空气源热泵热水机性能测试室测控系统研制与分析

　　0 前言

　　根据国家标准GB/T 21362-2008及用户要求,设计并建造一套空气源热泵热水机热工性能测试试验室[1-2]。本文主要针对该实验室自控系统,以及相关硬件设计进行分析,测试软件和控制系统的良好结合,实现了过程监控与数据采集处理的自动化。测试软件基于Delphi平台,并运用了面向的对象编程方法,同时采用了多线程、ADO等多项技术。

　　1 空气源热泵热水机测试室自动控制系统

　　1.1 控制系统设计

　　测控系统包括自动测量和计算机控制两大部分,是建立在计算机信息基础上的一门新技术[3]。测控系统是微电子学、自动控制、通信技术和计算机科学等多种技术、多种学科相互结合,互相渗透,综合发展的新技术领域。

　　在实际应用中,为了保证试验台工作的可靠性,系统在实时控制中采用双路备份仪表控制方法,其中主控制回路采用计算机自动控制,辅助控制回路则采用人工手动控制,在自动控制系统发生故障时,整个系统依然照常运行[4]。

　　1.2 控制回路分析

　　控制对象是控制系统中被控的主体。要深入地、定量地分析空气处理系统、水系统运行的稳定性、各设备的匹配特性和控制特性,就必须对空气处理系统、水系统中的主要装置作为控制对象进行定性、定量研究。对其中各个主要参数分别进行分析,建立起各个参数的动态方程,综合得出各装置的动态特性。调节机构和执行机构通常密不可分,控制信号通过调节器输出后,执行机构根据控制信号输出合适的控制直线位移或角位移,最终通过调节机构改变被调对象的能量、流量或其他参数,从而获得所需要的预定结果[4]。执行机构按动力方式可分为气动式、电动式和液动式三种。电动执行机构的输入分为连续信号和断续信号两种,连续信号为(1~5)V或(4~20)mA;断续信号是指开关信号。

　　下面以环境室温湿度作为受控对象来说明。环境室内相关的被调量是环境室的温度和相对湿度。总体来说,受控对象有控制通道和扰动通道两个通道,也可称为内扰通道和外扰通道。下面是对两个被调量的受控对象构成进行分析。

　　1. 2. 1 温度被调量

　　当温度做为被调节量时,受控对象如图1,扰动通道简化为两个,一是环境室内的冷热量输出,主要是室内设备的制冷或散热的综合效果,其动态特性为;二是制冷机组的制冷量输出,其动态特性为。受控对象的控制通道是电加热器的热量输出,其输出值大小是由控制器根据被调量参数与设定值之间的偏差按其内置算法计算输出的,其动态特性为。

　　可以看出,对于环境室干球温度被调量,通过对的调节,平衡、,就可以达到环境室设定的干球温度。