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

通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可得數(shù)據(jù)有：表冷器水流量，VAVBOX1、2風量反饋，送風濕度，新風溫濕度，低溫室壁掛式溫濕度計溫濕度，變頻壓縮機節(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，表冷器進出水溫度，熱水箱進水溫度，冷卻塔進水溫度，變頻冷水機組冷卻進出水溫度，變頻冷水機組進水溫度，冷水機組冷卻水進出水溫度，冷水機組進出水溫度?？梢娦枰O(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量精度，避免沿途數(shù)據(jù)線電阻對測量的影響。EE10室內(nèi)溫濕度變送器，產(chǎn)生4～20mA的標準電流信號，為了便于數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換為標準的1～5V的電壓信號。壓力傳感器、風閥開度控制器、濕度等信號均是標準的1～5V的標準信號，或者經(jīng)過轉(zhuǎn)換成為1～5V的標準信號，便于數(shù)據(jù)采集儀進行處理。這些信號均為線性或近似線性，可以通過增益和偏移（M×B）把標準信號轉(zhuǎn)換為我們熟悉的溫度濕度壓力值工程量。例如：采集到的信號為3V，此時的1V對應(yīng)于0℃，5V對應(yīng)于100℃，則可以通過：

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，很容易實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換。
數(shù)據(jù)采集儀：傳感器、變送器產(chǎn)生的標準信號直接進入數(shù)據(jù)采集儀。數(shù)據(jù)采集儀采用的是Agilent 34970A數(shù)據(jù)采集儀（附三塊HP 34901A 20通道銜鐵繼電器多路轉(zhuǎn)換器）。它可以直接測量熱電偶、電阻溫度測試器、熱敏電阻、直流電壓、直流電流、交流電流等。電源電流、電壓、功率和頻率通過PF9833三相PWM專用測試儀來測量。通過使用NI-VISA協(xié)議，可對串口讀寫操作，很方便的完成了數(shù)據(jù)的交換，見圖3。

圖3 LabVIEW中NI-VISA串口讀寫

控制系統(tǒng)PLC與PC的通信也同樣使用了NI-VISA協(xié)議進行通信。通過把命令請求寫入（Write）串口，設(shè)備對命令分析識別，把命令請求的數(shù)據(jù)通過RS-232接口返回到計算機，再通過對串口讀操作（Read），從而獲得設(shè)備采集的數(shù)據(jù)。對于不同設(shè)備有不通的命令。Agilent 34970A使用的是SCPI（Standard Commands for Programmable Instruments)可編程儀器標準命令集。PF9833則使用了另外的命令集。不同設(shè)備不管使用什么協(xié)議，通過NI-VISA都可和容易建立設(shè)備與計算機間的通信。對于PLC，需要編寫設(shè)備端程序。要求程序?qū)崿F(xiàn)獲得命令后，對命令進行分析識別，把相應(yīng)數(shù)據(jù)送出。

信號控制使用西門子SIMATICS7-300 PLC，部分對控制有影響的采集信號進入PLC，進行PID分析運算，產(chǎn)生控制信號，對風閥、風機、水泵、加熱器等進行控制。PLC帶有的RS-232通訊接口，直接與計算機建立通信。PC獲得進入PLC的各種信號，也可在計算機中進行更為復雜的運算，產(chǎn)生數(shù)字控制信號返回PLC，再由PLC對各種需要控制的設(shè)備進行控制。

本系統(tǒng)可通過觸摸屏對整個系統(tǒng)發(fā)出控制指令，觸摸屏的每個開關(guān)都對應(yīng)于PLC各個開關(guān)觸點，相當于PLC的鍵盤，可對整個系統(tǒng)的各種參數(shù)進行調(diào)整。例如可以對風閥的開關(guān)，風機、水泵、電加熱器的啟停，各個PID控制設(shè)備P、I、D（比例、積分、微分）三個參數(shù)的設(shè)置進行相應(yīng)的操作，系統(tǒng)流程圖可清晰的從中反映出來。

