地球站功放室智能新風(fēng)環(huán)境自動(dòng)化管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)

周海濤 王 君

1.2.國(guó)家新聞出版廣電總局呼和浩特地球站 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010070

地球站功放室智能新風(fēng)環(huán)境自動(dòng)化管理平臺(tái)是基于自動(dòng)化控制，根據(jù)地球功放室環(huán)境要求設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化溫度與壓力控制的同時(shí)，完成地球站全部功放室環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與報(bào)警等功能，智能新風(fēng)系統(tǒng)維護(hù)方便，濾塵效果理想，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到功放室溫度與濕度變化。

1 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

1.1 環(huán)境自動(dòng)化控制

在室外溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，采用設(shè)備產(chǎn)生的熱量輔助空調(diào)共同制熱以達(dá)到熱量的循環(huán)利用節(jié)約電能。溫度與壓力變化周期長(zhǎng)，對(duì)其控制不能得到快速的體現(xiàn)，溫度控制與壓力控制屬于大慣性控制，其滯后嚴(yán)重。本設(shè)計(jì)采用PID算法實(shí)現(xiàn)溫度與壓力的自動(dòng)控制，利用大量數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定，達(dá)到最優(yōu)控制。

溫度自動(dòng)控制主要針對(duì)室外溫度低于設(shè)置溫度的情況，通過設(shè)備自身產(chǎn)生的熱量輔助空調(diào)加熱。

壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)通過對(duì)新風(fēng)風(fēng)機(jī)的變頻控制來實(shí)現(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)壓力控制的同時(shí)實(shí)現(xiàn)變頻節(jié)能。

1.2 自動(dòng)化環(huán)境管理

功放室環(huán)境數(shù)據(jù)通過傳感器采集，PLC對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并進(jìn)行溫度與壓力的控制，計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)與控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程客戶端的自動(dòng)化環(huán)境管理。實(shí)現(xiàn)了環(huán)境數(shù)據(jù)的分析管理，多客戶端可同時(shí)登陸，多點(diǎn)監(jiān)控，實(shí)時(shí)查看。

1.3 智能報(bào)警

功放室環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常及時(shí)報(bào)警，顯示報(bào)警類型與具體內(nèi)容。多個(gè)機(jī)房報(bào)警數(shù)據(jù)互不干擾，實(shí)現(xiàn)不漏報(bào)和錯(cuò)報(bào)。報(bào)警數(shù)據(jù)后臺(tái)自動(dòng)存儲(chǔ)，便于管理和發(fā)現(xiàn)問題。

1.4 環(huán)境數(shù)據(jù)分析

環(huán)境數(shù)據(jù)在傳回計(jì)算機(jī)時(shí)自動(dòng)記錄，并生成實(shí)時(shí)曲線，便于管理人員掌握環(huán)境數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，做出合理分析。同時(shí)，可查詢歷史環(huán)境數(shù)據(jù)曲線，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)的環(huán)境變化趨勢(shì)進(jìn)行匯總，利于日常管理。

1.5 控制靈活

遠(yuǎn)程手自動(dòng)控制與本地手動(dòng)控制相結(jié)合，自動(dòng)控制方便日常工作。遠(yuǎn)程手動(dòng)控制在維護(hù)檢修時(shí)保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本地手動(dòng)控制在突發(fā)情況下可應(yīng)急控制，保障系統(tǒng)安全。多種控制方式更加靈活，能夠適應(yīng)滿足不同情況下的控制要求。

2 技術(shù)內(nèi)容

2.1 地球站功放室智能新風(fēng)環(huán)境自動(dòng)化管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

地球站功放室智能新風(fēng)環(huán)境自動(dòng)化管理平臺(tái)采用運(yùn)行穩(wěn)定、技術(shù)成熟可靠的PLC作為下位機(jī)，通過PLC將傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，將信號(hào)傳送到上位機(jī)即計(jì)算機(jī)中，再通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)工作人員對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制與管理。如圖1所示。

圖1 功放室環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)框圖

2.2 溫度自動(dòng)控制

對(duì)于室外溫度低于要求溫度需使用空調(diào)進(jìn)行加熱的情況時(shí)，采用高功放產(chǎn)生的熱量作為補(bǔ)給以減少能源浪費(fèi)節(jié)約電能。對(duì)于輔助加熱部分主要選用高功放備機(jī)排風(fēng)口風(fēng)閥作為控制對(duì)象，采用PID算法實(shí)現(xiàn)溫度控制。風(fēng)熱輔助控制部分，如圖2所示。

圖2 溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖

2.3 壓力自動(dòng)控制

功放室內(nèi)部的壓力影響因素即新風(fēng)系統(tǒng)輸送進(jìn)功放室內(nèi)的大量風(fēng)，對(duì)于風(fēng)量進(jìn)行控制即可完成壓力控制，采用控制變頻器輸出頻率的變化，控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)而完成壓力控制。壓力控制采用PID算法實(shí)現(xiàn)，如圖3所示。

圖3 壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖

2.4 變頻器設(shè)計(jì)

變頻器控制采用手自動(dòng)兩種控制方式，便于維護(hù)及應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況，其具體控制電路及端子連線，如圖4所示。

圖4 變頻器設(shè)計(jì)圖

2.5 PLC設(shè)計(jì)

PLC主要完成傳感器信號(hào)的采集及PID算法控制，通過PLC程序的編寫以實(shí)現(xiàn)恒溫、恒壓、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)要求。圖5、6為擴(kuò)展模塊硬件設(shè)計(jì)圖。

圖5 擴(kuò)展模塊TM2AMI8HT硬件設(shè)計(jì)

圖6 擴(kuò)展模塊TM2AMM6HT硬件設(shè)計(jì)

2.6 軟件設(shè)計(jì)

軟件采用MCGS完成系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)功放室環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、環(huán)境數(shù)據(jù)分析、環(huán)境數(shù)據(jù)異常報(bào)警及環(huán)境管理。以某功放室頁(yè)面為例，如圖7所示，可實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、壓力、粉塵含量及新風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)速的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與報(bào)警限值修改。歷史報(bào)警數(shù)據(jù)以表格形式顯示，可通過快捷按鈕查詢歷史記錄與報(bào)警記錄，可對(duì)溫度與壓力進(jìn)行控制。

圖7 功放室環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)頁(yè)面

報(bào)警程序是軟件編寫過程中的一大難點(diǎn)，經(jīng)過項(xiàng)目參加人員的研究與討論，最終選擇直接使用MCGS軟件完成報(bào)警程序的編寫，以便于對(duì)報(bào)警信息的查看以及存儲(chǔ)，程序的編寫采用內(nèi)部循環(huán)腳本，程序如圖8所示。

圖8 報(bào)警程序流程圖

結(jié)束語(yǔ)

地球站功放室智能新風(fēng)環(huán)境自動(dòng)化管理平臺(tái)的研發(fā)基于地球站機(jī)房環(huán)境的特點(diǎn)，嚴(yán)格按照國(guó)家一級(jí)機(jī)房環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。環(huán)境指標(biāo)的自動(dòng)化控制及環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控分析為我站安全播出排除了一定隱患。

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了環(huán)境管理工作全程可管可控，填補(bǔ)了地球站環(huán)境管理系統(tǒng)的缺失，在地球站環(huán)境管理方面發(fā)揮了積極作用，提升了運(yùn)行管理自動(dòng)化程度。