湿能空调性能测试台的设计与实现

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湿能空调性能测试台的设计与实现

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丁强唐峥袁一军

赵成林

姜周曙%杭州电子科技大学自动化学院"浙江杭州RG""GZ&

%广州天河兰石技术开发有限公司"广东广州$G"J!"&%吉利尔科技发展有限公司"浙江绍兴RG!"!Z&

摘要

介绍了一种以溶液为媒介的全热回收装置和制冷系统相结合的新风空调机!!!湿能空调机"它主要由送风模块"除湿模块"温度调节模块"再生模块等部分组成#简要阐述了其结构与工作原理"详细介绍了其测控系统"包括含有高精度仪表和传感器的硬件系统和有采集等功能齐全的软件系统"进行了性能试验测试"并对试验结果进行了分析总结#经一年的测试运行"系统稳定可靠#

关键词$溶液媒介"全热回收"新风"测控系统

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()*+,%-#F6’71’00+(’22*-.>./.*6&+*.,+2/8+,4>;,+(&*’,>.+(.’-5(4(.+9湿能空调是一种新型的绿色空调#它能提供全新风#对环境污染小#并且可以使用多种驱动热源#高效节能#有广泛的应用前景$本文介绍了湿能空调系统的原理及性能测试系统的研制运行情况$湿能空调器采用模块化设计#主要由空气输送模块%除湿模块%温度调节模块%再生模块等几部分组成$

完成#可将数据实时传送至上一级计算机处理#计算机显示和输出打印试验报告%曲线和资料的存储$系统硬件配置如图!$

.性能实验台

根据湿能空调机组性能测试的要求#建立了一套测试系统$

该测试系统可以进行温度%空气流量%空气压力及电参数的精密测量#并能完成依赖于人工环境的多种综合性试验#包括硬件系统和软件系统$

G<G硬件系统

硬件系统由室内侧引风道和室外侧引风道#风量测量装置#空气处理机#$HI风冷压缩冷凝机组和热泵机组等组成$采用两侧同时测量#双焓差的方法进行$两侧能同时进行风量%进出风温度%冷热量等参数的测量$测试系统如图G$

图!硬件系统配置图

为达到测试的精度要求#试验系统采用了众多的高精度传感器和仪器#并且所有的仪器均在浙江省方圆检测集团校准$

G<!软件系统

系统以K+6)&’#<"开发软件为平台#引入美国L=公司M+*(1,+9+-.N.10’/软件所提供的A2.’8+O虚拟仪器控件#并嵌入P6*(&动态工作流程界面#构成了具有Q’-0/3(操作风格%

虚拟仪器面板和工作流程动画显示为一体的计算机测控软件$

测控软件采用模块化设计思路$按照测试需要将系统分成初始化%数据处理%数据计算%报表管理%数据库系统%虚拟仪器和专家系统等七个模块$模块化设计能有效提高代码的可写和可读性#使得程序便于自由裁剪和扩充#从而大大提高了代码的复用化程度和执行可靠性$系统功能如图R所示$综合了面向对象编程技术%数据库技术%虚拟仪器技术%PSANH脚本编程技术等众多先进软件编程技术以及虚拟仪器技术和专家系统技术等多种测控技术$

图G湿能空调测控系统图

试验系统设备运转由可编程控制器操纵#保证了设备的准确开停及长期可靠运行$屏幕故障显示功能直观易懂#方便系统维护和检修$试验运行的数据采集由J位半高精度数据采集器

/设计具体实现!<G数据采集

由于计算机主板上串口数量有限#并且一般仅有TN!R!通讯接口#不能满足实验实际需求$U%$$"V"!%U%R$"V"G%=LC

LW#XRG通讯接口都是TNYZ$#为实现同步通讯采集#系统配置

!"

湿能空调性能测试台的设计与实现

数据计算类&)#FENIEFJB>FJF’等!共用数据存储区模块分两个存储区#一个用来存储采集数据#另一个用来存储计算后的数据!包括采集数据区类&)>FJFOEDNP2FQREBC’"计算数据区类&)>FJFOEDNP#FENIEFJBC’等!数据库模块用来创建数据表"存储数据"查询历史数据等!主要包括数据存储类&)>FJF2JDMB’"历史查询类&)4@SJDMTUMT’等!线程模块是为了实现界面与逻辑的分离#它主要处理系统逻辑#在程序后台执行#不影响人机交互!异常处理模块主要处理其他各个模块的异常#加强系统的健壮性!包括通讯异常类&)#DQQ<VNBRJ@D?’#数据处理异常类&)$MDG

图%

软件系统功能图

"个多功能串口卡#$"%&!将’只()!!*+*&"’只()%!*+*"及,--./0%"分别编址#通过一根12’3!电缆与计算机的多功能串口卡#$"%&相接$4$%’0/*5由于采用12&%&通讯方式#$6#采用12’&&串口通信方式#所以可以直接将其与计算机串口通

讯!这样#计算机作为主机发送采集命令#定时从外设采集数据!

