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　　[摘要]：三維力控組態(tài)軟件為實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的軟件開發(fā)平臺(tái)。它具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集與處理功能和動(dòng)態(tài)顯示的人機(jī)界面。基于三維力控組態(tài)軟件的變?nèi)萘克淅渌畽C(jī)組的實(shí)驗(yàn)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì),理想地實(shí)現(xiàn)了冷水機(jī)組實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的各個(gè)測控點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測工作,并保障了設(shè)備系統(tǒng)的可靠、高效和安全運(yùn)行。

　　[關(guān)鍵詞]:變?nèi)萘克淅渌畽C(jī)組；三維力控組態(tài)軟件；動(dòng)態(tài)顯示；狀態(tài)監(jiān)測。
　　
　　概述：

　　變?nèi)萘靠照{(diào)[1][2]調(diào)節(jié)特性良好且能效比高[3][4]，在家用空調(diào)和變頻多聯(lián)機(jī)（VRV）[5]等方面應(yīng)用越來越廣泛。通常，按照額定運(yùn)行工況或最大運(yùn)行工況設(shè)計(jì)變?nèi)萘靠照{(diào)，而在實(shí)際工作過程中變?nèi)萘靠照{(diào)常常運(yùn)行在部分負(fù)荷工況，偏離了設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，尤其當(dāng)在較低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，制冷循環(huán)的工作狀態(tài)更遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)工況，因此，部分負(fù)荷工況時(shí)制冷循環(huán)的性能與設(shè)計(jì)工況不同。分析變?nèi)萘靠照{(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行特性，對(duì)研究其制冷效率（COP）、季節(jié)能效比（SEER）、節(jié)能、控制有著重要的意義。而先進(jìn)的控制系統(tǒng)和靈活的組態(tài)軟件,提供了實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　基于力控組態(tài)軟件的變?nèi)萘克淅渌畬?shí)驗(yàn)測控系統(tǒng),開發(fā)了靈活多樣的組態(tài)方式,提供良好的用戶界面和簡捷使用方法,可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的各項(xiàng)控制功能。它是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立起來的一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)采集、實(shí)時(shí)/歷史曲線顯示，數(shù)據(jù)報(bào)表、仿真控制等一系列功能。
　　
　　1．系統(tǒng)概況

　　1．1 機(jī)組概況

　　實(shí)驗(yàn)裝置原理如圖1所示，總體結(jié)構(gòu)上類同于一臺(tái)小型變?nèi)萘克淅渌畽C(jī)組。制冷循環(huán)由變頻壓縮機(jī)1（自帶吸氣氣液分離器11）、冷凝器2、高壓儲(chǔ)液器5、電磁閥6、過濾器7、視液鏡8、電子膨脹閥3、蒸發(fā)器4等組成回路；制冷循環(huán)的制冷劑流量通過設(shè)定壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速（頻率30Hz ～ 100Hz）調(diào)節(jié)，蒸發(fā)器的出口狀態(tài)通過設(shè)定節(jié)電子膨脹閥的開度（0%～100%）調(diào)節(jié)。冷凍水循環(huán)系統(tǒng)采用閉式循環(huán)，由冷凍水恒溫水箱12、水泵13、閥門14、蒸發(fā)器4等組成回路。冷卻水循環(huán)采用混合水循環(huán)，由冷卻水恒溫水箱15、水泵16、閥門17、冷凝器2、旁通閥門18等組成。機(jī)組運(yùn)行R22制冷劑。

　　1．2 實(shí)驗(yàn)測控系統(tǒng)的功能

　　變?nèi)萘克淅渌畽C(jī)組的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要包括以下幾個(gè)功能：

