涉及供水系統(tǒng)和空氣處理單元。
2、暖通空調(diào)供水系統(tǒng)
常用的冷凍水(水為載冷劑)系統(tǒng)的冷凍水管道均為循環(huán)式系統(tǒng)，根據(jù)用戶的需求情況的不同，按水壓特性劃分，可分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)兩種;按冷、熱水管道的設置方式劃分，可分為雙管制系統(tǒng)、三管制系統(tǒng)、四管制系統(tǒng);按各末端設備的水流程劃分，可分為同程式和異程式系統(tǒng);按水量劃分，可分為定水量和變水量系統(tǒng)。變流量系統(tǒng)中的原則是的供、回水溫度保持不變，建筑物負荷變化時，通過改變供、回水的流量來適應，該水系統(tǒng)輸送的水流量要與建筑物需求相適宜。隨著現(xiàn)代控制技術和電子技術的發(fā)展，自動控制設備的造價不斷的下降，變流量系統(tǒng)可以使系統(tǒng)全年以定溫差、變流量的方式運行，盡量節(jié)約冷凍水泵的能耗，使得其得以越來越廣泛的應用。目前，通常所說的變流量系統(tǒng)是指在水路系統(tǒng)的空調(diào)末端使用二通閥的系統(tǒng)，是與水路系統(tǒng)的空調(diào)末端使用三通閥的定流量系統(tǒng)相對而言的，所謂變流量與定流量均是指送冷凍水的水路系統(tǒng)的流量，而不是通過末端的流量，通過末端的流量變流量與定流量均是變化的。變流量系統(tǒng)的目的是要冷源輸出的流量所載的冷量與經(jīng)常變化的末端所需的冷量相匹配，從而節(jié)約冷量的輸送動力和冷源的運行費用。由于目前大多數(shù)冷水機組的水流量要求恒定，所以變流量系統(tǒng)實際上是供冷(水)量與需冷(水) 量相對匹配的。即供冷(水)量只能隨冷水機組的運行臺數(shù)的不同產(chǎn)生變化。由于空調(diào)系統(tǒng)大部分時間都處于設計負荷的60%以下運行，且負荷隨著時間在不斷地變化，為了使冷水所載的冷量與經(jīng)常變化的負荷相匹配，從而節(jié)約冷量輸送動力和冷源的運行費用，采用變冷水流量控制便成了理所當然的做法。
3、暖通空調(diào)空氣處理單元
在暖通空調(diào)空氣處理單元中，首先是新風與部分回風混合，形成混風，混風經(jīng)過熱交換器與冷凍水進行熱交換形成送風，在冬天，混風吸收能量溫度提高，在夏天，混風溫度降低，送風在風機的作用下經(jīng)過送風管道進入房間，與房間內(nèi)的空氣進行熱量的傳遞，最終調(diào)節(jié)房間的溫度到達所需要的設定點。房間內(nèi)的氣體在排風機的作用下被排出，形成回風。部分的回風排出室外，部分回風與新風混合重復上述過程。混風和冷凍水的熱交換是在空氣處理單元的熱交換器中進行的，熱交換器是暖通空調(diào)系統(tǒng)空氣處理單元中的重要部分，熱交換器的工況處于部分負荷下時，并非與設計工況相同，而實際使用過程中，熱交換器絕大多數(shù)時間是在非設計工況。
二、暖通空調(diào)控制系統(tǒng)設計分析研究
對房間溫度進行了合理的設定，然后建立合理的暖通空調(diào)控制器，使暖通空調(diào)控制系統(tǒng)能快速準確的調(diào)解房間溫度到達設定的房間最佳溫度值，并有效的抑制房間內(nèi)部和外部的干擾對房間內(nèi)溫度的影響，同時節(jié)省暖通空調(diào)系統(tǒng)能量的消耗。由于暖通空調(diào)具有時滯和大慣性，當前的控制信號要等到很長時間才能在系統(tǒng)的輸出中反映，而廣義預測控制可以利用現(xiàn)在時刻的控制變量使未來時刻系統(tǒng)的輸出快速準確的跟蹤期望的輸出。同時暖通空調(diào)的工況環(huán)境不斷變化且有干擾作用，用神經(jīng)網(wǎng)絡的強學習能力使暖通空調(diào)控制系統(tǒng)有效的抑制工況變化和干擾帶來的對控制效果不利的影響。本文把廣義預測控制和神經(jīng)網(wǎng)絡結合對暖通空調(diào)進行控制。
1、暖通空調(diào)廣義預測控制結構
