LabVIEW在暖通空調(diào)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1、labview在暖通空調(diào)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的應(yīng)用 大量應(yīng)用在自動控制領(lǐng)域，對于hvac系統(tǒng)中采納labview作為上位端軟件還不多見，但隨著labview 7 express的發(fā)布，labview已經(jīng)開頭逐漸滲透到各個領(lǐng)域。在筆者所在專業(yè)hvac自動控制領(lǐng)域用法labview后發(fā)覺，其功能非常強大，節(jié)約系統(tǒng)開發(fā)時光，十分適合工程開發(fā)人員用法。筆者結(jié)合近來開發(fā)的一套hvac系統(tǒng)，對labview在hvac數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的應(yīng)用做個介紹。 1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)hvac中有大量數(shù)據(jù)需要采集，通過對數(shù)據(jù)的采集，來對各項系統(tǒng)參數(shù)舉行調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)主要由水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。 水系統(tǒng)包括：水冷式冷水機組，

2、冷卻塔，膨脹水箱，冷凍水泵，冷卻水泵，三通調(diào)整閥、流量計等附件。 風(fēng)系統(tǒng)包括：組合式空調(diào)箱、送風(fēng)管道、回風(fēng)管道、排風(fēng)管道、vavbox以及閥門和其他控制元件?？照{(diào)箱包括新回風(fēng)混合段、過濾器、表冷器、電加熱器、送風(fēng)風(fēng)機、蒸汽加濕器等。風(fēng)機變頻控制。新回風(fēng)管上分離裝有電動調(diào)整閥，可調(diào)整新回風(fēng)比例，表冷器前后分離裝有溫濕度測點，空調(diào)箱內(nèi)還裝有噴嘴，用于空氣流量的測量。 控制系統(tǒng)包括：各處的壓力、控制元件、執(zhí)行器、數(shù)據(jù)采集儀、計算機、等，可舉行建造環(huán)境與設(shè)備自動檢測與數(shù)據(jù)處理。試驗系統(tǒng)房間共有兩間：room1和room2。room1主要用于建立低溫環(huán)境試驗室，因此單獨配備了一套挺直蒸發(fā)式水冷機組。每個

3、房間內(nèi)均有一個負荷發(fā)生器ld，用于產(chǎn)生模擬負荷，并且有溫濕度測點。在room1中，布置一組送回風(fēng)口，頂送下側(cè)回；room2中布置兩組送回風(fēng)口，分離為頂送、側(cè)回。每個送、回風(fēng)口上都裝有手動調(diào)整閥，可開關(guān)或舉行調(diào)整。房間內(nèi)布置一個壓差傳感器，可控制房間內(nèi)的正壓。在兩個房間的送風(fēng)管道上分離裝有一個壓力無關(guān)型 vavbox。通過對圖1系統(tǒng)原理圖，大家對系統(tǒng)能有個直觀的熟悉。2 數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)系統(tǒng)分為兩部分：數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制。數(shù)據(jù)采集部分有各種不同數(shù)據(jù)采集設(shè)備?？刂撇糠钟?可編程控制器)來完成。labview能很便利的對計算機串口舉行操作，因此labview可便利的建立計算機串口與plc串口之間的通

4、信，便捷的獲得plc中的數(shù)據(jù)，在計算機中舉行pid神經(jīng)含糊等復(fù)雜運算，從而得到需要的數(shù)字控制信號，對需要控制的設(shè)備舉行控制，增加系統(tǒng)的通用性。并可開發(fā)出越發(fā)豐盛的功能。從圖2中可以看出囫圇數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中用到的軟硬件部分及它們間的關(guān)系。圖2 采集控制關(guān)系圖通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可得數(shù)據(jù)有：表冷器水流量，vavbox1、2風(fēng)量反饋，送風(fēng)濕度，新風(fēng)溫濕度，低溫室壁掛式溫濕度計溫濕度，變頻壓縮機節(jié)流前后壓力，噴嘴壓差，表冷器前后干濕球溫度，蒸發(fā)機組壓縮機吸排氣溫度，變頻冷水機組壓縮機吸排氣溫度，冷水機組壓縮機吸排氣溫度，表冷器進出水溫度，熱水箱進水溫度，冷卻塔進水溫度，變頻冷水機組冷卻進出水溫度，變頻冷水機