由于使用了大量的串口來進行數(shù)據(jù)的通信，需添置一塊多串口卡，用于連接多個串口設(shè)備。

3 LabVIEW程序

通過LabVIEW圖形化設(shè)計很容易設(shè)計出漂亮美觀的用戶界面。見下圖4所示。在使用Agilent 34970A數(shù)據(jù)采集儀時可對溫度、電壓、電流等各種參數(shù)進行測量，在進行采集時涉及到參數(shù)需要更改的情況，我們
使用了NI的數(shù)據(jù)庫連接工具包（Database Connectivity Toolset），直接在一個已經(jīng)編輯好的數(shù)據(jù)庫（Hpsetting.mdb）里編輯所改變采集通道的參數(shù)，然后在運行程序時選擇是否需要下載新的設(shè)置到數(shù)據(jù)采集儀，使數(shù)據(jù)采集儀相應(yīng)設(shè)置改變，以采集到正確的數(shù)據(jù)。設(shè)置參數(shù)有通道號、通道描述、輸入類型、范圍、周期、延遲、觸發(fā)、鉑電阻阻值以及標定等。只要是使用Agilent 34970A數(shù)據(jù)采集儀采集數(shù)據(jù)，程序就不需要進行大的修改，節(jié)省了開發(fā)成本和時間，提高程序的通用性。

控制上使用了NI PID工具包，可對需要進行控制的部件進行PID控制，利用該工具包可以節(jié)省我們大量開發(fā)時間。LabVIEW一個很大的特點就是提供了大量的可用控件，控件提供輸入輸出，通過線連接輸入數(shù)據(jù)，就可很方便的從輸出口得到需要的控制命令。

4 實驗

LabVIEW和眾多系統(tǒng)中各種傳感器配合，在系統(tǒng)調(diào)試中發(fā)揮了很大的作用。所需數(shù)據(jù)通過一臺普通裝有LabVIEW的計算機就能顯示出來。調(diào)試中的數(shù)據(jù)用LabVIEW來進行分析顯示，觀察系統(tǒng)是否達到了預定的要求。

在系統(tǒng)中使用了LabVIEW軟件，在硬件上不需要做太多的更改。各項所需測量控制參數(shù)在系統(tǒng)調(diào)試階段已經(jīng)設(shè)置好，后面就只需在軟件界面和各項參數(shù)組合上做工作。

在冷水機組數(shù)據(jù)采集控制實驗中，界面如圖4，開啟空調(diào)系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲得當前溫濕度信號。獲得數(shù)據(jù)經(jīng)過PID運算，輸出控制信號，最終通過對PID參數(shù)的調(diào)節(jié)（更改界面中的PID參數(shù)，經(jīng)過PC對PLC的控制，達到控制設(shè)備的目的）使得溫濕度參數(shù)最終穩(wěn)定在設(shè)定值附近，達到了實驗控制的目的。最后可以通過NI的報告生成工具包（Report generation toolset）把實驗中保存的數(shù)據(jù)以報表的形式打印出來。

硬件亦不需做大的調(diào)整，主要集中在軟件的編畫（LabVIEW為圖形化語言）上。因為縮短軟件的開發(fā)時間，使得整個數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的開發(fā)時間也大大縮短。

5 結(jié)論

LabVIEW在系統(tǒng)開發(fā)上有很大的優(yōu)勢。從系統(tǒng)建設(shè)時間來看，用LabVIEW來進行軟件編程和同一系統(tǒng)的PLC編程相比，所花的時間更少、程序界面設(shè)計更容易更美觀。用PLC來編程，并使之通過可視的界面顯現(xiàn)出來（我們這里使用了MCGS嵌入式圖形界面），是兩個系統(tǒng)都需要進行設(shè)計的工作。而LabVIEW把兩者都集于一體，通過簡單的PC，就能對LabVIEW進行編程設(shè)計，最終在很短的時間內(nèi)開發(fā)出我們需要的界面和功能，直至最終的產(chǎn)品。使用LabVIEW不僅在時間上優(yōu)勢明顯，在系統(tǒng)的再開發(fā)上也有極大的優(yōu)勢。如果系統(tǒng)需要開發(fā)一個新的功能項目，在系統(tǒng)中加入某一傳感器測量元件進行信號測量，然后再在LabVIEW中設(shè)計界面分析顯示，很快就能達到想要結(jié)果。對于筆者所做的這一需要不斷改進的系統(tǒng)，LabVIEW無疑是最好的選擇。