這里選取的基于RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡暖通空調(diào)廣義預測控制系統(tǒng)結構。如前面所描述暖通空調(diào)系統(tǒng)具有非線性，時變性、大滯后和大慣性等特點，還受到許多的干擾。干擾1為冷熱水干擾，主要有盤管中冷/熱水流量、壓力變化，這些干擾折合成冷/熱水溫度變化就會對系統(tǒng)造成一定的影響。干擾2為外界干擾，主要有日照、室外氣溫、外部空氣侵入以及新風溫度變化和風機轉速變化，這些千擾可以看成空調(diào)的送風風量變化。干擾3為房間內(nèi)部干擾，主要有人員的頻繁進出、房間內(nèi)部各種耗能發(fā)熱設備的使用。基于RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的暖通空調(diào)廣義預測控制主要由三部分構成。要實現(xiàn)暖通空調(diào)的廣義預測控制，要有準確的暖通空調(diào)輸出預測，在提供暖通空調(diào)預測輸出的基礎上，建立準確快速的在線優(yōu)化策略和有效的反饋校正。即通過所得到的未來溫度輸出和優(yōu)化目標函數(shù)，利用梯度下降法對實現(xiàn)滾動優(yōu)化控制功能的RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)進行修正，從而得到最佳的控制規(guī)律。此RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)的輸入是實際房間溫度和設定房間溫度的差值和差值變化率，輸出是暖通空調(diào)調(diào)節(jié)閥電壓。
2、暖通空調(diào)控制器在線滾動優(yōu)化
暖通空調(diào)廣義預測控制的在線滾動優(yōu)化是利用模型辨識部分提供的預測輸出信息，根據(jù)優(yōu)化的目標函數(shù)及選定的優(yōu)化方法進行在線的滾動優(yōu)化，從而得到合理的控制規(guī)律，考慮在線優(yōu)化的計算量，這里用RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡完成廣義預測控制的在線滾動優(yōu)化。按性能指標，利用優(yōu)化方法獲得未來控制長度內(nèi)的冷凍水調(diào)節(jié)閥電壓，并取其首分量作為當前時刻的冷凍水調(diào)節(jié)閥電壓。考慮降低在線計算的復雜性，采用了較常用的梯度下降法作為主要的優(yōu)化算法。優(yōu)化過程的關鍵是計算性能指標對RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器參數(shù)的導數(shù)。 通過RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)和修正方法，利用暖通空調(diào)預測模型提供的信息來完成給定目標函數(shù)的優(yōu)化，進而準確的提供冷凍水調(diào)節(jié)閥電壓，從而實現(xiàn)廣義預測控制的在線滾動優(yōu)化來得到暖通空調(diào)的合理控制規(guī)律。
3、暖通空調(diào)廣義預測控制反饋校正
預測控制算法在進行滾動優(yōu)化時，優(yōu)化的基點應與系統(tǒng)實際一致。由于暖通空調(diào)系統(tǒng)受諸多干擾的影響，有可能導致辨識模型的失配。既基于不變RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)模型的預測不可能和實際空氣處理單元完全相符。這就需要用附加的預測手段補充模型預測的不足，或者對基礎模型進行在線修正。況且滾動優(yōu)只有建立在反饋校正的基礎上，才能體現(xiàn)出其優(yōu)越性。對RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡各隱單元的“中心”和“寬度”和隱層到輸出層的權值采用梯度下降法進行調(diào)整，在控制的每一步，都實時檢測被控對象的實際輸出與RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡預測器輸出之間的誤差，若此誤差大于預先設定的允許誤差，則利用上述修正方法修正暖通空調(diào)預測模型的RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡參數(shù);否則，維持原有的RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型。
三、結語
空調(diào)系統(tǒng)是按滿足用戶最大需求而設計，所有的空調(diào)系統(tǒng)長時間處在低負荷下運行。由于能源十分緊張，同時暖通空調(diào)的能耗在國民經(jīng)濟總能耗中所占比重越來越大，所以開發(fā)中央空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制技術，使中央空調(diào)系統(tǒng)在不同負荷下、不同工況條件下，都能以最佳效率運行，并且達到最好的控制效果，是非常迫切的并且具有非常廣闊的應用前景。
空調(diào)控制范文3
【關鍵詞】PC Access；CP5611；PROFIBUS-DP；空調(diào)控制系統(tǒng)
1.概述