　　（1）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基本參數(shù)的監(jiān)測

　　（2）設(shè)備啟停和參數(shù)設(shè)定的仿真控制。

　　（3）數(shù)據(jù)的二次計(jì)算、記錄與自動(dòng)分析。

　　1．3 數(shù)據(jù)采集模塊的組成

　　數(shù)據(jù)采集采用5510E母板和5018熱電偶模塊、5017UH模擬模塊（臺(tái)灣研華科技股份有限公司），通過RS232C串行口連接接到PC機(jī)，5510E母板是臺(tái)灣研華科技股份有限公司開發(fā)的基于PC的PLC，共有8個(gè)擴(kuò)展插槽，其擴(kuò)展模塊的輸入和輸出接口采用接插件端子，插拔方便，因此5510E主機(jī)也可以共享。

　　1．4 實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要測量參數(shù)

　　溫度參數(shù)：蒸發(fā)器進(jìn)口溫度、蒸發(fā)器進(jìn)口溫度、壓縮機(jī)出口溫度、冷凍水進(jìn)口溫度、冷凍水出口溫度、冷卻水進(jìn)口溫度
冷卻水出口溫度。

　　壓力參數(shù)：電子膨脹閥前壓力、儲(chǔ)液罐出口壓力、蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)器前后壓差、大氣壓力。

　　1．5 擬合計(jì)算及熱平衡方程

　　作為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測控軟件，單單采集到溫度壓力數(shù)據(jù)還無法達(dá)到“分析”實(shí)驗(yàn)特性的要求。結(jié)合R22制冷劑的熱物性擬和曲線與熱平衡方程式，將采集的溫度、壓力值直接在組態(tài)軟件的應(yīng)用程序動(dòng)作中進(jìn)行計(jì)算，得到飽和液（氣）體比焓、過熱氣體比焓，制冷（熱）量、COP等制冷特性參數(shù)值并作為過程量輸出存儲(chǔ)。
　　
　　2．監(jiān)測系統(tǒng)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)

　　實(shí)驗(yàn)測控系統(tǒng)的平臺(tái)選用Windows XP操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件的人機(jī)界面和數(shù)據(jù)庫由ForceControl6.0監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)。ForceControl6.0監(jiān)控組態(tài)軟件是力控科技根據(jù)當(dāng)前的自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢，總結(jié)多年的開發(fā)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和大量的用戶需求而設(shè)計(jì)開發(fā)的高端產(chǎn)品，是力控科技全體研發(fā)工程師集體智慧的結(jié)晶，該產(chǎn)品主要定位于國內(nèi)高端自動(dòng)化市場及應(yīng)用，是企業(yè)信息化的有力數(shù)據(jù)處理平臺(tái),產(chǎn)品面向. NET開發(fā)技術(shù)，開發(fā)過程采用了先進(jìn)軟件工程方法，與力控早期產(chǎn)品相比，F(xiàn)orceControl6.0產(chǎn)品在數(shù)據(jù)處理性能、容錯(cuò)能力、界面容器、報(bào)表等方面產(chǎn)生了巨大飛躍。

　　2．1 定義I/O設(shè)備

　　從導(dǎo)航項(xiàng)目中找到“I/O設(shè)備組態(tài)”項(xiàng)并展開；展開類別“智能模塊”選擇合適的設(shè)備廠商，這里選擇“ADVANTECH（研華）”；選擇合適的設(shè)備型號(hào)，這里選擇“ADAM5000-E”；在的“I/O設(shè)備定義”對(duì)話框中定義設(shè)備參數(shù)

　　2．2 創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫并進(jìn)行連接

　　在導(dǎo)航器中找到數(shù)據(jù)庫組態(tài)，開始創(chuàng)建監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)中所采集的溫度、壓力點(diǎn)與計(jì)算所得的比焓值、閥門開度，變頻器頻率等都要保存在數(shù)據(jù)庫中。在建立數(shù)據(jù)庫時(shí)，首先按照點(diǎn)類型創(chuàng)建新點(diǎn)，對(duì)其參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，然后把已創(chuàng)建的點(diǎn)和點(diǎn)參數(shù)與I/O設(shè)備檢測到的某一具體數(shù)據(jù)項(xiàng)建立映射關(guān)系，當(dāng)這一關(guān)系建立后，數(shù)據(jù)庫中的點(diǎn)和點(diǎn)參數(shù)才與來自I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)源建立了一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路。

