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

引言

LabVIEW 大量應(yīng)用在自動(dòng)控制領(lǐng)域，對(duì)于HVAC系統(tǒng)中采用LabVIEW作為上位端軟件還不多見(jiàn)，但隨著LabVIEW 7 Express的發(fā)布，LabVIEW已經(jīng)開(kāi)始逐漸滲透到各個(gè)領(lǐng)域。在筆者所在專業(yè)HVAC自動(dòng)控制領(lǐng)域使用LabVIEW后發(fā)現(xiàn)，其功能十分強(qiáng)大，節(jié)省系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間，非常適合工程開(kāi)發(fā)人員使用。筆者結(jié)合近來(lái)開(kāi)發(fā)的一套HVAC系統(tǒng)，對(duì)LabVIEW在HVAC數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的應(yīng)用做個(gè)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(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的采集，來(lái)對(duì)各項(xiàng)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。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(jī)組，冷卻塔，膨脹水箱，冷凍水泵，冷卻水泵，三通調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)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(guò)濾器、表冷器、電加熱器、送風(fēng)風(fēng)機(jī)、蒸汽加濕器等。風(fēng)機(jī)變頻控制。新回風(fēng)管上分別裝有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可調(diào)節(jié)新回風(fēng)比例，表冷器前后分別裝有溫濕度測(cè)點(diǎn)，空調(diào)箱內(nèi)還裝有噴嘴，用于空氣流量的測(cè)量。

● 控制系統(tǒng)包括：各處的壓力傳感器、溫度傳感器、控制元件、執(zhí)行器、數(shù)據(jù)采集儀、計(jì)算機(jī)、觸摸屏等，可進(jìn)行建筑環(huán)境與設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理。

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)房間共有兩間：Room1和Room2。Room1主要用于建立低溫環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，因此單獨(dú)配備了一套直接蒸發(fā)式水冷機(jī)組。每個(gè)房間內(nèi)均有一個(gè)負(fù)荷發(fā)生器Ld，用于產(chǎn)生模擬負(fù)荷，并且有溫濕度測(cè)點(diǎn)。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，分別為頂送、側(cè)回。每個(gè)送、回風(fēng)口上都裝有手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可開(kāi)關(guān)或進(jìn)行調(diào)節(jié)。房間內(nèi)布置一個(gè)壓差傳感器，可控制房間內(nèi)的正壓。在兩個(gè)房間的送風(fēng)管道上分別裝有一個(gè)壓力無(wú)關(guān)型 VAVBOX。

通過(guò)對(duì)圖1系統(tǒng)原理圖，大家對(duì)系統(tǒng)能有個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。

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?？刂撇糠钟蒔LC(可編程控制器)來(lái)完成。LabVIEW能很方便的對(duì)計(jì)算機(jī)串口進(jìn)行操作，因此LabVIEW可方便的建立計(jì)算機(jī)串口與PLC串口之間的通信，便捷的獲得PLC中的數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行PID神經(jīng)模糊等復(fù)雜運(yùn)算，從而得到需要的數(shù)字控制信號(hào)，對(duì)需要控制的設(shè)備進(jìn)行控制，增強(qiáng)系統(tǒng)的通用性。并可開(kāi)發(fā)出更加豐富的功能。從圖2中可以看出整個(gè)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(guò)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(jì)溫濕度，變頻壓縮機(jī)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(jī)組壓縮機(jī)吸排氣溫度，變頻冷水機(jī)組壓縮機(jī)吸排氣溫度，冷水機(jī)組壓縮機(jī)吸排氣溫度，表冷器進(jìn)出水溫度，熱水箱進(jìn)水溫度，冷卻塔進(jìn)水溫度，變頻冷水機(jī)組冷卻進(jìn)出水溫度，變頻冷水機(jī)組進(jìn)水溫度，冷水機(jī)組冷卻水進(jìn)出水溫度，冷水機(jī)組進(jìn)出水溫度?？梢?jiàn)需要設(shè)置大量的不同得傳感器。

使用的末端傳感器有：PT100鉑電阻溫度傳感器，鉑電阻使用四線制可以提高測(cè)量精度，避免沿途數(shù)據(jù)線電阻對(duì)測(cè)量的影響。EE10室內(nèi)溫濕度變送器，產(chǎn)生4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，為了便于數(shù)據(jù)采集儀測(cè)量和避免信號(hào)的失真，在其中加入250Ω的精密電阻，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的1～5V的電壓信號(hào)。壓力傳感器、風(fēng)閥開(kāi)度控制器、濕度等信號(hào)均是標(biāo)準(zhǔn)的1～5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，或者經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換成為1～5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，便于數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行處理。這些信號(hào)均為線性或近似線性，可以通過(guò)增益和偏移（M×B）把標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換為我們熟悉的溫度濕度壓力值工程量。例如：采集到的信號(hào)為3V，此時(shí)的1V對(duì)應(yīng)于0℃，5V對(duì)應(yīng)于100℃，則可以通過(guò)：

Y＝MX＋B

算出M＝25，B＝-25，再把3代入，可得Y＝50℃。此部分只需通過(guò)使用LabVIEW的Database Toolset工具包和全局變量數(shù)據(jù)的交換，很容易實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。