鋒速達通風降溫系統
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廠房負壓通風降溫設計_專用新風機控制器的設計 滾動軸承的分類
計算機應用專用新風機控制器的設計上海大學自動化學院(上海200072)肖學軍王健重點介紹了新風機控制器功能、軟硬件設計與CAN總線通信。應用結果表明，該裝置工作可靠、便于擴展、精度高，能較好地實時監控環境溫度濕度的變化。
在智能建筑的樓宇自動化系統中，利用新風機對環境溫度、濕度進行有效的節能控制是一件十分重要的工作。傳統的方法是采用直接數字控制器(英文縮寫為DDC)的方式，將新風機的檢測點、控制點連接到一臺或多臺DDC上對多控制點實時監控。然而，現代智能建筑的溫濕度控制點較多且處于不同的樓層，采用DDC控制將使控制器到控制點的引線過長，給施工帶來不便，也可能降低系統通信的實時性和可靠性。
本文介紹了一種應用80C196KC單片機設計的專用的新風機控制器，它能控制不同型號的新風處器局域網)總線技術，使通信可靠、快捷通過采取一些軟硬件的優化措施，簡化了硬件電路的設計和軟件的編程，提高了程序運行效率，較好地滿足了智能建筑對環境的智能化要求和節能要求,車間降溫設備。
新風處理機是一種非獨立式空調機，它本身并不帶有制冷機，空氣的冷卻和加熱是通過冷熱管盤中冷熱水的循環、然后與空氣之間對流來實現的。
本文介紹的新風機控制器是新風處理機的專用控制器，它通過單片機的實時監控調節送風電動機的轉速、風門的位置和冷熱盤管水閥門的開度，實現對溫度、濕度的智能化調節�？刂破鲗y控量只區分為模擬量輸入/輸出和開關量輸入/輸出，可對工作在不同系統環境下(如二管式、單一冷水，二管式、冷熱水合用，四管式、冷熱水獨立)的新風處理機進行控制，可對定風量型、變風量型新風處理機進行控制。
新風機控制器作為樓宇自動化系統中一個現場控制器，通過CAN總線接收樓宇自動化系統主機的各種操作控制命令，也可接收樓宇自動化系統主機下達的各種設定參數。兩個或兩個以上的新風機控制器彼此之間還能通過CAN總線進行實時數據通信，可以實現本地測量、異地控制。當新風機控制器脫離樓宇自動化系統，作為一個獨立的控制器工作時，也能通過手持式編碼器對被控制的新風機的各種狀態參數和測量參數進行顯示或修改。
1控制器功能及軟硬件實現新風機控制器的硬件功能主要是自動檢測新風機的工作狀態和運行參數，根據設定的算法對新風機進行閉環控制，使新風機工作在最佳狀態。新風機控制器的主要功能如下：1 .檢測回風的溫濕度，與設定的溫濕度進行比較后，控制冷熱水和蒸汽電動調節閥的動作，使回風的溫濕度保持在所需要的范圍。
2 .檢測回風和新風的溫度和濕度，進行回風和新風的焓值計算，按回風和新風焓值的比例，控制回風風門和新風風門的比例開度，使系統達到節能的效果。
3 .可設定各種控制方式和控制參數，包括時間、風量、溫濕度的設定。
4 .具有自動報警功能，包括風機故障報警、過濾器淤塞報警、溫濕度越限報警等。
5 .使風門與風機連鎖，電動調節閥與風機啟動連鎖，確保系統工作安全。
控制器為了實現最佳配置，應用中以Intel公司16單片機80C196KC為核心，利用多達6路的高速輸出器HSO來產生PWM輸出，可以使系統具有9路模擬量輸出和8路模擬量輸入的能力。
80C196KC片內RAM為488字節，它們都可以作為通用寄存器來訪問，這使得程序的每一個模塊都可以有自己的專用寄存器使用，增強了模塊的獨立性上海貝爾有限公司021 5854 1240和抗干擾性。控制器硬件電路圖如圖1所示。
度超限時的報警指示，但P1 .3、P1 .4和P2 .5一起作為PWM方波輸出端。P2口除完成一些特殊功能外，還為串行通信提供控制信號、為看門狗電路X25045提供片選信號。時鐘芯片DS12887A在程序中可編程為提供每秒定時中斷，通過HSI.0向80C196KC提出中斷請求，在到達設定的間隔時間后將執行增量型PID控制算法和模糊控制算法。
X25045實現硬件看門狗功能，它也提供512Bytes EEPROM來保存重要的系統控制參數。每當系統掉電、上電后，通過串行時鐘輸出端SO將重要的系統參數讀到特定RAM區，使程序恢復正常運行。