NBSS<VNBRJ@D?’#数据库异常类&)>FJFOFSB<VNBRJ@D?’等!&7’仪表通讯设计

仪表通讯主要功能有数据采集仪的初始化#各通道测量参数设置#通讯端口操作#采集扫描#读取数据等!

由于硬件上采用了台湾摩莎公司&;.95’的#$+"%&型多功能串口卡实现仪表与计算机得通信#而>BERK@/7*本身并不具有直接控制和操作该接口卡的能力#因此需在监控软件中调用;.95公司随卡提供的$#DQQ函数库!

&7&$6#控制

$6#采用松下电工8$"+#’*系列!它结构紧凑"性能优越"功能齐全#输入输出点数最大为&*3点#并且提供了12&%&和12’3!通讯接口!

$6#的硬件配置%输入继电器9#用于采集各个被控对象的报警信号&开关量输入’!输出继电器:#用来控制系统设备中的被控对象&开关量输出’!主要内部继电器1#用来接收上位机发送来的命令#作为被控对象的启动与制动开关!$6#的电气控制流程如图’所示!

$#DQQ函数库中包含了功能完善的串口函数#常用函数有%

S@DWDRB?XX端口打开$S@DWNEDSBXX端口关闭$S@DW@DNJEXX端口设置$S@DWMBFCXX读端口$S@DWLM@JBXX写端口$

&7!数据库设计

数据库设计时#数据库中各数据表要结构清晰#实现数据库逻辑模型并对应监控对象的实体$利用数据库管理功能#保证对象值的合法性$对数据类型进行分类#保证数据完整性和一致性!持续监控的对象的属性参数需设计对应的数据表#报警事件和故障事件需按性质分类设计数据表!在满足上述要求的情况下兼顾运行效率#尽可能提高数据表进行更新"插入和删除等维护操作的效率#采用优化的数据表设计#保证系统性能!

数据库管理系统主要将实时监控系统传递的监控对象工况信息按其对应的数据表进行分类存储#用于数据分析"曲线描绘和报表处理#并实现数据库的管理维护#将冗余的和失去时效的数据予以清理#减少数据库的容量和负担#提高数据管理系统的性能和效率#保证数据库正常高效运行!数据库框架如图!!

图’$6#电气控制流程图

根据系统的控制要求#$6#程序有开关量检测"延时保护"报警"故障处理"与上位机的通讯等功能!$6#的网络应用层是以其专用通讯协议;<=).#.6为基础设计的!;<=).#.6协议分为;<=).#.6+#.;和;<=).#.6+>5)5!系统采用

;<=).#.6+#.;协议#适用于$6#与上位机的通讯!&7%系统建模

采用面向对象的思想#基于(;6&(?@A@BC;DCBE6F?GHIFHB’对系统进行建模!共分人机交互模块"通讯模块"数据处

理模块"共用数据存储区模块"数据库模块"线程模块"异常处理模块等!人机交互模块主要用来响应操作员的基本信息输入#曲线查询#数据查询等操作!包括数据显示类&)>FJF2KDL’#数据控制类&)>FJF#D?JMDE’等!通讯模块主要是采集各个仪表的数据以及$6#的故障信息#将其存入数据存储区!数据处理模块主要对数据应用制冷公式进行计算#然后将其存入数据存储区!包括

图!

数据库框架图

&7Y稳定判断

稳定判断关系着整个数据结果的准确性!为了达到国标的

!下转第’!页"

!工业控制计算机"!""#年!"卷第$期

仿真实现$在G,.-HIJK>环境下#利用专家系统对因原料成分波动引起的出磨生料率值的变化进行控制$

仿真程序中#首先初始化各个参数#即读取表6中的各原料的化学成分含量#设置采样控制时间并计算初始的配比&在初始化JLM1N环境并读取推理程序后#开始进入仿真控制$在采样时间间隔内#调用原料成分随机变化子程序仿真原料的成分变化情况#并根据各个原料中的成分含量及配比#计算出出磨生料中的JHO’N,O!’P*!O/和<I!O/的含量值#利用式*6+’*!+’*/+计算三个率值&在到达采样时刻时#读取出磨生料的率值#调用专家系统判断率值的情况#并根据上一节中所设计的控制规则推理#对配比进行调整&直到仿真结束#重复以上步骤#实现生料配料系统的仿真$

在仿真过程中#不经过专家系统对配比进行调整#Q0’+和

!"