5、組進水溫度，冷水機組冷卻水進出水溫度，冷水機組進出水溫度?？梢娦枰O(shè)置大量的不同得傳感器。用法的末端傳感器有：pt100鉑溫度傳感器，鉑電阻用法四線制可以提高測量精度，避開沿途數(shù)據(jù)線電阻對測量的影響。ee10室內(nèi)溫濕度變送器，產(chǎn)生420ma的標準信號，為了便于數(shù)據(jù)采集儀測量和避開信號的失真，在其中加入250的精密電阻，將電流信號轉(zhuǎn)換為標準的15v的信號。、風(fēng)閥開度控制器、濕度等信號均是標準的15v的標準信號，或者經(jīng)過轉(zhuǎn)換成為15v的標準信號，便于數(shù)據(jù)采集儀舉行處理。這些信號均為線性或近似線性，可以通過增益和偏移（m×b）把標準信號轉(zhuǎn)換為我們認識的溫度濕度壓力值工程量。例如：采集到的信

6、號為3v，此時的1v對應(yīng)于0，5v對應(yīng)于100，則可以通過：ymxb算出m25，b-25，再把3代入，可得y50。此部分只需通過用法labview的database toolset工具包和全局變量數(shù)據(jù)的交換，很簡單實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)采集儀：傳感器、變送器產(chǎn)生的標準信號挺直進入數(shù)據(jù)采集儀。數(shù)據(jù)采集儀采納的是agilent 34970a數(shù)據(jù)采集儀（附三塊hp 34901a 20通道銜鐵多路轉(zhuǎn)換器）。它可以挺直測量熱電偶、電阻溫度測試器、熱敏電阻、直流電壓、直流電流、溝通電流等。電源電流、電壓、功率和頻率通過 pf9833三相專用測試儀來測量。通過用法ni-visa協(xié)議，可對串口讀寫操作，很便利的

7、完成了數(shù)據(jù)的交換，見圖3。圖3 labview中ni-visa串口讀寫控制系統(tǒng)plc與pc的通信也同樣用法了ni-visa協(xié)議舉行通信。通過把指令哀求寫入（write）串口，設(shè)備對指令分析識別，把指令哀求的數(shù)據(jù)通過rs-232接口返回到計算機，再通過對串口讀操作（read），從而獲得設(shè)備采集的數(shù)據(jù)。對于不同設(shè)備有不通的指令。agilent 34970a用法的是scpi（standard commands for programmable instruments)可編程儀器標準指令集。pf9833則用法了另外的指令集。不同設(shè)備不管用法什么協(xié)議，通過ni-visa都可和簡單建立設(shè)備與計算機間的通信

8、。對于plc，需要編寫設(shè)備端程序。要求程序?qū)崿F(xiàn)獲得指令后，對指令舉行分析識別，把相應(yīng)數(shù)據(jù)送出。信號控制用法西門子 simatics7-300 plc，部分對控制有影響的采集信號進入plc，舉行pid分析運算，產(chǎn)生控制信號，對風(fēng)閥、風(fēng)機、水泵、加熱器等舉行控制。plc帶有的rs-232通訊接口，挺直與計算機建立通信。pc獲得進入plc的各種信號，也可在計算機中舉行更為復(fù)雜的運算，產(chǎn)生數(shù)字控制信號返回plc，再由plc對各種需要控制的設(shè)備舉行控制。本系統(tǒng)可通過觸摸屏對囫圇系統(tǒng)發(fā)出控制命令，觸摸屏的每個開關(guān)都對應(yīng)于plc各個開關(guān)觸點，相當(dāng)于plc的鍵盤，可對囫圇系統(tǒng)的各種參數(shù)舉行調(diào)節(jié)。例如可以對風(fēng)閥

