本實(shí)用新型屬于智能建筑領(lǐng)域，具體涉及一種VAVBOX半實(shí)物仿真控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著節(jié)能減排的呼聲日益提高，變風(fēng)量(VAV，Variable Air Volume)空調(diào)系統(tǒng)在中央空調(diào)領(lǐng)域顯得格外重要。進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能，可使末端設(shè)備的工作狀態(tài)隨外界環(huán)境參數(shù)變化而變化，將預(yù)測(cè)控制、自適應(yīng)控制等先進(jìn)控制算法成功應(yīng)用于VAVBOX，設(shè)計(jì)出能預(yù)測(cè)房間冷熱負(fù)荷并調(diào)節(jié)房間溫度的末端控制器是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者專家研究的熱點(diǎn)。對(duì)初學(xué)者開(kāi)始研究這些算法的時(shí)候需要有一個(gè)可以與實(shí)物相結(jié)合的仿真平臺(tái)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服新手對(duì)VAVBOX的控制仿真停留在數(shù)字或曲線上，本實(shí)用新型的目的在于提供一種VAVBOX半實(shí)物仿真控制裝置，該裝置能夠仿真控制裝置利用寬范圍的溫度傳感器和測(cè)量范圍靈活可變的風(fēng)速傳感器采集空調(diào)房間的溫度和風(fēng)量，通過(guò)PLC將其傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)應(yīng)用LabVIEW建立組態(tài)頁(yè)面并編寫控制程序，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行傳統(tǒng)的PID進(jìn)行控制，也可以在LabVIEW程序面板中調(diào)用MATLAB腳本文件，進(jìn)行高級(jí)控制算法研究。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)解決方案：

一種VAVBOX半實(shí)物仿真控制裝置，包括電源、開(kāi)關(guān)電源和PLC，PLC上連接有溫度變送器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)閥執(zhí)行器和上位機(jī)，溫度變送器上連接有溫度傳感器，風(fēng)閥執(zhí)行器上連接有變壓器和風(fēng)閥，溫度變送器和風(fēng)速傳感器均與開(kāi)關(guān)電源連接，開(kāi)關(guān)電源上連接有風(fēng)機(jī)，風(fēng)閥設(shè)置在風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)管道的末端，風(fēng)速傳感器的檢測(cè)端設(shè)置在風(fēng)閥的出口，用于測(cè)量風(fēng)閥出口處的風(fēng)速，溫度傳感器設(shè)置在模擬房間內(nèi)，用于測(cè)量模擬房間區(qū)域的溫度，PLC、開(kāi)關(guān)電源和變壓器均與電源連接。

所述電源的輸出端連接有用于保護(hù)電源的空氣開(kāi)關(guān)，電源通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)與PLC4、開(kāi)關(guān)電源和變壓器連接。

所述溫度變送器的輸出電壓為0-10V。

所述溫度傳感器與溫度變送器之間通過(guò)三線制接法連接。

所述PLC采用西門子cpu224×p。

所述PLC的輸出電壓為0-10V。

所述風(fēng)速傳感器采用西門子QVM62.1風(fēng)速傳感器。

所述風(fēng)速傳感器的輸出電壓為0-10V。

所述PLC通過(guò)PC-PPI通信線與上位機(jī)連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果：

本實(shí)用新型的VAVBOX半實(shí)物仿真控制裝置通過(guò)風(fēng)機(jī)來(lái)模擬空調(diào)吹風(fēng)，將開(kāi)度可調(diào)的風(fēng)閥設(shè)置在風(fēng)機(jī)管道末端來(lái)控制管道風(fēng)量，將風(fēng)速傳感器的檢測(cè)端設(shè)置在風(fēng)閥的出口，用于測(cè)量風(fēng)閥出口處的風(fēng)速，將，溫度傳感器設(shè)置在模擬房間內(nèi)，用于測(cè)量模擬房間區(qū)域的溫度，PLC與上位機(jī)連接成功后，在上位機(jī)中，利用STEP7軟件將采集回來(lái)的溫度、風(fēng)量和輸出量進(jìn)行標(biāo)度變換，之后用PC Access軟件將相關(guān)變量與LabVIEW控件進(jìn)行數(shù)據(jù)綁定，在LabVIEW中即可引入各種控制算法的MATLAB腳本程序來(lái)進(jìn)行仿真，也可以直接編程進(jìn)行控制仿真，最終觀察風(fēng)閥執(zhí)行器即可觀察到對(duì)風(fēng)量的實(shí)際控制作用；本實(shí)用新型采用寬范圍的信號(hào)采集傳感器設(shè)備、系統(tǒng)的電源管理和先進(jìn)的軟件結(jié)合解決了對(duì)VAVBOX控制算法研究不直觀，不能理論聯(lián)系實(shí)際的問(wèn)題，本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、搭建監(jiān)控頁(yè)面和嵌入優(yōu)化算法等功能，易操作，易擴(kuò)展。

