一种VAVBOX半实物仿真控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于智能建筑领域，具体涉及一种VAVBOX半实物仿真控制装置，包括温度传感器、温度变送器、风速传感器、PLC、变压器、开关电源、小风扇、风阀执行器和上位机等，应用到的软件有STEP7、PC Access、LabVIEW等。温度变送器和风速传感器将采集到的模拟信号(温度和风量)传给PLC，经PLC传给上位机。整个系统运行之后，上位机将控制信号传入PLC，最终PLC输出控制信号给执行风阀，控制风阀的开度，最终实现半实物的仿真和控制。

VAVBOX hardware in the loop simulation control device

The utility model belongs to the field of intelligent building, in particular to a control device for VAVBOX semi physical simulation, including temperature sensor, temperature transmitter, wind speed sensor, PLC, transformer, switching power supply, small fan, air valve actuator and PC application software, to STEP7, PC Access, LabVIEW. The temperature transmitter and the wind speed sensor transmit the analog signals (temperature and air volume) to the PLC, and pass them to the host computer through PLC. After the operation of the whole system, the host computer passes the control signal to the PLC, and finally, the PLC output control signal is given to the air valve to control the opening of the air valve, and finally realize the hardware in the loop simulation and control.

【技术实现步骤摘要】
一种VAVBOX半实物仿真控制装置
本技术属于智能建筑领域，具体涉及一种VAVBOX半实物仿真控制装置。
技术介绍
随着节能减排的呼声日益提高，变风量(VAV，VariableAirVolume)空调系统在中央空调领域显得格外重要。进一步实现系统节能，可使末端设备的工作状态随外界环境参数变化而变化，将预测控制、自适应控制等先进控制算法成功应用于VAVBOX，设计出能预测房间冷热负荷并调节房间温度的末端控制器是近年来国内外学者专家研究的热点。对初学者开始研究这些算法的时候需要有一个可以与实物相结合的仿真平台。
技术实现思路
为了克服新手对VAVBOX的控制仿真停留在数字或曲线上，本技术的目的在于提供一种VAVBOX半实物仿真控制装置，该装置能够仿真控制装置利用宽范围的温度传感器和测量范围灵活可变的风速传感器采集空调房间的温度和风量，通过PLC将其传递给上位机，上位机应用LabVIEW建立组态页面并编写控制程序，对空调系统进行传统的PID进行控制，也可以在LabVIEW程序面板中调用MATLAB脚本文件，进行高级控制算法研究。为了达到上述目的，本技术采用了如下技术解决方案：一种VAVBOX半实物仿真控制装置，包括电源、开关电源和PLC，PLC上连接有温度变送器、风速传感器、风阀执行器和上位机，温度变送器上连接有温度传感器，风阀执行器上连接有变压器和风阀，温度变送器和风速传感器均与开关电源连接，开关电源上连接有风机，风阀设置在风机的风机管道的末端，风速传感器的检测端设置在风阀的出口，用于测量风阀出口处的风速，温度传感器设置在模拟房间内，用于测量模拟房间区域的温度，PLC、开关电源和变压器均与电源连接。所述电源的输出端连接有用于保护电源的空气开关，电源通过空气开关与PLC4、开关电源和变压器连接。所述温度变送器的输出电压为0-10V。所述温度传感器与温度变送器之间通过三线制接法连接。所述PLC采用西门子cpu224×p。所述PLC的输出电压为0-10V。所述风速传感器采用西门子QVM62.1风速传感器。所述风速传感器的输出电压为0-10V。所述PLC通过PC-PPI通信线与上位机连接。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：本技术的VAVBOX半实物仿真控制装置通过风机来模拟空调吹风，将开度可调的风阀设置在风机管道末端来控制管道风量，将风速传感器的检测端设置在风阀的出口，用于测量风阀出口处的风速，将，温度传感器设置在模拟房间内，用于测量模拟房间区域的温度，PLC与上位机连接成功后，在上位机中，利用STEP7软件将采集回来的温度、风量和输出量进行标度变换，之后用PCAccess软件将相关变量与LabVIEW控件进行数据绑定，在LabVIEW中即可引入各种控制算法的MATLAB脚本程序来进行仿真，也可以直接编程进行控制仿真，最终观察风阀执行器即可观察到对风量的实际控制作用；本技术采用宽范围的信号采集传感器设备、系统的电源管理和先进的软件结合解决了对VAVBOX控制算法研究不直观，不能理论联系实际的问题，本技术能够实现实时采集数据、搭建监控页面和嵌入优化算法等功能，易操作，易扩展。