西門子推出的PC Access軟件是專用于S7-200 PLC的OPC Server（服務器）軟件，它向OPC客戶端提供數(shù)據(jù)信息，可以與任何標準的OPC Client（客戶端）通信。PC Access軟件自帶OPC客戶測試端，用戶可以方便的檢測其項目的通信及配置的正確性。此方案為新建潔凈車間的空調(diào)控制項目，該車間共有四層樓，所以配備了八臺中央空調(diào)，分別采用S7-200PLC進行控制，實時把采集到的回風溫濕度、送風溫濕度上傳至上位機，上位機也能修改各控制參數(shù)，實現(xiàn)一體化的自動系統(tǒng)。
2.控制系統(tǒng)的選型及特點
2.1 硬件配置
上位機：CP5611；從站：S7-200（包含了DI、DO、AI、AO模塊）；通訊模塊：EM277；觸摸屏：TD400C；開關電源：明緯MW開關電源；溫濕度變送器：EE21系列；風速儀：EE65系列；閥門：HONEYWELL電動調(diào)節(jié)閥。
2.2 軟件配置
WINCC 7.0SP1、STEP 7-MicroWIN、S7-200 PC Access
2.3 控制系統(tǒng)選型的特點
（1）PC Access所支持的協(xié)議
?PPI（通過RS-232PPI和USB/PPI電纜）
?MPI（通過相關的CP卡）
?Profibus-DP（通過CP卡）
?S7協(xié)議（以太網(wǎng)）
?Modems（內(nèi)部的或外部的，使用TAPI驅(qū)動器）
（2）所有協(xié)議允許同時有8個PLC連接
（3）WINCC與S7-200通訊方法
a.短距離：CP5611和200用本身的PPI或MPI協(xié)議通過PC Access OPC服務器與WINCC通訊；
b.中距離：CP5611和200+EM277走PROFIBUS協(xié)議用PC Access OPC服務器與WINCC通訊；
c.中長距離：普通網(wǎng)卡和200+CP243-1走以太網(wǎng)協(xié)議通過OPC服務器與WINCC通訊。
2.4 網(wǎng)絡組態(tài)
打開S7-200 PC Access軟件，右擊MicroWin設定PG/PC接口參數(shù)，如圖1所示。選擇CP5611 （PROFIBUS），單擊屬性，設定包括站地址，網(wǎng)絡參數(shù)，如圖2所示。并在剛建立的PROFIBUS網(wǎng)絡上添加新的PLC，設定網(wǎng)絡地址，如圖3所示。
圖1 圖2 圖3
在每個EM277模塊設定PROFIBUS通訊地址，如圖4所示。至此，下位機組態(tài)完成。
圖4
打開WINCC組態(tài)軟件，在變量管理右擊選擇添加新的驅(qū)動程序，在對話框中選擇OPC.chn，右擊OPC Groups（OPCHN Unit #1），條目中的“系統(tǒng)參數(shù)（S）”選項，彈出“OPC條目管理器”框，然后選擇“Local”的計算機圖標下的“S7200 OPC Server”再單擊“瀏覽服務器”按鈕如圖5所示。
圖5
最后變量導入：
全部選擇隨后出現(xiàn)在S7200 Server目錄下的變量，并選擇系統(tǒng)默認的“S7200_OPCServer”變量組名，這樣，在PC ACCESS的變量就成功導入到WINCC里面了。
3.控制系統(tǒng)完成的功能及難點
（1）完成的功能
該系統(tǒng)完成了空調(diào)的控制要求，如啟動/停止切換控制，現(xiàn)場信號的采集，對現(xiàn)場的監(jiān)控。
（2）難點
通訊的問題，在使用連接電纜為PROFIBUS電纜（屏蔽雙絞線）西門子PROFIBUS電纜，接頭為PROFIBUS接頭并帶有終端電阻的情況下西門子給出以下波特率所以對于的安全距離。通訊波特率為187.5kbps時為1000m通訊波特率為500kbps時為400m通訊波特率為1.5Mbps時為200m通訊波特率為3.6Mbps和12Mbps時為100m因為現(xiàn)場的各個站點間的距離很遠，所以設定通訊波特率為19.2kbps，加上西門子RS485中繼器RS 485-REPEATER作信號的延續(xù)。
4.應用優(yōu)勢
（1）PC Access能在線查看各參數(shù)的實時情況，就可以快速判斷各模擬量參數(shù)是否正常。
（2）采用了分布式設計，層次非常清楚。
（3）軟件采用了模塊化設計，思路很清楚。
（4）在生產(chǎn)線較長的工藝環(huán)境下，大大減少電纜的使用量，減少了故障率。
（5）WINCC采集到的數(shù)據(jù)能做成歷史曲線，導出成報表的格式。
5.結束語
本系統(tǒng)實現(xiàn)了上位機與多臺下位機的實時通訊，安全可靠，且互相不受影響。
參考文獻
[1]西門子有限公司自動化與驅(qū)動集團編.深入淺出西門子S7-200PLC[M].