在軟件設計中采用模塊化設計方法，主要可分為：初始化模塊、命令處理模塊、執行算法模塊、控制參數讀寫模塊和定時模塊。另外，用戶根據需要還可編碼實現與手持式編程器通信的通信模塊、實現與樓宇自動化系統主機通信的CAN總線通信模塊。
程序運行中，首先完成初始化部分，然后實時采集各模擬量輸入通道的溫度、濕度值，采集風機、過濾器等設備的開關狀態和數字量輸入信號，當溫度、濕度正常時，執行溫度和濕度算法，輸出相應控制量給執行器如果發現溫度或濕度超過了設定的上下限，立即會聲、光報警，同時控制器輸出相應的極限值到執行器，使溫度或濕度盡快回到設定范圍。為了提高系統的抗干擾能力，在軟件上程序對所采集的數據采用數字濾波技術消除毛刺，對重要的操作英特爾技術發展(上海)有限公司021 6485 2828命令(如對系統輸出量)進行多次重寫以保證系統可靠運行。
2控制器軟硬件的優化措施2 .1PSD器件使用新風機控制器選用可編程系統器件PSD302進行系統擴展和I/O重組，它將單片機所需的大部分編程邏輯器件(PLD)集成在一塊芯片上，并提供8路開關量輸入和8路開關量輸出，大大減少了元件數、節約了電路板空間，而且可以滿足通常情況下系統對外部構造的需求。
PSD302由DOS環境下運行的Maple軟件進行器件的構造，具體構造為：多路復用地址數據模式、16位數據總線、復位低有效、選擇RD及WR系統中PA口用8路開關量輸入，PB口用于8路開關量輸出，PC口被定義為芯片選擇，通過芯片選擇方程對地址進行譯碼，為系統中的其他芯片提供片選輸出信號。
PSD302中64K大容量的EPROM使得在程序可以同時采用PID控制算法和模糊控制算法進行分段控制，提高控制質量也使得在程序中能進行回風和新風的焓值計算，按回風和新風焓值的比例，控制回風風門和新風風門的比例開度，使系統達到節能效果。
80C196KC提供了外設事務服務器PTS功能，PTS與普通中斷所不同的是，普通中斷程序在進入中斷入口時要保護程序指針、工作現場寄存器，退出時又要恢復現場，而PTS則不需要。它是以微碼方式自動在程序間隔中插入執行，節約系統的開銷，加快中斷處理速度。
和中斷向量相似，PTS也有一個PTS向量表，都指向一個PTS控制塊(PTSCB)，控制塊必須駐留在內部RAM空間(1AH～1FFH)內，其首址應能被8整除。80196KC提供了5種PTS模式，新風機控制器使用了A/D轉換的PTS方式。另外，80C196KC提供了兩種A/D轉換速度，我們選用高速A/D轉換以進一步提高程序運行的效率。以下是PTS方式A/D轉換的程序片斷：ADPTS結束中斷，PTS向量表，賦A/ D轉換結果表格的首址命令寄存器的地址恢復A/ D轉換結果表格的首址賦TS方式的命令字賦A/ D命令暫存單元地址賦A/ D轉換的通道數允許AD轉寄存器窗口1啟動A/ D通道0等待8通道A/ D結束建立A/ D結束標志程序中，首先將A/D結束中斷AD映射到PTS通道，使PTS工作于A/D模式，隨后對PTSCB進行初始化，賦A/D源/目的寄存器ADS D，使其指向一個用于存放A/D轉換結果的表格的首址()。
地址偏移量內容地址偏移量內容通道1的A/ D命令通道5的A/ D命令通道0的A/ D結果通道4的A/ D結果通道2的A/ D命令通道6的A/ D命令通道1的A/ D結果通道5的A/ D結果通道3的A/ D命令通道7的A/ D命令通道2的A/ D結果通道4的A/ D命令0000H(空命令)通道3的A/ D結果通道7的A/ D結果上海貝爾有限公司021 5854 1240在恢復A/D轉換結果表格的首址后，將對PTS控制塊PTSCB中的另三個寄存器進行賦值：PTS方式命令字ADPTSCON、A/D命令暫存單元ADREG和A/D轉換的通道數ADPTSCNT.然后清A/D結束標志，開放中斷，并啟動通道0的A/D轉換,負壓風機報價。在最后一個PTS周期，空命令裝入AD PTS結束中斷AD PTS，建立A/D結束標志。
