梁建輝 火箭軍士官學(xué)校 山東青州 262500

0 引言

在國(guó)防工程通風(fēng)空調(diào)專業(yè)長(zhǎng)期教學(xué)和訓(xùn)練過(guò)程中，在訓(xùn)練條件建設(shè)方面存在以下問(wèn)題需要解決：一是需要演示出工程內(nèi)溫度、濕度參數(shù)變化導(dǎo)致的系統(tǒng)運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)變，而現(xiàn)有的實(shí)際系統(tǒng)因空間大、溫濕度參數(shù)難以快速轉(zhuǎn)變，系統(tǒng)運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象演示耗時(shí)長(zhǎng)，教學(xué)效率過(guò)低；二是工程典型空氣處理過(guò)程狀態(tài)曲線與空氣狀態(tài)參數(shù)變化的關(guān)系抽象而難以理解，缺乏形象的動(dòng)態(tài)演示手段；三是工程除濕機(jī)實(shí)際控制系統(tǒng)集成度高、維護(hù)維修空間狹窄、難以開展拆裝、維護(hù)和故障排除技能訓(xùn)練，影響訓(xùn)練效果的達(dá)成。

1 研制目標(biāo)

該裝置采用通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)最優(yōu)化最小化結(jié)構(gòu)，具有系統(tǒng)完整、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，可仿真演示通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行原理，控制房間環(huán)境參數(shù)變化，房間焓濕度動(dòng)態(tài)顯示，系統(tǒng)工作模式切換，也可遠(yuǎn)程監(jiān)控通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，并可進(jìn)行上述系統(tǒng)的操作使用、維護(hù)保養(yǎng)、安裝調(diào)試、故障排除等訓(xùn)練，適合院校進(jìn)行原理教學(xué)、訓(xùn)練操作及技能鑒定要求。

2 研制內(nèi)容

2.1 小型通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)研制

小型通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)包括通風(fēng)房間及管路、小型調(diào)溫除濕機(jī)及自動(dòng)加熱加濕系統(tǒng)。

首先依據(jù)功能需求對(duì)進(jìn)風(fēng)房間、送風(fēng)房間、陣地模擬用風(fēng)房間及螺旋風(fēng)管的加工材料、加工工藝、定位尺寸、配合尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并形成加工圖紙；對(duì)密閉閥門、調(diào)節(jié)閥門、加熱器、送風(fēng)機(jī)、加濕裝置、除濕設(shè)備等進(jìn)行選型，并進(jìn)行了單機(jī)功能測(cè)試。

其次對(duì)調(diào)溫除濕機(jī)制冷除濕系統(tǒng)的渦旋壓縮機(jī)、水冷器、蒸發(fā)器、風(fēng)冷器、儲(chǔ)液罐、電磁閥、單向閥、熱力膨脹閥、冷卻水泵等設(shè)備進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)了制冷管路的尺寸、位置、連接方法，最終對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了單機(jī)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證明，調(diào)溫除濕裝置完全模擬陣地調(diào)溫除濕機(jī)縮微實(shí)現(xiàn)，能有效進(jìn)行升溫除濕、降溫除濕和調(diào)溫除濕。

自動(dòng)加濕系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了外圍驅(qū)動(dòng)電路和輸入檢測(cè)電路，通過(guò)測(cè)量加熱電極之間的電流換算出加濕量，并設(shè)計(jì)了進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥，能實(shí)現(xiàn)根據(jù)加濕量要求自動(dòng)進(jìn)水加濕、若到達(dá)水位上限能自動(dòng)排水，進(jìn)水量過(guò)大自動(dòng)溢水等功能。

2.2 本地電氣控制軟件開發(fā)

該小型通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境條件自動(dòng)運(yùn)行加熱、加濕、降溫、除濕等功能?？梢赃x擇本地控制和遠(yuǎn)程控制模式，其控制邏輯框圖如圖1所示。

圖1 軟件控制原理框圖

圖2 自動(dòng)控制原理框圖

系統(tǒng)本地控制的核心是西門子公司的S7—200系列PLC，通過(guò)對(duì)PLC的編程實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。其控制邏輯框圖如圖1～圖2所示。

2.3 遠(yuǎn)程控制軟件開發(fā)

遠(yuǎn)程監(jiān)控程序采用亞控組態(tài)軟件編寫，該軟件基于Microsoft Windows XP/NT/2000 操作系統(tǒng)，可以在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)位置上及時(shí)獲得系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。作為開放型的通用工業(yè)監(jiān)控軟件，支持與常見的PLC、變頻器等通過(guò)常規(guī)通訊接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。程序開發(fā)只須使用組態(tài)王提供的設(shè)備定義向?qū)?，即可定義工程中使用的I/O設(shè)備，并通過(guò)變量的定義實(shí)現(xiàn)與I/O設(shè)備關(guān)聯(lián)。

本程序主要編寫實(shí)訓(xùn)裝備的手動(dòng)控制界面程序及自動(dòng)控制界面程序。與OPC服務(wù)器進(jìn)行通信時(shí)采用服務(wù)器—客戶端模式，在Windows系統(tǒng)中對(duì)分布式COM服務(wù)進(jìn)行設(shè)置，即可將組態(tài)軟件設(shè)置為OPC客戶端，通過(guò)PPI協(xié)議與OPC服務(wù)器進(jìn)行通信。監(jiān)控程序通過(guò)OPC服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬房間空氣溫度、濕度、風(fēng)壓、風(fēng)速等參數(shù)的采集及加熱設(shè)備、加濕設(shè)備、除濕設(shè)備的手動(dòng)控制、自動(dòng)控制、故障報(bào)警等功能，程序框圖如圖3所示。

圖3 遠(yuǎn)程控制程序框圖

3 解決的問(wèn)題

（1）采用系統(tǒng)化、模塊化、可視化設(shè)計(jì)思路，研制了一體化的典型通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)模擬訓(xùn)練平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行原理演示、環(huán)境參數(shù)仿真、模擬維修等功能，解決了通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)分散、不易實(shí)訓(xùn)的問(wèn)題；

（2）設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)的焓濕圖分析處理模塊，實(shí)現(xiàn)了空氣狀態(tài)曲線在焓濕圖上的動(dòng)態(tài)顯示，解決了焓濕圖內(nèi)容抽象、難理解的問(wèn)題；

（3）設(shè)計(jì)了自動(dòng)加濕和變頻除濕裝置，實(shí)現(xiàn)了溫濕度的自動(dòng)調(diào)整，逼真模擬了空調(diào)系統(tǒng)的加濕除濕功能。