空調(diào)控制范文4
對變風量空調(diào)系統(tǒng)的研究開始于上世紀七十年代。七十年代到九十年代主要研究VAV空調(diào)系統(tǒng)的能耗問題，通過與定風量系統(tǒng)(CAV)與常規(guī)的風機盤管系統(tǒng)的能耗比較來改善VAV空調(diào)系統(tǒng)。相對CAV空調(diào)系統(tǒng)而言，VAV空調(diào)系統(tǒng)的送風量和送風再熱量都有較大變化，較低的風機能耗及制冷負荷更加符合節(jié)能要求，對風機采用有效的調(diào)控措施，降低風機能耗是提高VAV空調(diào)系統(tǒng)能效的重要方法。通過對送風靜壓的監(jiān)測實現(xiàn)對送風量的控制，送風機的變頻調(diào)速與DDC控制相結合是這一時期VAV空調(diào)系統(tǒng)研究的主要方向，變頻調(diào)速與變靜壓控制的有機結合使VAV空調(diào)系統(tǒng)具有了更大的節(jié)能空間。
2 變風量空調(diào)(VAV)系統(tǒng)控制發(fā)展
VAV空調(diào)系統(tǒng)的控制方式的發(fā)展大體上經(jīng)歷了三個階段：第一個階段，80年代開發(fā)并實際投入使用的定靜壓定溫度控制形式；第二個階段，90年代前中期開發(fā)并實際運用的定靜壓變溫度控制形式；第三個階段，90年代后期開發(fā)并實際運用的變靜壓變溫度控制形式，在此階段同時并存的還有總風量控制形式，已運用于實踐。
目前，VAV空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)成為歐美發(fā)達國家集中空調(diào)系統(tǒng)的主流模式。進入九十年代后，能源危機的緊迫使得日本對國內(nèi)七十年代以前建設的中央空調(diào)系統(tǒng)進行改建或重建，將原有的定風量系統(tǒng)改造為變風量系統(tǒng)，并加大了對VAV空調(diào)控制系統(tǒng)的研究力度，形成了自己的控制模式及標準。目前，在我國發(fā)達地區(qū)新建公建項目中采用VAV空調(diào)系統(tǒng)者已占到較大比例。
我國雖然在VAV空調(diào)系統(tǒng)的理論研究上取得了不小的成績，但具體到實踐上與國外同類研究還有不小的差距，由于VAV空調(diào)系統(tǒng)真正在國內(nèi)大范圍得以推廣使用的時間還很短，缺少實踐經(jīng)驗，加之該控制技術相對復雜，控制環(huán)節(jié)多，尤其是對VAV空調(diào)系統(tǒng)控制部件的復雜性還存在研究上的困難，關鍵部件還需國外產(chǎn)品支持，另外價格較高、實際工程效果不理想等客觀原因也阻礙了VAV空調(diào)系統(tǒng)的推廣使用。
3 變風量空調(diào)(VAV)系統(tǒng)末端控制與裝置
VAV空調(diào)系統(tǒng)的控制機理并不是很復雜，末端送風裝置是實現(xiàn)變風量功能的關鍵，而選擇何種控制系統(tǒng)并與末端送風裝置進行有機結合是整個VAV空調(diào)系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)之一。VAV空調(diào)系統(tǒng)并非是簡單地在定風量系統(tǒng)上加裝可調(diào)變速風機及末端裝置，它還包括由多個控制回路所組成的控制系統(tǒng)，要保證VAV空調(diào)系統(tǒng)運行隨著空調(diào)負荷變化而進行相應改變就必須依靠自動控制系統(tǒng)。變風量控制系統(tǒng)的主要作用是：自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)送風量以適應房間空調(diào)負荷變化；通過相對獨立的控制單元分別實現(xiàn)對不同房間、不同功能區(qū)域的不同溫度參數(shù)要求；能夠根據(jù)負荷變化自動調(diào)節(jié)送風主機的運行頻率以降低空調(diào)系統(tǒng)運行能耗，實現(xiàn)節(jié)能目的。
目前在過程控制領域中應用最為廣泛的控制器是常規(guī)PID(比例，積分，微分)控制器，簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高等特點使其對于線性定常的控制是非常有效的，一般都能夠得到比較滿意的控制效果，至今在全世界的過程控制中有84％的控制器仍是PID控制器，VAV系統(tǒng)末端裝置也大多采用PID)控制器。
PID控制以其巧妙的構思和良好的控制效果一度成為應用最廣泛，實現(xiàn)最簡單的控制策略。PID控制理論內(nèi)涵給人們留下了較大的研究空間，關于PID參數(shù)自整定的方法也相繼問世，但隨著控制理論及應用范圍的不斷發(fā)展，控制對象也日趨復雜，有些系統(tǒng)的過程模型難以建立，并且具有高度的非線性、時變性；比如VAV變風量空調(diào)系統(tǒng)的時變控制，因此傳統(tǒng)的PID控制策略就顯露了它的不足。雖然研究人員試圖通過簡化控制算法或采取優(yōu)化集合控制等來解決這一不足，但效果并不很理想。
基于PID控制所存在的問題，相關研究人員根據(jù)變風量空調(diào)系統(tǒng)的特點結合控制技術在不斷改進PID控制算法的基礎上積極尋找其它更為高級的控制方式，通過實踐，逐步將最優(yōu)控制、自適應控制、模糊控制及神經(jīng)網(wǎng)絡控制等智能化控制手段應用于VAV空調(diào)系統(tǒng)的控制實踐。