1三个率值的变化图如图/所示&在专家系统控制下#记录每一次计算得到的Q0’+和1的值#利用R<:L<S的绘图程序获得被控的三个率值的仿真结果#如图%所示$

图%经过TN控制的三率值变化图

"结束语

仿真结果表明#采用专家系统不仅适合于应用在生料配料

控制当中#而且可以完全替代过去人工对配比手动调整方法并能够获得更好的控制效果$与此同时#由于专家系统是基于知识的系统#所以应用相关的专业知识和经验可以很好的解决实际中难以建立准确数学模型的’不确定性的和非结构化的问题$此外#针对配料系统中各种不同的原料和工艺要求#需要通过大量的工作获取和总结实际生产当中的控制规律和经验#进一步完善专家系统的知识库#设计出更为合理和高效的控制规则#从而提高控制的适应性和品质$

参考文献

(6)AU.*V4J’),HWWHXH+UH+Y)HWZF’[,I*Z’T\V*WXNZ.X*2.1W,+],^

VI*.H+Y1WU_WH22,+_‘PU-WX4TY,X,U+a@RD9S*,b,+_cJ4,+HRH^]4,+*1W*..d!""$

图/

不经过TN控制的三率值变化图

(!)刘新笃9水泥生料配料的率值公式法@RD9北京%中国建材工业出版

社#677!

(/)1UVdF9e*_W-dG9NH+YW-dJ9T\V*WX.Z.X*2]W*HXUWc<f,.-HIXUUI

从仿真结果中可以明显看到#在不经控制的情况下#三个率值是没有规律随机变化的#这样出产的生料产品是不合格的&而在专家系统的控制下#原料配比在不断地自动调整#Q0’+和1三个率值能够稳定地被控制在要求的范围之内*Q0;"9"!#+;

gUW*\V*WX.Z.X*2.]U+.XW-]X,U+@AD9!""!91WU]**Y,+_.UgX4*

!%X4M+X*W+HX,U+HIJU+g*W*+]*U+M+gUW2HX,U+:*]4+UIU_ZM+^X*WgH]*.9!%E!#A-+*!""!1H_*‘.hc!6#E!!!fUI96

#收稿日期$!""896"9!"%

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!上接第%!页"

确定度计算公式可得%1:6""传感器引起的不确定度分量%-6=

要求#系统设定瞬时读数与目标值的偏差为&"’!(#并且只有在

$分钟里所有的读数偏差都在偏差范围之内才判定稳定#然后

进入稳定时间计算程序#转化成几时几分几秒#供用户使用$当稳定状态达到时#主界面上的稳定显示灯高亮显示$

"963!/="9"$##(#数据采集仪/%7#"<引起的不确定度分量-!="9$5"!89#"/3/="9""%%(#合成标准不确定度-=

!-6>-!="9"$#?8($

"

结束语

该测控系统建成后已在绍兴吉利尔科技发展有限公司运行一年时间#基本达到设计要求#证明其性能稳定’运行可靠’各项测试精度均达到国家标准#并且操作简单’直观方便#但作为一种新型空调的测控系统#需要进一步完善和研究$

参考文献

(6)袁一军9)*+,-.湿能空调器@AB9暖通空调#!"""#/"*/+%%8C%#(!)刘晓华#李震#江忆9溶液全热回收装置与热泵系统结合的新风机组

!!

!试验结果

选用了产品型号为)*+,-./$""实验样机$

/$""型用一台涡旋式压缩机#功率为/01#送风量/$""2/34#送风的相对湿度为$"5左右$对/$""型的实验样机进行制冷性能测试#数据是在测试系统稳定后每隔$分钟测得$不计风机

与溶液泵等消耗的功率#能效比为%

!!"#

制冷量压缩机耗能

制冷运行测试工况%室外干球温度为/$(#湿球温度为

!%(&室内回风干球温度为!#(#湿球为67($

由室内送风干球平均温度值为!89#"/(#温度传感器1:6""精度;"96(’数据采集仪/%7#"<精度为&"9$5带入不

@AD9暖通空调#!""%#/%*66+%7?E6"!

(/)杨英9液体除湿性的实验研究@FD9天津%天津大学#6777

#收稿日期$!""896"966%

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5wfq.html