超低温制冷系统及电子膨胀阀监测和控制软件技术方案

超低温制冷系统及电子膨胀阀监测和控制软件，软件分为三个板块：系统状态、数据采集和电子膨胀阀控制和仿真；软件设置了3个不同级别的登录权限。本发明专利技术提供了一个简单明了、功能丰富的人机交互界面；结合模糊控制和传统的PID控制，即利用Fuzzy PID控制，发挥两种控制算法的优点控制电子膨胀阀；基于高级语言编写的程序具有较高的稳定性，使冷库的运行状态达到最佳，快速地设定运行参数和调节控制参数，及时处理机组异常情况，对节能、减轻劳动强度有实际意义。同时，运行调控反应迅速及时，运行可靠，降低了冷库管理的人工成本投入。

Super low temperature refrigeration system and electronic expansion valve monitoring and control software

【技术实现步骤摘要】
超低温制冷系统及电子膨胀阀监测和控制软件
本专利技术涉及超低温制冷监控领域，尤其是一种超低温制冷系统及电子阀监测和控制软件。
技术介绍
目前国内外有关冷库的检测与控制系统大部分是基于PLC和单片机来实现的。用PLC来构建冷库监控系统技术相对成熟，且PLC的高可靠性和组建系统的模块化思想使得其在大中型冷库检测和控制系统中获得了大家的青睐。但采用PLC构建一个冷库检测与控制需要很大的前期资金投入，并且PLC的编程也相对繁复。单片机的优势在于低成本、小体积，而且也可以根据设计者的需求进行灵活设计。但是，单片机的性能并不是很稳定，而且设计起来也比较复杂，开发周期也比较长，所以其一般适合于小型冷库的控制和某一制冷部件的控制。1986年，美国国家仪器公司（NationalInstruments，NI）首次提出虚拟仪器技术（VirtualInstrument）的概念，就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。它使用成熟的主流计算机技术，配合革新性的灵活软件和模块化高性能硬件产品，让使用者能够建立功能强大的基于计算机的仪器解决方案。现如今，世界各国的工程师和科学家们都已将NI-LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足任何项目需要。虚拟仪器由硬件和软件两部分组成。虚拟仪器的硬件是计算机和为其配之的必要的电子仪器硬件模块。虚拟仪器的硬件主体是电子计算机，通常是个人计算机，也可以是任何通用电子计算机。为计算机配置的电子测量仪器硬件模块是各种传感器、信号调理器、模拟数字/转换器（ADC）、数字/模拟转换器（DAC）、数据采集器（DAQ）等。两者通过上位机软件（LabVIEW）编写的程序结合起来，组成测控平台。计算机及其配置的电子测量仪器硬件模块组成了虚拟仪器测试硬件平台的基础。使用者是通过简单形象的人机交互界面，就可以对测控对象进行监测和控制，信号是通过测试软件来调控，经由电子测量硬件平台的采集，再经电子计算机的处理，得到最终的测试结果，并以数值、曲线、图形甚至是多维测试结果模型，显示在人机界面上。当然，测试结果也可以直接通过计算机网络传送或记录保存。在实际冷库运行监控中，库内货物的品质取决于精确、及时的监控，在原有的监控方式和系统下，可能会使得工作人员无法实时监控设备的运行状态，不能及时修改运行参数，导致冷库机组运行工况无法根据环境的变化进行调整，甚至可能会忽略机组运行中出现的问题。通过本软件可以使冷库的运行状态达到最佳，快速地设定运行参数和调节控制参数，及时处理机组异常情况，对节能、减轻劳动强度有实际意义。同时，运行调控反应迅速及时，运行可靠，降低了冷库管理的人工成本投入。相较于热力膨胀阀，电子膨胀阀因其高度自动化，较高的控制精度和及时快速的控制动作，越来越获得制冷用户的青睐，替代热力膨胀阀成为制冷系统中的主要节流元件。传统的电子膨胀阀控制算法通常采用PID控制，但蒸发器出口过热度和电子膨胀阀的开度的高度非线性和制冷系统部件的高度耦合性，使得PID这样的线性控制系统不能达到很好的控制效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过一种超低温制冷系统及电子膨胀阀监测和控制软件实现面向用户的，简单明了，同时功能丰富的人机交互平台上实现制冷系统的监测和电子膨胀阀的监测和控制以及电子膨胀阀的仿真。超低温制冷系统及电子膨胀阀监测和控制软件分为三个板块：系统状态、数据采集和电子膨胀阀控制和仿真；软件设置了3个不同级别的登录权限。所述的系统状态可由用户点击“系统状态”选项卡进入；系统状态界面进行系统测点温度、压力、电流和制冷剂质量流量状态的实时监测以及机组能量调节、高低温级压缩机启停的状态，阀门开度的实时显示；系统状态界面还可以进行机组的启停和目标库温的设置功能；同时系统状态界面具有系统报警提示和系统时间提示。所述的数据采集界面进行数据采集的显示，可显示温度、压力和制冷剂质量流量采集数据；当用户需要进行数据采集时，可以通过点击数据采集界面右侧的数据采集按钮，按钮变绿，则进行采集，同时数据会保存在对应的Excel表格中；当需要停止数据采集时，则单击停止采集按钮，停止采集按钮变绿，同时数据采集按钮变暗。所述的电子膨胀阀控制和仿真界面显示电子膨胀阀的运行状态包括蒸发温度、蒸发器出口压力和蒸发器出口温度；当阀门处于开启状态时图中的指示灯会变绿，阀门关闭时，指示灯变暗；同时显示蒸发器出口过热度、阀门已开启的时间、阀门开启时间、占空比和操作规程参数信息；所述的电子膨胀阀控制和仿真界面可以通过界面的图表工具实现曲线的拖移和放大缩小；所述的电子膨胀阀控制和仿真界面中，用户可以通过左上方的控制器选择拨杆进行控制器的选择，包括PWM控制和模糊控制，拨到相应的位置，会在右方显示控制器的名称；通过下方的旋钮或输入控件进行过热度的设定，上下值同步；通过右侧PWM控制和模糊控制选项卡可以进行控制参数的设定，在PWM控制选项卡中可以设定动作周期和周期间隙，在模糊控制选项卡中，可以设定模糊因子和比例因子Ke、Kec和Ku，通过改变这三个值可以在图表中观察输出值的变化；所述的电子膨胀阀控制和仿真界面包括仿真控制参数的设定和输出曲线的显示，地址栏需要用户选择Fuzzy控制的fz文件，选择后进行FuzzyPID控制仿真；“SP（Setpoint）”为仿真控制过热度的设定值，界面右侧三个值分别为P值、I值、D值，用户可根据经验进行设定，“ST（SimulationTime）”为仿真持续的时间值；可采用Fuzzy控制算法来优化PID控制；用户可以在左下角读取仿真时间的数据和获得PID控制和FuzzyPID控制的输出曲线。所述的登录权限需要用户选择用户名并输入与用户名匹配的密码；所述的登录权限需要用户点击菜单“文件”->“登录系统”弹出登录窗口；选择用户名，输入密码后点击“登录”按钮登录系统，软件下方的状态条左侧显示系统的当前登录用户名称，已经登录系统的状态下，点击菜单“文件”然后点击“退出登录”，即可退出登录状态，用户信息保存在相应数据库表格内。本专利技术提供了一个简单明了、功能丰富的人机交互界面；结合模糊控制和传统的PID控制，即利用FuzzyPID控制，发挥两种控制算法的优点控制电子膨胀阀；基于高级语言编写的程序具有较高的稳定性，使冷库的运行状态达到最佳，快速地设定运行参数和调节控制参数，及时处理机组异常情况，对节能、减轻劳动强度有实际意义。同时，运行调控反应迅速及时，运行可靠，降低了冷库管理的人工成本投入。附图说明附图1为本专利技术超低温制冷系统及电子膨胀阀监测和控制软件用户登录信息、PID控制参数和FuzzyPID控制参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超低温制冷系统及电子膨胀阀监测和控制软件，其特征在于：/n软件分为三个板块：系统状态、数据采集和电子膨胀阀控制和仿真；/n软件设置了3个不同级别的登录权限。/n