隨著控制技術、空調(diào)技術的發(fā)展以及將二者相結合運用于建筑系統(tǒng)的發(fā)展趨勢來看，VAV空調(diào)系統(tǒng)控制技術從最初的定靜壓控制到變靜壓控制再到后來直接數(shù)字控制、總風量控制再到智能化控制已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，其中清華大學有關學者提出的總風量控制法具有一定影響，該方法不采用靜壓送風量，而是根據(jù)壓力無關型VAV空調(diào)系統(tǒng)末端裝置的設定風量來確定系統(tǒng)送風總量并據(jù)此計算出送風風機的轉速，從而對送風量進行控制。他們通過對總風量控制法與定靜壓控制法、變靜壓控制法的節(jié)能效果比較，認為雖然總風量控制法的節(jié)能效果雖不如變靜壓控制法，但因其沒有壓力控制環(huán)節(jié)，所以運行穩(wěn)定性很好。另外，還有學者通過分析變VAV空調(diào)系統(tǒng)的局部控制，利用其送風末端裝置風閥的開度作為各空調(diào)區(qū)域相關負荷的指示信號，提出送風靜壓優(yōu)化控制方法。
4 變風量空調(diào)(VAV)控制系統(tǒng)模型
VAV空調(diào)系統(tǒng)主要應用于大中型建筑物，它是全空氣空調(diào)系統(tǒng)與控制技術相結合并不斷發(fā)展的產(chǎn)物。與常規(guī)的全空氣空調(diào)系統(tǒng)相比，VAV空調(diào)系統(tǒng)最主要的特點就是在每個空調(diào)房間的送風管處設置一個VAV空調(diào)系統(tǒng)末端裝置(VAV Box)，該末端裝置的主要功能部件是一個風量調(diào)節(jié)閥門或末端調(diào)速風機。
在總風量控制下的VAV系統(tǒng)中, 當室內(nèi)溫空器實時監(jiān)測到實際溫度超出設定溫度時，通過A／D轉換將溫差信號由各分支饋線傳輸給末端裝置控制器，并同時將信號傳輸給VAV系統(tǒng)主控制器。通過對信號的比較處理，改變送風主機運行頻率，改變送風量。而末端裝置通過調(diào)整閥門開度或風機轉速來控制進入房間的送風量，進而實現(xiàn)對各個房間的溫度控制。末端裝置的風量調(diào)節(jié)是通過其自身的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的，最簡單的控制方式就是根據(jù)比較房間內(nèi)實際溫度值與設定溫度值之間的差值來調(diào)節(jié)末端裝置的風閥開度。但這種控制也存在一些問題：當某個房間達到設定溫度而相應末端裝置風閥開度保持穩(wěn)定時，由于其它房間末端裝置響應相應空調(diào)狀況而做出調(diào)整時就會影響整個VAV空調(diào)系統(tǒng)送風壓力，進而改變已調(diào)整穩(wěn)定的房間末端裝置，而空調(diào)負荷的熱惰性又致使末端裝置不會立刻進行調(diào)整性動作，等房間空調(diào)負荷交得較大并出現(xiàn)溫度波動時，末端裝置才采取動作，而動作的結果又反過來影響其它房間末端裝置的控制效果。這樣一種以動態(tài)響應為主連續(xù)參量、多環(huán)節(jié)的控制方式來保證環(huán)境溫度與設定溫度相一致是很困難的，其中任何一個環(huán)節(jié)年問題都會導致運行出現(xiàn)故障或是令系統(tǒng)功能大打折扣。比如，在送風管道上選擇檢測點的位置如何，能否準確代表系統(tǒng)送風狀況，是否失真，再比如送風管道異常漏風時，還有，假如信號抗電磁干擾能力差等都會導致系統(tǒng)送風紊亂，送風主機運行頻率異常，原有送風平衡被破壞，甚至無法進行系統(tǒng)運行調(diào)整等等問題。
空調(diào)控制范文5
【關鍵詞】wifi模塊 局域網(wǎng) 監(jiān)控空調(diào) 手機軟件
1 引言
隨著通信技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術、控制技術的迅猛發(fā)展，促使了家庭生活的實現(xiàn)現(xiàn)代化，居住環(huán)境的舒適化、安全化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們的生活習慣，提高了人們的生活質(zhì)量，正是在這種形勢下，本文提出了一種通過wifi無線局域網(wǎng)絡對空調(diào)進行監(jiān)控的系統(tǒng)。
本系統(tǒng)是以以太網(wǎng)、手機、帶有遠程監(jiān)控接口的空調(diào)、wifi無線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡為物理平臺，構成一個完整的空調(diào)控制系統(tǒng)。
2 方案設計
本文利用EMW3280wifi轉串口模塊來實現(xiàn)與遠程監(jiān)控空調(diào)接口通信，編機軟件，利用手機在局域網(wǎng)中對空調(diào)進行監(jiān)控。
2.1 硬件部分
