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申廣玉  傅明星  劉順波  曹  琦

1  引言
陜西某發(fā)電廠兩臺裝機(jī)容量各為30萬kW的發(fā)電機(jī)組集中控制室由兩臺中央空調(diào)機(jī)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(fēng)量為80,000m3/h。因空調(diào)系統(tǒng)處于廠內(nèi)除塵區(qū)附近，煙塵較大致使環(huán)境條件較差，另外考慮電廠供電電網(wǎng)波動較大，為提高控制系統(tǒng)的可靠性，兩臺空調(diào)機(jī)組采用一臺工業(yè)控制計算機(jī)對整個系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。
2  空調(diào)系統(tǒng)流程介紹
本中央空調(diào)系統(tǒng)流程如圖1所示。整個系統(tǒng)主要由回風(fēng)機(jī)F2、粗效過濾器FL2、表冷器CC1、加熱器HC1、加濕器HC2、送風(fēng)機(jī)F1、中效過濾器FL1和一些管道、閥門等組成。

圖1  計算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖

空調(diào)系統(tǒng)空氣處理過程如下：回風(fēng)機(jī)F2經(jīng)回風(fēng)管道把室內(nèi)空氣吸入空調(diào)機(jī)組，排出部分空氣后和室外新風(fēng)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(jìn)行處理，再經(jīng)送風(fēng)機(jī)F1、中效過濾器FL1由送風(fēng)管道送入室內(nèi)。
3  控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
控制系統(tǒng)采用一臺研華IPC―610P型PC總線臺式工業(yè)控制計算機(jī)同時監(jiān)控兩臺空調(diào)機(jī)組的工作狀態(tài)。工控機(jī)機(jī)箱采用特殊的加固鋼，機(jī)內(nèi)擴(kuò)展插槽帶有板卡固緊壓條，并配有空氣過濾器和正壓通風(fēng)系統(tǒng)，軟、硬盤均裝有封閉門，這一系列措施為其在高溫、高濕、強(qiáng)電磁干擾及高粉塵的惡劣環(huán)境下也能正常工作提供了有力保證。系統(tǒng)A/D、D/A轉(zhuǎn)換板和DI/DO開關(guān)輸入、輸出板也均采用研華工控產(chǎn)品以增強(qiáng)其整體可靠性和測量、控制精度。總的來說，整個控制系統(tǒng)主要由工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集板、輸出控制板、傳感器、執(zhí)行器和被控空調(diào)機(jī)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(guān)和執(zhí)行器布置情況可參見圖1。送風(fēng)溫、濕度，回風(fēng)溫、濕度均采用DWS-4P型溫、濕度變送器，新風(fēng)溫度、混風(fēng)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(jīng)過信號調(diào)理板把其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流信號。本設(shè)計采用CMB5417型信號調(diào)理板，其輸出0～5V標(biāo)準(zhǔn)信號連同DWS-4P型溫、濕度變送器輸出的0～5V標(biāo)準(zhǔn)信號一同送PCL―813光電隔離12位A/D轉(zhuǎn)換板轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，送工控機(jī)顯示和處理。送、回風(fēng)機(jī)，粗、中效過濾器前后均采用P33AB系列壓差開關(guān)來檢測其工作狀態(tài)，其開關(guān)輸入信號經(jīng)PCL―730光電隔離開關(guān)量輸入輸出板入主機(jī)。加濕器電磁閥開啟信號也經(jīng)PCL―730輸出并到PCL―885繼電器輸出驅(qū)動板控制加濕電磁閥的開啟。主機(jī)輸出風(fēng)閥、水閥和汽閥開度控制數(shù)字量經(jīng)PCL―727 12位D/A轉(zhuǎn)換板輸出推動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。各板卡所用端子板為PCLD-813或PCLD-880。
另外，為實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)通信功能，配一塊Accton 10/100Mbps自適應(yīng)網(wǎng)卡以便把實時數(shù)據(jù)或畫面?zhèn)鞯礁鞑僮髡尽樘岣邆鬏敂?shù)據(jù)的可靠性，傳輸數(shù)據(jù)線采用五類雙絞線進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)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(xiàn)與全廠連網(wǎng)。
4  控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
4.1  主要控制功能
本設(shè)計采用工控機(jī)Genie組態(tài)軟件和Visual Basic[1]高級語言進(jìn)行編程，以實現(xiàn)控制系統(tǒng)的各項功能。監(jiān)視和控制功能是系統(tǒng)的主要功能，工業(yè)控制計算機(jī)通過對空氣處理箱各部分空氣溫、濕度參數(shù)檢測，風(fēng)機(jī)、過濾器的運行狀態(tài)監(jiān)測，并根據(jù)空調(diào)機(jī)組負(fù)荷特點設(shè)計的溫、濕度控制算法，對空調(diào)機(jī)組中的各電動調(diào)節(jié)冷水閥、蒸汽閥和風(fēng)門實現(xiàn)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(jī)對空調(diào)機(jī)組進(jìn)行控制，也可利用鼠標(biāo)直接在計算機(jī)屏幕上進(jìn)行手動操作，此時電動調(diào)節(jié)冷水閥、蒸汽閥和風(fēng)門開度以柱形圖和數(shù)字顯示，開關(guān)狀態(tài)以不同顏色圖標(biāo)顯示，既醒目又直觀；畫面顯示功能不僅可以顯示每臺空調(diào)機(jī)組的實時運行畫面（包括各種閥的開度、狀態(tài)以及風(fēng)機(jī)、過濾器的運行狀況）；而且可以顯示運行歷史數(shù)據(jù)畫面、故障報警和診斷結(jié)果畫面，方便了操作人員對空調(diào)機(jī)組運行狀態(tài)的全面監(jiān)視和控制。此外還有網(wǎng)絡(luò)通信功能，全廠計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上各站點能夠方便地對空調(diào)系統(tǒng)的各項實時運行參數(shù)進(jìn)行查詢。
4.2  系統(tǒng)軟件可靠性設(shè)計
為提高系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)信噪比，除在硬件上采用RC濾波和屏蔽技術(shù)外，還可在軟件方面采用限幅濾波[2]消除尖峰干擾或算術(shù)平均值濾波[2]進(jìn)行平滑加工。本系統(tǒng)兩種方法均采用，進(jìn)行復(fù)合數(shù)字濾波。
限幅濾波：
 當(dāng)||