【附圖說(shuō)明】

圖1是本實(shí)用新型的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)信號(hào)流圖。

圖3是本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-溫度傳感器，2-溫度變送器，3-風(fēng)速傳感器，4-PLC，5-PC-PPI通信線，6-開(kāi)關(guān)電源，7-風(fēng)機(jī)，7-1-風(fēng)機(jī)管道，8-變壓器，9-空氣開(kāi)關(guān)，10-風(fēng)閥執(zhí)行器，11-風(fēng)閥，12-上位機(jī)，13-電源，14-模擬房間。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步解釋說(shuō)明。

如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型的VAVBOX半實(shí)物仿真控制裝置，包括電源13、開(kāi)關(guān)電源6和PLC 4，PLC 4上連接有溫度變送器2、風(fēng)速傳感器3、風(fēng)閥執(zhí)行器10和上位機(jī)12，PLC 4通過(guò)PC-PPI通信線5與上位機(jī)12連接，溫度變送器2上連接有溫度傳感器1，風(fēng)閥執(zhí)行器10上連接有變壓器8和風(fēng)閥11，溫度變送器2和風(fēng)速傳感器3均與開(kāi)關(guān)電源6連接，開(kāi)關(guān)電源6上連接有風(fēng)機(jī)7，風(fēng)閥11設(shè)置在風(fēng)機(jī)7的風(fēng)機(jī)管道7-1的末端風(fēng)，風(fēng)速傳感器3的檢測(cè)端設(shè)置在風(fēng)閥11的出口，用于測(cè)量風(fēng)閥11出口處的風(fēng)速，溫度傳感器1設(shè)置在模擬房間14內(nèi)，用于測(cè)量模擬房間14內(nèi)的溫度，PLC 4、開(kāi)關(guān)電源6和變壓器8均與電源13連接，電源13的輸出端連接有用于保護(hù)電源的空氣開(kāi)關(guān)9，電源13通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)9與PLC 4、開(kāi)關(guān)電源6和變壓器8連接。

本實(shí)用新型的溫度變送器2的輸出電壓為0-10V，溫度傳感器1與溫度變送器2之間通過(guò)三線制接法連接；PLC 4采用西門子cpu224×p，PLC 4的輸出電壓為0-10V；風(fēng)速傳感器3采用西門子QVM62.1風(fēng)速傳感器，風(fēng)速傳感器3的輸出電壓為0-10V。

如圖3所示，本實(shí)用新型的電源13通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)9后分別連接到PLC 4電源端、變壓器8的輸入端和開(kāi)關(guān)電源6的輸入端；變壓器8的輸出接風(fēng)閥執(zhí)行器10的電源端口；開(kāi)關(guān)電源6的輸出接溫度變送器2、風(fēng)速傳感器3和風(fēng)機(jī)7的電源端口；溫度傳感器1采用三線制接法接溫度變送器2；溫度變送器1和風(fēng)速傳感器2信號(hào)輸出端接PLC模擬量電壓輸入端；PLC的模擬量電壓輸出端接風(fēng)閥執(zhí)行器10的信號(hào)輸入端。

連接好硬件后，用市電供給變壓器、開(kāi)關(guān)電源以及PLC提供220V交流電。經(jīng)過(guò)變壓器作用將其降壓為24V的交流電，給風(fēng)閥執(zhí)行器供電。經(jīng)開(kāi)關(guān)電源的220V市電轉(zhuǎn)換為24V的直流電，給溫度變送器和風(fēng)速傳感器供電。

具體的，PLC與上位機(jī)連接成功后，溫度變送器和風(fēng)速傳感器將采集到的模擬信號(hào)(溫度和風(fēng)量)傳給PLC，經(jīng)PLC傳給上位機(jī)，在上位機(jī)中，利用STEP7軟件將采集回來(lái)的0-10V的溫度、風(fēng)量信號(hào)和0-10V的輸出控制信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度變換，之后用PC Access軟件將相關(guān)變量與LabVIEW控件進(jìn)行數(shù)據(jù)綁定，在LabVIEW中即可引入各種控制優(yōu)化算法的MATLAB腳本程序來(lái)進(jìn)行仿真，也可以使用LabVIEW中的編程語(yǔ)言進(jìn)行控制仿真，最終上位機(jī)12可以對(duì)所有傳感器采集的溫度、風(fēng)量值和控制效果進(jìn)行顯示，也可以對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行之后，上位機(jī)將控制信號(hào)傳入PLC，最終PLC輸出控制信號(hào)給執(zhí)行風(fēng)閥，控制風(fēng)閥11的開(kāi)度，最終實(shí)現(xiàn)半實(shí)物的仿真和控制。

本實(shí)用新型采用寬范圍的信號(hào)采集傳感器設(shè)備、系統(tǒng)的電源管理和先進(jìn)的軟件結(jié)合解決了對(duì)VAVBOX控制算法研究不直觀，不能理論聯(lián)系實(shí)際的問(wèn)題。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、搭建監(jiān)控頁(yè)面和嵌入優(yōu)化算法等功能。本實(shí)用新型易操作，易擴(kuò)展。