局域網(wǎng)空調(diào)控制系統(tǒng)主要由四大部分構成，即空調(diào)與wifi模塊之間交換信令部分、wifi模塊與以太網(wǎng)之間數(shù)據(jù)交互部分、手機與路由器之間的通信。由于原有的空調(diào)使用的是控制器UART串口轉成485接口進行遠程控制，我們?nèi)サ?85模塊，利用EMW3280wifi轉串口模塊直接與空調(diào)控制板的UART接口連接[2]，使用空調(diào)控制板的電源對wifi模塊進行供電，然后利用手機發(fā)送原有的485監(jiān)控內(nèi)容，就可以實現(xiàn)局域網(wǎng)對空調(diào)的控制。Wifi模塊部分串口處理程序流程圖如圖1.1所示。
硬件部分發(fā)送程序?qū)崿F(xiàn)代碼如下：
void SendData(MySendData_TypeDef *pkt)
{UINT8 cs = 0;//定義計算校驗和變量
UINT8 i = 0;//定義計數(shù)變量
UartSendChar(0xAA);//發(fā)送特征碼
cs = 0xAA;//開始計算校驗
UartSendChar(pkt->AddrCmd);//發(fā)送指令
cs += pkt->AddrCmd;//計算校驗
UartSendChar(pkt->RunMode);//發(fā)送模式
cs += pkt->RunMode;//計算校驗
UartSendChar(pkt->SetTemp);//發(fā)送溫度
cs += pkt->SetTemp;//計算校驗
UartSendChar(pkt->SetWind);//發(fā)送風速
cs += pkt->SetWind;//計算校驗
UartSendChar(pkt->ConData1);//發(fā)數(shù)據(jù)
cs += pkt->ConData1;//計算校驗
UartSendChar(pkt->ConData2);//發(fā)數(shù)據(jù)cs += pkt->ConData2;//計算校驗
for(i = 0; i < 3; i++){
UartSendChar(pkt->SetTime[i]);//時間
cs += pkt->SetTime[i];//計算校驗}
UartSendChar((0xFF - cs));//發(fā)送校驗值
}
2.2 軟件部分
軟件設計部分主要由三大部分組成：獲取可以控制的空調(diào)列表、空調(diào)控制界面、查看空調(diào)運行信息。空調(diào)控制界面參考空調(diào)的遙控器功能和圖標進行設計，點擊相應的圖標后會對空調(diào)發(fā)送出所對應的操作命令。空調(diào)執(zhí)行發(fā)送的操作命令后，手機顯示返回的數(shù)據(jù)信息。軟件接收部分程序如下：
void GetReturnData(UINT8 ch){
switch(com_state) {caseMYSTART_STATE://檢測特征字節(jié)
if(ch==0xCC){com_cs=0xCC;com_cnt=0;
com_state = MYTYPE_STATE; }else{
com_state = MYSTART_STATE;}break;
case MYTYPE_STATE://接收狀態(tài)特征字節(jié)ReDataBuf.Type=ch;com_cs+=ch;
com_state = MYMODE_STATE;break;
case MYMODE_STATE: //接收模式狀態(tài)
if(ch
com_cs += ch;com_state = MYTEMPE_STATE;
}else{com_state = MYSTART_STATE;}
break;
case MYTEMPE_STATE://接收設定溫度值ReDataBuf.SetTemp=ch;com_cs += ch;
com_state = MYWIND_STATE;break;
case MYWIND_STATE://接收運行數(shù)據(jù)1
ReDataBuf.ConData1 = ch;com_cs += ch;com_state=MYERR_STATE;break;
case MYERR_STATE://接收故障狀態(tài)碼
ReDataBuf.Error=ch;com_cs+=ch;com_state = MYInEnTe_STATE;break;
case MYInEnTe_STATE://接收校驗字節(jié)狀態(tài)
if((0xFF - com_cs) == ch){
isr_send_signal(Uart1_Task);}
com_state = MYSTART_STATE;break;
default:com_state = MYSTART_STATE; break;}}
3 系統(tǒng)設計
在局域網(wǎng)內(nèi)控制空調(diào)，首先要解決的問題就是如何獲取到可以進行控制的空調(diào)，如果家中有多個空調(diào)可以進行控制，那么將如何解決等等，系統(tǒng)結構框圖如圖2所示。
本文根據(jù)以太網(wǎng)的特性，利用UDP通訊協(xié)議向局域網(wǎng)事先固定的端口發(fā)送特定的字符串，wifi模塊不斷的監(jiān)聽該端口并且能夠識別該字符串，同時返回自身的MAC地址、IP地址和設備名稱。這樣利用手機發(fā)送發(fā)送廣播就可以實現(xiàn)獲取局域網(wǎng)中可以進行控制的空調(diào)列表了（如圖3.1所示）。