【技术特征摘要】
1.超低温制冷系统及电子膨胀阀监测和控制软件，其特征在于：
软件分为三个板块：系统状态、数据采集和电子膨胀阀控制和仿真；
软件设置了3个不同级别的登录权限。


2.根据权利要求1所述的超低温制冷系统及电子膨胀阀监测和控制软件，其特征还在于：
所述的系统状态可由用户点击“系统状态”选项卡进入；
系统状态界面进行系统测点温度、压力、电流和制冷剂质量流量状态的实时监测以及机组能量调节、高低温级压缩机启停的状态，阀门开度的实时显示；系统状态界面还可以进行机组的启停和目标库温的设置功能；
同时系统状态界面具有系统报警提示和系统时间提示。


3.根据权利要求1所述的超低温制冷系统及电子膨胀阀监测和控制软件，其特征还在于：
所述的数据采集界面进行数据采集的显示，可显示温度、压力和制冷剂质量流量采集数据；
当用户需要进行数据采集时，可以通过点击数据采集界面右侧的数据采集按钮，按钮变绿，则进行采集，同时数据会保存在对应的Excel表格中；
当需要停止数据采集时，则单击停止采集按钮，停止采集按钮变绿，同时数据采集按钮变暗。


4.根据权利要求1所述的超低温制冷系统及电子膨胀阀监测和控制软件，其特征还在于：
所述的电子膨胀阀控制和仿真界面显示电子膨胀阀的运行状态包括蒸发温度、蒸发器出口压力和蒸发器出口温度；
当阀门处于开启状态时图中的指示灯会变绿，阀门关闭时，指示灯变暗；
同时显示蒸发器出口过热度、阀门已开启的时间、阀门开启时间、占空比和操作规程参数信息；
所述的电子膨胀阀控制和仿真界面可以通过界...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢晶，蒲亮宇，王金锋，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：上海;31