申廣玉  傅明星  劉順波  曹  琦

1  引言
陜西某發(fā)電廠兩臺(tái)裝機(jī)容量各為30萬(wàn)kW的發(fā)電機(jī)組集中控制室由兩臺(tái)中央空調(diào)機(jī)組（其中一臺(tái)備用）提供冷量和熱量，單臺(tái)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(dòng)較大，為提高控制系統(tǒng)的可靠性，兩臺(tái)空調(diào)機(jī)組采用一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)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(gè)系統(tǒng)主要由回風(fēng)機(jī)F2、粗效過(guò)濾器FL2、表冷器CC1、加熱器HC1、加濕器HC2、送風(fēng)機(jī)F1、中效過(guò)濾器FL1和一些管道、閥門等組成。

圖1  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖

空調(diào)系統(tǒng)空氣處理過(guò)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(guò)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(guò)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(jì)
控制系統(tǒng)采用一臺(tái)研華IPC―610P型PC總線臺(tái)式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)同時(shí)監(jiān)控兩臺(tái)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(guò)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(kāi)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(cè)量、控制精度?？偟膩?lái)說(shuō)，整個(gè)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(cè)點(diǎn)位置、壓差開(kāi)關(guān)和執(zhí)行器布置情況可參見(jiàn)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(diǎn)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(hào)，需經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理板把其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流信號(hào)。本設(shè)計(jì)采用CMB5417型信號(hào)調(diào)理板，其輸出0～5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)連同DWS-4P型溫、濕度變送器輸出的0～5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)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(hào)后，送工控機(jī)顯示和處理。送、回風(fēng)機(jī)，粗、中效過(guò)濾器前后均采用P33AB系列壓差開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)其工作狀態(tài)，其開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)經(jīng)PCL―730光電隔離開(kāi)關(guān)量輸入輸出板入主機(jī)。加濕器電磁閥開(kāi)啟信號(hào)也經(jīng)PCL―730輸出并到PCL―885繼電器輸出驅(qū)動(dòng)板控制加濕電磁閥的開(kāi)啟。主機(jī)輸出風(fēng)閥、水閥和汽閥開(kāi)度控制數(shù)字量經(jīng)PCL―727 12位D/A轉(zhuǎn)換板輸出推動(dòng)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(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或畫面?zhèn)鞯礁鞑僮髡?。為提高傳輸?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(guò)100Mbps，為此可把傳輸線就近連在集控室的集線器（HUB）上，實(shí)現(xiàn)與全廠連網(wǎng)。
4  控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1  主要控制功能
本設(shè)計(jì)采用工控機(jī)Genie組態(tài)軟件和Visual Basic[1]高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的各項(xiàng)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(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)空氣處理箱各部分空氣溫、濕度參數(shù)檢測(cè)，風(fēng)機(jī)、過(guò)濾器的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)空調(diào)機(jī)組負(fù)荷特點(diǎn)設(shè)計(jì)的溫、濕度控制算法，對(duì)空調(diào)機(jī)組中的各電動(dòng)調(diào)節(jié)冷水閥、蒸汽閥和風(fēng)門實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；手動(dòng)―自動(dòng)控制無(wú)擾切換功能是為了方便操作員在緊急情況下用手動(dòng)操作代替計(jì)算機(jī)對(duì)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行控制，也可利用鼠標(biāo)直接在計(jì)算機(jī)屏幕上進(jìn)行手動(dòng)操作，此時(shí)電動(dòng)調(diào)節(jié)冷水閥、蒸汽閥和風(fēng)門開(kāi)度以柱形圖和數(shù)字顯示，開(kāi)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(tái)空調(diào)機(jī)組的實(shí)時(shí)運(yùn)行畫面（包括各種閥的開(kāi)度、狀態(tài)以及風(fēng)機(jī)、過(guò)濾器的運(yùn)行狀況）；而且可以顯示運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)畫面、故障報(bào)警和診斷結(jié)果畫面，方便了操作人員對(duì)空調(diào)機(jī)組運(yùn)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上各站點(diǎn)能夠方便地對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的各項(xiàng)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行查詢。
4.2  系統(tǒng)軟件可靠性設(shè)計(jì)
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)||