當需要對指定的空調(diào)進行控制時，只要點擊空調(diào)列表中對應的空調(diào)，就可以進入空調(diào)控制界面，此時手機作為客戶端通過TCP協(xié)議主動向wifi模塊發(fā)起連接，連接成功后向空調(diào)發(fā)送讀取空調(diào)狀態(tài)信息的命令，空調(diào)接收到命令后向手機發(fā)送空調(diào)當前的所有信息，然后手機顯示空調(diào)當前的信息（如圖3.2、圖3.3所示）。
當多個手機客戶端連接同一臺空調(diào)時，也不會相互干擾，因為wifi模塊能將空調(diào)返回的數(shù)據(jù)信息同時傳給連接它的客戶端，這樣所有的手機客戶端都會看到空調(diào)最新的運行狀態(tài)。
4 結束語
經(jīng)過測試，系統(tǒng)的各項功能都實現(xiàn)，在局域網(wǎng)內(nèi)性能穩(wěn)定。目前智能家居的概念比較流行，而本文根據(jù)用戶的需要在原有的基礎上進行了技術改進，實現(xiàn)了空調(diào)的網(wǎng)絡控制。通過在春蘭集團變頻一級e星空掛機空調(diào)和柜機空調(diào)的調(diào)試運行，該系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性和可靠性，完全能夠滿足用戶的需求。
參考文獻
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空調(diào)控制范文6
在設計中央空調(diào)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時，首先要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，其次要考慮系統(tǒng)的開放性和先進性，最后要充分融合中央空調(diào)機組的工藝要求。只有這樣，設計的方案才能夠代表中央空調(diào)電氣自動化的發(fā)展方向[6]。本方案設計的基于PLC技術的中央空調(diào)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)采用3層體系結構，如圖1所示。1）現(xiàn)場控制層最底層為現(xiàn)場控制層，主要設備為PLC或基于PLC技術的專用控制器，用于接收各類現(xiàn)場信號，進行控制運算，并輸出信號控制各類現(xiàn)場設備。輸入信號包括溫度、壓力和流量等模擬量信號，以及壓縮機和水泵的啟、停等開關量信號。PLC或基于PLC技術的專用控制器也可通過RS485等通訊接口與現(xiàn)場智能儀表進行數(shù)據(jù)交換，還可通過標準接口與其他控制產(chǎn)品進行連接。PLC或基于PLC技術的專用控制器通過串口與人機界面HMI進行連接，工作人員可在中央空調(diào)機組附近對機組進行調(diào)試與維護。作為中央空調(diào)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎控制單元，底層控制器在實現(xiàn)上述功能的基礎上通過無線通訊模塊與中間監(jiān)控層進行數(shù)據(jù)交互，目前用得較多的無線通訊方式是GPRS。2）中間監(jiān)控層中間監(jiān)控層通過無線設備接收各類現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并在監(jiān)控計算機上顯示各類設備的運行狀態(tài)和參數(shù)。監(jiān)控計算機上運行監(jiān)控軟件，對各類數(shù)據(jù)進行處理與存儲，然后通過公用網(wǎng)絡與中央監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。3）中央監(jiān)控系統(tǒng)中央監(jiān)控系統(tǒng)位于最上層，用于對中央空調(diào)系統(tǒng)各類設備的集中監(jiān)視和運行管理。中央監(jiān)控系統(tǒng)一般位于中央空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)的監(jiān)控大廳內(nèi)，由各類數(shù)據(jù)服務器、操作員工作站、工程師工作站、大屏幕顯示器和打印機等部分組成。上述3層體系結構組成了一個完善的中央空調(diào)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)了分散控制和集中管理的系統(tǒng)要求。如果監(jiān)控的中央空調(diào)機組數(shù)量不太多，為了提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性，也可省去中間監(jiān)控層，底層數(shù)據(jù)直接通過無線方式送入中央監(jiān)控層。
2中央空調(diào)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)硬件選型