9、的開關(guān)，風(fēng)機、水泵、電加熱器的啟停，各個pid控制設(shè)備p、i、d（比例、積分、微分）三個參數(shù)的設(shè)置舉行相應(yīng)的操作，系統(tǒng)流程圖可清楚的從中反映出來。因為用法了大量的串口來舉行數(shù)據(jù)的通信，需添置一塊多串口卡，用于銜接多個串口設(shè)備。3 labview程序通過labview圖形化設(shè)計很簡單設(shè)計出美麗美觀的用戶界面。見下圖4所示。在用法agilent 34970a數(shù)據(jù)采集儀時可對溫度、電壓、電流等各種參數(shù)舉行測量，在舉行采集時涉及到參數(shù)需要更改的狀況，我們用法了ni的數(shù)據(jù)庫銜接工具包（database connectivity toolset），挺直在一個已經(jīng)編輯好的數(shù)據(jù)庫（hpsetting.mdb）

10、里編輯所轉(zhuǎn)變采集通道的參數(shù)，然后在運行程序時挑選是否需要下載新的設(shè)置到數(shù)據(jù)采集儀，使數(shù)據(jù)采集儀相應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)變，以采集到正確的數(shù)據(jù)。設(shè)置參數(shù)有通道號、通道描述、輸入類型、范圍、周期、延遲、觸發(fā)、鉑電阻阻值以及標定等。只要是用法agilent 34970a數(shù)據(jù)采集儀采集數(shù)據(jù)，程序就不需要舉行大的修改，節(jié)約了開發(fā)成本和時光，提高程序的通用性。控制上用法了ni pid工具包，可對需要舉行控制的部件舉行pid控制，利用該工具包可以節(jié)約我們大量開發(fā)時光。labview一個很大的特點就是提供了大量的可用控件，控件提供輸入輸出，通過線銜接輸入數(shù)據(jù)，就可很便利的從輸出口得到需要的控制指令。4 試驗labview

11、和眾多系統(tǒng)中各種傳感器協(xié)作，在系統(tǒng)調(diào)試中發(fā)揮了很大的作用。所需數(shù)據(jù)通過一臺一般裝有l(wèi)abview的計算機就能顯示出來。調(diào)試中的數(shù)據(jù)用 labview來舉行分析顯示，觀看系統(tǒng)是否達到了預(yù)定的要求。在系統(tǒng)中用法了labview軟件，在硬件上不需要做太多的更改。各項所需測量控制參數(shù)在系統(tǒng)調(diào)試階段已經(jīng)設(shè)置好，后面就只需在軟件界面和各項參數(shù)組合上做工作。在冷水機組數(shù)據(jù)采集控制試驗中，界面4，開啟空調(diào)系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲得當(dāng)前溫濕度信號。獲得數(shù)據(jù)經(jīng)過pid運算，輸出控制信號，終于通過對 pid參數(shù)的調(diào)整（更改界面中的pid參數(shù)，經(jīng)過pc對plc的控制，達到控制設(shè)備的目的）使得溫濕度參數(shù)終于穩(wěn)定在設(shè)定值

12、附近，達到了試驗控制的目的。最后可以通過ni的報告生成工具包（report generation toolset）把試驗中保存的數(shù)據(jù)以報表的形式打印出來。硬件亦不需做大的調(diào)節(jié)，主要集中在軟件的編畫（labview為圖形化語言）上。由于縮短軟件的開發(fā)時光，使得囫圇數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的開發(fā)時光也大大縮短。5 結(jié)論labview在系統(tǒng)開發(fā)上有很大的優(yōu)勢。從系統(tǒng)建設(shè)時光來看，用 labview來舉行軟件編程和同一系統(tǒng)的plc編程相比，所花的時光更少、程序界面設(shè)計更簡單更美觀。用plc來編程，并使之通過可視的界面顯現(xiàn)出來（我們這里用法了mcgs圖形界面），是兩個系統(tǒng)都需要舉行設(shè)計的工作。而labview把兩者都集于一體，通過容易的pc，就能對labview 舉