綜合通風空調實驗實訓教學裝置的研制

梁建輝 火箭軍士官學校 山東青州 262500

0 引言

在國防工程通風空調專業長期教學和訓練過程中，在訓練條件建設方面存在以下問題需要解決：一是需要演示出工程內溫度、濕度參數變化導致的系統運行方式的轉變，而現有的實際系統因空間大、溫濕度參數難以快速轉變，系統運行方式轉變的現象演示耗時長，教學效率過低；二是工程典型空氣處理過程狀態曲線與空氣狀態參數變化的關系抽象而難以理解，缺乏形象的動態演示手段；三是工程除濕機實際控制系統集成度高、維護維修空間狹窄、難以開展拆裝、維護和故障排除技能訓練，影響訓練效果的達成。

1 研制目標

該裝置采用通風空調系統最優化最小化結構，具有系統完整、結構緊湊的特點，可仿真演示通風空調系統運行原理，控制房間環境參數變化，房間焓濕度動態顯示，系統工作模式切換，也可遠程監控通風空調系統，并可進行上述系統的操作使用、維護保養、安裝調試、故障排除等訓練，適合院校進行原理教學、訓練操作及技能鑒定要求。

2 研制內容

2.1 小型通風空調系統研制

小型通風空調系統包括通風房間及管路、小型調溫除濕機及自動加熱加濕系統。

首先依據功能需求對進風房間、送風房間、陣地模擬用風房間及螺旋風管的加工材料、加工工藝、定位尺寸、配合尺寸進行了設計，并形成加工圖紙；對密閉閥門、調節閥門、加熱器、送風機、加濕裝置、除濕設備等進行選型，并進行了單機功能測試。

其次對調溫除濕機制冷除濕系統的渦旋壓縮機、水冷器、蒸發器、風冷器、儲液罐、電磁閥、單向閥、熱力膨脹閥、冷卻水泵等設備進行選型，設計了制冷管路的尺寸、位置、連接方法，最終對系統進行了單機實驗。實驗證明，調溫除濕裝置完全模擬陣地調溫除濕機縮微實現，能有效進行升溫除濕、降溫除濕和調溫除濕。

自動加濕系統以單片機為核心，設計了外圍驅動電路和輸入檢測電路，通過測量加熱電極之間的電流換算出加濕量，并設計了進水電磁閥、排水電磁閥，能實現根據加濕量要求自動進水加濕、若到達水位上限能自動排水，進水量過大自動溢水等功能。

2.2 本地電氣控制軟件開發

該小型通風空調系統能夠根據環境條件自動運行加熱、加濕、降溫、除濕等功能。可以選擇本地控制和遠程控制模式，其控制邏輯框圖如圖1所示。

圖1 軟件控制原理框圖

圖2 自動控制原理框圖

系統本地控制的核心是西門子公司的S7—200系列PLC，通過對PLC的編程實現整個系統的自動控制。其控制邏輯框圖如圖1～圖2所示。

2.3 遠程控制軟件開發

遠程監控程序采用亞控組態軟件編寫，該軟件基于Microsoft Windows XP/NT/2000 操作系統，可以在網絡的各個位置上及時獲得系統的實時信息。作為開放型的通用工業監控軟件，支持與常見的PLC、變頻器等通過常規通訊接口進行數據通訊。程序開發只須使用組態王提供的設備定義向導，即可定義工程中使用的I/O設備，并通過變量的定義實現與I/O設備關聯。

本程序主要編寫實訓裝備的手動控制界面程序及自動控制界面程序。與OPC服務器進行通信時采用服務器—客戶端模式，在Windows系統中對分布式COM服務進行設置，即可將組態軟件設置為OPC客戶端，通過PPI協議與OPC服務器進行通信。監控程序通過OPC服務器實現對模擬房間空氣溫度、濕度、風壓、風速等參數的采集及加熱設備、加濕設備、除濕設備的手動控制、自動控制、故障報警等功能，程序框圖如圖3所示。

圖3 遠程控制程序框圖

3 解決的問題

（1）采用系統化、模塊化、可視化設計思路，研制了一體化的典型通風空調系統模擬訓練平臺，實現了系統運行原理演示、環境參數仿真、模擬維修等功能，解決了通風空調系統分散、不易實訓的問題；

（2）設計了實時的焓濕圖分析處理模塊，實現了空氣狀態曲線在焓濕圖上的動態顯示，解決了焓濕圖內容抽象、難理解的問題；

（3）設計了自動加濕和變頻除濕裝置，實現了溫濕度的自動調整，逼真模擬了空調系統的加濕除濕功能。