申廣玉  傅明星  劉順波  曹  琦

1  引言
陜西某發(fā)電廠(chǎng)兩臺裝機容量各為30萬(wàn)kW的發(fā)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(fēng)量為80,000m3/h。因空調系統處于廠(chǎng)內除塵區附近，煙塵較大致使環(huán)境條件較差，另外考慮電廠(chǎng)供電電網(wǎng)波動(dòng)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(yè)控制計算機對整個(gè)系統進(jìn)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(gè)系統主要由回風(fēng)機F2、粗效過(guò)濾器FL2、表冷器CC1、加熱器HC1、加濕器HC2、送風(fēng)機F1、中效過(guò)濾器FL1和一些管道、閥門(mén)等組成。

圖1  計算機控制系統原理圖

空調系統空氣處理過(guò)程如下：回風(fēng)機F2經(jīng)回風(fēng)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(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F1、中效過(guò)濾器FL1由送風(fēng)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(xiàn)臺式工業(yè)控制計算機同時(shí)監控兩臺空調機組的工作狀態(tài)。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(guò)濾器和正壓通風(fēng)系統，軟、硬盤(pán)均裝有封閉門(mén)，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(huán)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(kāi)關(guān)輸入、輸出板也均采用研華工控產(chǎn)品以增強其整體可靠性和測量、控制精度?？偟膩?lái)說(shuō)，整個(gè)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(diǎn)位置、壓差開(kāi)關(guān)和執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(xiàn)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(guò)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(fēng)機，粗、中效過(guò)濾器前后均采用P33AB系列壓差開(kāi)關(guān)來(lái)檢測其工作狀態(tài)，其開(kāi)關(guān)輸入信號經(jīng)PCL―730光電隔離開(kāi)關(guān)量輸入輸出板入主機。加濕器電磁閥開(kāi)啟信號也經(jīng)PCL―730輸出并到PCL―885繼電器輸出驅動(dòng)板控制加濕電磁閥的開(kāi)啟。主機輸出風(fēng)閥、水閥和汽閥開(kāi)度控制數字量經(jīng)PCL―727 12位D/A轉換板輸出推動(dòng)執行機構。各板卡所用端子板為PCLD-813或PCLD-880。
另外，為實(shí)現聯(lián)網(wǎng)通信功能，配一塊Accton 10/100Mbps自適應網(wǎng)卡以便把實(shí)時(shí)數據或畫(huà)面傳到各操作站。為提高傳輸數據的可靠性，傳輸數據線(xiàn)采用五類(lèi)雙絞線(xiàn)進(jìn)行傳輸。數據傳輸率不得超過(guò)100Mbps，為此可把傳輸線(xiàn)就近連在集控室的集線(xiàn)器（HUB）上，實(shí)現與全廠(chǎng)連網(wǎng)。
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(tài)軟件和Visual Basic[1]高級語(yǔ)言進(jìn)行編程，以實(shí)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(yè)控制計算機通過(guò)對空氣處理箱各部分空氣溫、濕度參數檢測，風(fēng)機、過(guò)濾器的運行狀態(tài)監測，并根據空調機組負荷特點(diǎn)設計的溫、濕度控制算法，對空調機組中的各電動(dòng)調節冷水閥、蒸汽閥和風(fēng)門(mén)實(shí)現自動(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)操作代替計算機對空調機組進(jìn)行控制，也可利用鼠標直接在計算機屏幕上進(jìn)行手動(dòng)操作，此時(shí)電動(dòng)調節冷水閥、蒸汽閥和風(fēng)門(mén)開(kāi)度以柱形圖和數字顯示，開(kāi)關(guān)狀態(tài)以不同顏色圖標顯示，既醒目又直觀(guān)；畫(huà)面顯示功能不僅可以顯示每臺空調機組的實(shí)時(shí)運行畫(huà)面（包括各種閥的開(kāi)度、狀態(tài)以及風(fēng)機、過(guò)濾器的運行狀況）；而且可以顯示運行歷史數據畫(huà)面、故障報警和診斷結果畫(huà)面，方便了操作人員對空調機組運行狀態(tài)的全面監視和控制。此外還有網(wǎng)絡(luò )通信功能，全廠(chǎng)計算機網(wǎng)絡(luò )上各站點(diǎn)能夠方便地對空調系統的各項實(shí)時(shí)運行參數進(jìn)行查詢(xún)。
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(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。本系統兩種方法均采用，進(jìn)行復合數字濾波。
限幅濾波：
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