LabVIEW在暖通空調數據采集控制系統中的應用

　　引言

　　LabVIEW 大量應用在自動(dòng)控制領(lǐng)域，對于HVAC系統中采用LabVIEW作為上位端軟件還不多見(jiàn)，但隨著(zhù)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(zhuān)業(yè)HVAC自動(dòng)控制領(lǐng)域使用LabVIEW后發(fā)現，其功能十分強大，節省系統開(kāi)發(fā)時(shí)間，非常適合工程開(kāi)發(fā)人員使用。筆者結合近來(lái)開(kāi)發(fā)的一套HVAC系統，對LabVIEW在HVAC數據采集控制系統的應用做個(gè)介紹。

　　1 系統總體結構

　　HVAC中有大量數據需要采集，通過(guò)對數據的采集，來(lái)對各項系統參數進(jìn)行調整。本系統主要由水系統、風(fēng)系統、控制系統組成。

　　● 水系統包括：水冷式冷水機組，冷卻塔，膨脹水箱，冷凍水泵，冷卻水泵，三通調節閥、流量計等附件。

　　● 風(fēng)系統包括：組合式空調箱、送風(fēng)管道、回風(fēng)管道、排風(fēng)管道、VAVBOX以及閥門(mén)和其他控制元件?？照{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、蒸汽加濕器等。風(fēng)機變頻控制。新回風(fēng)管上分別裝有電動(dòng)調節閥，可調節新回風(fēng)比例，表冷器前后分別裝有溫濕度測點(diǎn)，空調箱內還裝有噴嘴，用于空氣流量的測量。

　　● 控制系統包括：各處的壓力傳感器、溫度傳感器、控制元件、執行器、數據采集儀、計算機、觸摸屏等，可進(jìn)行建筑環(huán)境與設備自動(dòng)檢測與數據處理。

　　實(shí)驗系統房間共有兩間：Room1和Room2。Room1主要用于建立低溫環(huán)境實(shí)驗室，因此單獨配備了一套直接蒸發(fā)式水冷機組。每個(gè)房間內均有一個(gè)負荷發(fā)生器Ld，用于產(chǎn)生模擬負荷，并且有溫濕度測點(diǎn)。在Room1中，布置一組送回風(fēng)口，頂送下側回；Room2中布置兩組送回風(fēng)口，分別為頂送、側回。每個(gè)送、回風(fēng)口上都裝有手動(dòng)調節閥，可開(kāi)關(guān)或進(jìn)行調節。房間內布置一個(gè)壓差傳感器，可控制房間內的正壓。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)對圖1系統原理圖，大家對系統能有個(gè)直觀(guān)的認識。

　　2 數據采集控制系統

　　系統分為兩部分：數據采集和系統控制。數據采集部分有各種不同數據采集設備?？刂撇糠钟蒔LC(可編程控制器)來(lái)完成。LabVIEW能很方便的對計算機串口進(jìn)行操作，因此LabVIEW可方便的建立計算機串口與PLC串口之間的通信，便捷的獲得PLC中的數據，在計算機中進(jìn)行PID神經(jīng)模糊等復雜運算，從而得到需要的數字控制信號，對需要控制的設備進(jìn)行控制，增強系統的通用性。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)數據采集系統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)數據采集系統可得數據有：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(jìn)出水溫度，熱水箱進(jìn)水溫度，冷卻塔進(jìn)水溫度，變頻冷水機組冷卻進(jìn)出水溫度，變頻冷水機組進(jìn)水溫度，冷水機組冷卻水進(jìn)出水溫度，冷水機組進(jìn)出水溫度?？梢?jiàn)需要設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(xiàn)制可以提高測量精度，避免沿途數據線(xiàn)電阻對測量的影響。EE10室內溫濕度變送器，產(chǎn)生4～20mA的標準電流信號，為了便于數據采集儀測量和避免信號的失真，在其中加入250Ω的精密電阻，將電流信號轉換為標準的1～5V的電壓信號。壓力傳感器、風(fēng)閥開(kāi)度控制器、濕度等信號均是標準的1～5V的標準信號，或者經(jīng)過(guò)轉換成為1～5V的標準信號，便于數據采集儀進(jìn)行處理。這些信號均為線(xiàn)性或近似線(xiàn)性，可以通過(guò)增益和偏移（M×B）把標準信號轉換為我們熟悉的溫度濕度壓力值工程量。例如：采集到的信號為3V，此時(shí)的1V對應于0℃，5V對應于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據的交換，很容易實(shí)現信號的轉換。