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申廣玉  傅明星  劉順波  曹  琦

1  引言
陜西某發電廠兩臺裝機容量各為30萬kW的發電機組集中控制室由兩臺中央空調機組（其中一臺備用）提供冷量和熱量，單臺制冷量為418kW，制熱量為325kW，送風量為80,000m3/h。因空調系統處于廠內除塵區附近，煙塵較大致使環境條件較差，另外考慮電廠供電電網波動較大，為提高控制系統的可靠性，兩臺空調機組采用一臺工業控制計算機對整個系統進行監控。
2  空調系統流程介紹
本中央空調系統流程如圖1所示。整個系統主要由回風機F2、粗效過濾器FL2、表冷器CC1、加熱器HC1、加濕器HC2、送風機F1、中效過濾器FL1和一些管道、閥門等組成。

圖1  計算機控制系統原理圖

空調系統空氣處理過程如下：回風機F2經回風管道把室內空氣吸入空調機組，排出部分空氣后和室外新風混合送粗效過濾器FL2、表冷器CC1（夏季用）、加熱器HC1（冬季用）、加濕器HC2（冬季用）進行處理，再經送風機F1、中效過濾器FL1由送風管道送入室內。
3  控制系統硬件設計
控制系統采用一臺研華IPC―610P型PC總線臺式工業控制計算機同時監控兩臺空調機組的工作狀態。工控機機箱采用特殊的加固鋼，機內擴展插槽帶有板卡固緊壓條，并配有空氣過濾器和正壓通風系統，軟、硬盤均裝有封閉門，這一系列措施為其在高溫、高濕、強電磁干擾及高粉塵的惡劣環境下也能正常工作提供了有力保證。系統A/D、D/A轉換板和DI/DO開關輸入、輸出板也均采用研華工控產品以增強其整體可靠性和測量、控制精度。總的來說，整個控制系統主要由工控機、數據采集板、輸出控制板、傳感器、執行器和被控空調機組等組成。其硬件I/O配置原理圖如圖2所示。

圖2  硬件I/O配置原理圖

傳感器測點位置、壓差開關和執行器布置情況可參見圖1。送風溫、濕度，回風溫、濕度均采用DWS-4P型溫、濕度變送器，新風溫度、混風溫度和露點溫度采用三線制Pt100鉑電阻傳感器。鉑電阻傳感器輸出的是電阻信號，需經過信號調理板把其轉換成標準電壓或電流信號。本設計采用CMB5417型信號調理板，其輸出0～5V標準信號連同DWS-4P型溫、濕度變送器輸出的0～5V標準信號一同送PCL―813光電隔離12位A/D轉換板轉換成數字信號后，送工控機顯示和處理。送、回風機，粗、中效過濾器前后均采用P33AB系列壓差開關來檢測其工作狀態，其開關輸入信號經PCL―730光電隔離開關量輸入輸出板入主機。加濕器電磁閥開啟信號也經PCL―730輸出并到PCL―885繼電器輸出驅動板控制加濕電磁閥的開啟。主機輸出風閥、水閥和汽閥開度控制數字量經PCL―727 12位D/A轉換板輸出推動執行機構。各板卡所用端子板為PCLD-813或PCLD-880。
另外，為實現聯網通信功能，配一塊Accton 10/100Mbps自適應網卡以便把實時數據或畫面傳到各操作站。為提高傳輸數據的可靠性，傳輸數據線采用五類雙絞線進行傳輸。數據傳輸率不得超過100Mbps，為此可把傳輸線就近連在集控室的集線器（HUB）上，實現與全廠連網。
4  控制系統軟件設計
4.1  主要控制功能
本設計采用工控機Genie組態軟件和Visual Basic[1]高級語言進行編程，以實現控制系統的各項功能。監視和控制功能是系統的主要功能，工業控制計算機通過對空氣處理箱各部分空氣溫、濕度參數檢測，風機、過濾器的運行狀態監測，并根據空調機組負荷特點設計的溫、濕度控制算法，對空調機組中的各電動調節冷水閥、蒸汽閥和風門實現自動控制；手動―自動控制無擾切換功能是為了方便操作員在緊急情況下用手動操作代替計算機對空調機組進行控制，也可利用鼠標直接在計算機屏幕上進行手動操作，此時電動調節冷水閥、蒸汽閥和風門開度以柱形圖和數字顯示，開關狀態以不同顏色圖標顯示，既醒目又直觀；畫面顯示功能不僅可以顯示每臺空調機組的實時運行畫面（包括各種閥的開度、狀態以及風機、過濾器的運行狀況）；而且可以顯示運行歷史數據畫面、故障報警和診斷結果畫面，方便了操作人員對空調機組運行狀態的全面監視和控制。此外還有網絡通信功能，全廠計算機網絡上各站點能夠方便地對空調系統的各項實時運行參數進行查詢。
4.2  系統軟件可靠性設計
為提高系統采集數據信噪比，除在硬件上采用RC濾波和屏蔽技術外，還可在軟件方面采用限幅濾波[2]消除尖峰干擾或算術平均值濾波[2]進行平滑加工。本系統兩種方法均采用，進行復合數字濾波。
限幅濾波：
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