【附图说明】图1是本技术的控制装置的结构框图。图2是本技术的系统信号流图。图3是本技术的控制系统的结构示意图。图中：1-温度传感器，2-温度变送器，3-风速传感器，4-PLC，5-PC-PPI通信线，6-开关电源，7-风机，7-1-风机管道，8-变压器，9-空气开关，10-风阀执行器，11-风阀，12-上位机，13-电源，14-模拟房间。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施方式对本技术进一步解释说明。如图1至图3所示，本技术的VAVBOX半实物仿真控制装置，包括电源13、开关电源6和PLC4，PLC4上连接有温度变送器2、风速传感器3、风阀执行器10和上位机12，PLC4通过PC-PPI通信线5与上位机12连接，温度变送器2上连接有温度传感器1，风阀执行器10上连接有变压器8和风阀11，温度变送器2和风速传感器3均与开关电源6连接，开关电源6上连接有风机7，风阀11设置在风机7的风机管道7-1的末端风，风速传感器3的检测端设置在风阀11的出口，用于测量风阀11出口处的风速，温度传感器1设置在模拟房间14内，用于测量模拟房间14内的温度，PLC4、开关电源6和变压器8均与电源13连接，电源13的输出端连接有用于保护电源的空气开关9，电源13通过空气开关9与PLC4、开关电源6和变压器8连接。本技术的温度变送器2的输出电压为0-10V，温度传感器1与温度变送器2之间通过三线制接法连接；PLC4采用西门子cpu224×p，PLC4的输出电压为0-10V；风速传感器3采用西门子QVM62.1风速传感器，风速传感器3的输出电压为0-10V。如图3所示，本技术的电源13通过空气开关9后分别连接到PLC4电源端、变压器8的输入端和开关电源6的输入端；变压器8的输出接风阀执行器10的电源端口；开关电源6的输出接温度变送器2、风速传感器3和风机7的电源端口；温度传感器1采用三线制接法接温度变送器2；温度变送器1和风速传感器2信号输出端接PLC模拟量电压输入端；PLC的模拟量电压输出端接风阀执行器10的信号输入端。连接好硬件后，用市电供给变压器、开关电源以及PLC提供220V交流电。经过变压器作用将其降压为24V的交流电，给风阀执行器供电。经开关电源的220V市电转换为24V的直流电，给温度变送器和风速传感器供电。具体的，PLC与上位机连接成功后，温度变送器和风速传感器将采集到的模拟信号(温度和风量)传给PLC，经PLC传给上位机，在上位机中，利用STEP7软件将采集回来的0-10V的温度、风量信号和0-10V的输出控制信号进行标度变换，之后用PCAccess软件将相关变量与LabVIEW控件进行数据绑定，在LabVIEW中即可引入各种控制优化算法的MATLAB脚本程序来进行仿真，也可以使用LabVIEW中的编程语言进行控制仿真，最终上位机12可以对所有传感器采集的温度、风量值和控制效果进行显示，也可以对一些参数进行设置，整个系统运行之后，上位机将控制信号传入PLC，最终PLC输出控制信号给执行风阀，控制风阀11的开度，最终实现半实物的仿真和控制。本技术采用宽范围的信号采集传感器设备、系统的电源管理和先进的软件结合解决了对VAVBOX控制算法研究不直观，不能理论联系实际的问题。本技术可实现实时采集数据、搭建监控页面和嵌入优化算法等功能。本技术易操作，易扩展。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种VAVBOX半实物仿真控制装置，其特征在于，包括电源(13)、开关电源(6)和PLC(4)，PLC(4)上连接有温度变送器(2)、风速传感器(3)、风阀执行器(10)和上位机(12)，温度变送器(2)上连接有温度传感器(1)，风阀执行器(10)上连接有变压器(8)和风阀(11)，温度变送器(2)和风速传感器(3)均与开关电源(6)连接，开关电源(6)上连接有风机(7)，风阀(11)设置在风机(7)的风机管道(7‑1)的末端，风速传感器(3)的检测端设置在风阀(11)的出口，用于测量风阀(11)出口处的风速，温度传感器(1)设置在模拟房间(14)内，用于测量模拟房间(14)内的温度，PLC(4)、开关电源(6)和变压器(8)均与电源(13)连接。

【技术特征摘要】
1.一种VAVBOX半实物仿真控制装置，其特征在于，包括电源(13)、开关电源(6)和PLC(4)，PLC(4)上连接有温度变送器(2)、风速传感器(3)、风阀执行器(10)和上位机(12)，温度变送器(2)上连接有温度传感器(1)，风阀执行器(10)上连接有变压器(8)和风阀(11)，温度变送器(2)和风速传感器(3)均与开关电源(6)连接，开关电源(6)上连接有风机(7)，风阀(11)设置在风机(7)的风机管道(7-1)的末端，风速传感器(3)的检测端设置在风阀(11)的出口，用于测量风阀(11)出口处的风速，温度传感器(1)设置在模拟房间(14)内，用于测量模拟房间(14)内的温度，PLC(4)、开关电源(6)和变压器(8)均与电源(13)连接。2.根据权利要求1所述的一种VAVBOX半实物仿真控制装置，其特征在于，所述电源(13)的输出端连接有用于保护电源的空气开关(9)，电源(13)通过空气开关(9)与PLC(4)、开关电源(6)和变压器(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫秀英，翟志伟，李大伟，韩宏权，田颖，王婷婷，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61