　　2．3 人機(jī)界面

　　系統(tǒng)的人機(jī)界面由數(shù)據(jù)采集主畫面、控制及報(bào)警窗口、趨勢曲線窗口，數(shù)據(jù)報(bào)表窗口、實(shí)時(shí)壓焓圖和歷史數(shù)據(jù)壓焓圖。

　　（1）數(shù)據(jù)采集主畫面

　　數(shù)據(jù)采集主畫面將采集扳得到的溫度、壓力和二次計(jì)算所得的比焓等數(shù)值實(shí)時(shí)顯示并在趨勢曲線中顯示。如圖2。
　　

　　（2）控制及報(bào)警窗口

　　控制及報(bào)警窗口包含變頻器、電磁閥、冷凍水泵、冷卻水泵的開關(guān)控制。變頻器（30Hz-100Hz）、電子膨脹閥（0%-100%）、冷凍水和冷卻水溫度（0℃-50℃）、冷凍水和冷卻水的電加熱器（0%-100%）冷凍水和冷卻水的流量計(jì)（0L/M-40L/M）的設(shè)定值。

　　報(bào)警軟件
　　

　　（3）操作運(yùn)行窗口

　　系統(tǒng)操作運(yùn)行窗口顯示整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行畫面，如圖4。畫面可以實(shí)時(shí)地顯示每個(gè)測量點(diǎn)的溫度、壓力等參數(shù)值，以動(dòng)畫的形式模擬顯示控制過程中制冷劑流動(dòng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、電子膨脹閥和壓縮機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)。

　　（4）趨勢曲線窗口

　　實(shí)時(shí)曲線窗口顯示采集點(diǎn)溫度、壓力的實(shí)時(shí)變化趨勢曲線，通過該曲線可以形象地觀察各運(yùn)行工況下系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化的趨勢。趨勢曲線可以任意顯示其中任何一個(gè)測量點(diǎn)實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù)曲線，并可對(duì)時(shí)間軸（X軸）與參數(shù)測量范圍（Y軸）進(jìn)行縮放的操作，即可顯示1分鐘至12小時(shí)數(shù)據(jù)查看、1倍至八倍的Y軸的縮放。并且可對(duì)曲線中任意一段局部放大。

　　（5）數(shù)據(jù)報(bào)表窗口

　　在此窗口可以查閱系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表，或根據(jù)條件查詢歷史數(shù)記錄并生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)報(bào)表，還可根據(jù)需要進(jìn)行編輯和打印。可以導(dǎo)出到EXCEL表格以便數(shù)據(jù)分析。

　　（6）壓焓圖窗口

　　這個(gè)窗口是此平臺(tái)的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，首先由組態(tài)軟件擬合出制冷劑的飽和液體線與飽和氣體線，將采集到的壓力與比焓值顯示在壓焓圖上，極大地方便了實(shí)驗(yàn)分析研究。

　　實(shí)時(shí)壓焓圖將采集所得的壓力值與計(jì)算所得的比焓值實(shí)時(shí)顯示在壓焓原理圖上。

　　歷史壓焓圖可以最多同時(shí)顯示8個(gè)不同的運(yùn)行工況循環(huán)曲線。如圖5所示。

　　3．結(jié)束語

　　本文在項(xiàng)目開發(fā)過程中形成，系統(tǒng)投入運(yùn)行后，效果良好穩(wěn)定。經(jīng)過連續(xù)運(yùn)行表明：系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、投入成本較低、開發(fā)周期短，運(yùn)行穩(wěn)定、既減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高了數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確度，是一種實(shí)驗(yàn)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新思路，具有較高的實(shí)用和推廣價(jià)值。
　　
　　[參考文獻(xiàn)]

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