PLC或基于PLC技術的專用控制器是中央空調(diào)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心基礎部件，控制器的選擇決定了中央空調(diào)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的性能和檔次。從產(chǎn)品性能、穩(wěn)定性和開放性等方面考慮，本方案設計的中央空調(diào)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的硬件平臺選擇RPC2000系列PLC。RPC2000系列PLC是筆者開發(fā)的新一代PLC產(chǎn)品。RPC2000系列PLC為模塊式結構，包括CPU，DI，DO，AI，AO和熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、交流信號采集等模塊，以及GPRS和Profibus等通訊模塊，具有如下優(yōu)點：1）CPU性能優(yōu)越，單指令處理時間為0.1s，CPU本體自帶RS232和RS485串口各一個，單CPU可擴展10個模塊。2）可直接采集交流信號，并實現(xiàn)電氣保護功能。3）編程語言符合IEC61131-3國際標準，具有ST，LD，IL，F(xiàn)BD和SFC五種語言。4）支持各類標準軟硬件接口，可與各類組態(tài)軟件和人機界面無縫集成。5）支持Modbus，GPRS和Profibus等通訊協(xié)議，可與各類設備互聯(lián)互通。6）接線端子可插拔，方便系統(tǒng)實施和售后維護。7）具有良好的環(huán)境適應性，電磁兼容性好，抗干擾能力強。
3中央空調(diào)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能實現(xiàn)
中央空調(diào)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)以中央監(jiān)控系統(tǒng)為中心，對各類現(xiàn)場設備的運行參數(shù)和狀態(tài)進行監(jiān)視，并對各類數(shù)據(jù)進行處理和管理。中央監(jiān)控系統(tǒng)采用全中文界面，可實現(xiàn)多任務調(diào)度。遵循國際標準，采用開放接口以連接第三方系統(tǒng)。高效數(shù)據(jù)庫能提供方便、快捷和經(jīng)濟、海量的過程數(shù)據(jù)采集和存儲，實現(xiàn)過程數(shù)據(jù)與管理系統(tǒng)的集成。基于Web的實時信息門戶軟件，提供通用的、基于Web的客戶端環(huán)境。中央監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能有：1）采集并記錄各類運行數(shù)據(jù)，包括實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、工作記錄、故障記錄等。2）通過監(jiān)控畫面、趨勢圖、棒圖等方式顯示各類設備運行狀態(tài)和運行參數(shù)，根據(jù)權限修改各類設定參數(shù)。3）根據(jù)采集到的運行參數(shù)和設備狀態(tài)，以及生產(chǎn)要求，對各設備發(fā)出調(diào)度指令。4）為其他管理系統(tǒng)提供實時運行數(shù)據(jù)，助力企業(yè)管理水平的提升。在上位機的調(diào)度和管理下，PLC或基于PLC技術的專用控制器可實現(xiàn)如下功能：1）具有多種開關機方式，系統(tǒng)可以采用本地、遠程控制以及定時開關機。2）二階模糊溫度控制算法：系統(tǒng)采用二階模糊控制算法進行系統(tǒng)加減載控制，在指定的周期比較反饋溫度與設定溫度的差值，以及溫度的變換趨勢，綜合判斷機組壓縮機應該執(zhí)行的動作。3）壓縮機保護及均衡運行：系統(tǒng)會對壓縮機進行頻繁啟停的保護，并且會根據(jù)壓縮機運行時間優(yōu)先啟動運行時間短的壓縮機，優(yōu)先停止運行時間長的壓縮機的原則保證壓縮機均衡運行。4）壓縮機協(xié)同控制及非滿載保護：壓縮機協(xié)同控制避免壓縮機頻繁啟動，非滿載保護避免壓縮機長時間在不利于壓縮機的低負荷下運行。5）機組防凍功能：在冬季機組會自動啟動防凍功能，防凍功能包括冷凝器的三級防凍以及蒸發(fā)器的防凍功能。6）水泵巡檢功能：在過渡季，避免水泵長時間不用而生銹，系統(tǒng)會自動啟用水泵巡檢功能，空調(diào)泵、井水泵在設定的時間周期會運行指定的時間。7）定時開機功能：可選擇一周7天，每天4個時段的定時啟動。8）機組故障保護功能：系統(tǒng)有完善的機組故障保護功能，包括缺相、壓縮機故障、水泵故障、排氣溫度過高等，除此之外還有傳感器短路、斷線檢測。9）多級權限設置：設置用戶權限以及廠家權限，擁有特定權限可設置相應系統(tǒng)參數(shù)。10）人機界面：PLC通過RS232與觸摸屏連接，能夠在屏上顯示系統(tǒng)運行工況、更改系統(tǒng)參數(shù)，如目標設定溫度、機組工藝參數(shù)、時間參數(shù)、機組功能參數(shù)等。
4典型應用案例
本文以北京密云某度假村水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)為例，介紹中央空調(diào)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應用情況。圖2所示為通過物聯(lián)網(wǎng)所獲得的中央空調(diào)機組運行狀態(tài)，畫面直觀地顯示了相關設備的運行參數(shù)。如果需要查看更多的工況參數(shù)信息，可以點擊相關的按鈕進行查看，如圖3所示。
5結束語