2 .3節能控制控制器的執行算法模塊主要采用了增量型PID控制算法和模糊控制算法，PID控制的控制參數可預先設定。程序開始運行后，被控量的偏差較大，此時將采用增量型PID控制算法，根據被測量偏差e、偏差變化量Δe在實時響應曲線中所處的不同階段自動調節比例、積分、微分系數，實現系數的自尋優，使被控量盡快回到設定值附近然后，當偏差處于某一預定范圍內時，將采用模糊控制算法減少控制量對被控量微小變化產生過于靈敏的動作，防止被控量在設定值附近產生振蕩現象，實現PID控制算法和模糊控制算法的理想結合，使系統達到節能目的。
在軟件編制中，根據室內外的環境溫濕度以及新風門、送風門和回風門的開度自動進行夏季※過渡季※冬季※過渡季的轉換。具體過程如下：夏委新風門保持開度最小，當室外空氣溫度或焓值比回風/送風溫度或焓值低時，將進入過渡季，全開新風門、送風門，全閉回風門。
當冷盤管水閥門全閉時，如果回風/送風溫度仍然下降，則關小新風門、送風門,廠房負壓通風降溫設計，開大回風門，通過調節新風/回風的混合比例來調節室溫。如果新風門達到最小開度時仍不能滿足要求，將逐漸打開熱盤管水閥門，進入冬季。
當室外空氣溫度或焓值比回風/送風溫度或焓值高時，將再次進入過渡季，全開新風門、送風門，全閉回風門，同時調節熱盤管水量。
當熱盤管水閥門全閉時，如果回風/送風溫度仍然上升，則關小新風門、送風門，開大回風門，調節新風/回風的混合比例來調節室溫。如果新風門達到最小開度時仍不能滿足要求，將逐漸打開冷盤管水閥門，進入夏季。
以上步驟將完成一個季節轉換的循環。
3 CAN總線通信CAN總線作為一種串行數據通信協議，是一種多主總線，它的一個最大特點是廢除了傳統的站地址編碼，代之以對通信數據塊進行編碼，使網絡內的節點數在理論上不受限制。
CAN總線的應用在20世紀90年代初開始受到重視，它的數據段的長度最多為8個字節，可滿足通常工業領域中控制命令、工作狀態及測度數據的一般要求。CAN總線因傳輸時間短，受干擾的概率低，保證了通信的實時性其協議采用CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能，同時保證了數據通信的可靠性。
在智能建筑中，溫、濕控制點處于不同的樓層，采用CAN總線技術使新風機控制器對控制點實現分層、就地檢測與控制。編程時，將各種越限報警信息在總線上的傳送的標識符ID設為最高優先級，樓宇自動化系統主機向下級節點傳送信息的標識符ID優先級次之，以此來判定當多個節點同時發送信息時哪一個節點應該占據總線。
當CAN總線上的各個節點(包括樓宇自動化系統主機和兩個以上的新風機控制器)工作正常時，系統內的新風機控制器只將各種狀態信息(如溫、濕度的檢測器，工作狀態寄存器，報警狀態寄存器)，定時地發給主機以及程序中預先設定的其它新風機控制器來完成通信。當某個節點發生故障時，它立即以廣播方式通知CAN總線上的所有節點，并發出聲、光報警信號，等待系統維護人員處理。如果在一定時間內報警狀態仍沒有被解除，新風機控制器自動將當前的各種狀態信息寫入SRAM中(便于以后的數據分析)并切斷電源。
當通信介質采用雙絞線，通信位速率為20kbit/ s時，CAN總線系統內任意兩個節點之間的距離可以達到3 .3km，完全能滿足智能建筑內部的通信要求，使新風機控制器的控制功能達到最大程度的擴展。
4結束語本文簡要介紹了新風機控制器的軟硬件設計方法，不難看出，由于采取了一些軟硬件的優化措施，簡化了系統的軟硬件的設計，提高了程序運行效率通過采用CAN總線技術，使樓宇自動化系統內部的通信可靠、快捷，并達到了良好的節能效果。實際應用證明本裝置控制效果好、可靠性高，自動運行時溫度控制精度達到±0 .5°C，濕度控制精度達到±2 RH系統具有良好的可擴充性，稍加改動就可推廣到除智能建筑以外更廣泛的領域使用。
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滾動軸承按滾動體的列數，可以分為單列、雙列和多列（三列、四列）。
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