VB水冷螺桿中央空調(diào)上位機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、目錄摘要IabstractII第1章 緒論11.1 引言11.2 課題背景11.3 課題研究意義11.4 主要研究內(nèi)容2第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計32.1 系統(tǒng)設(shè)計思路32.2 監(jiān)控系統(tǒng)組成42.3 中央空調(diào)系統(tǒng)42.4 中央空調(diào)的自動控制72.5 變頻調(diào)速技術(shù)8第3章 系統(tǒng)監(jiān)控界面設(shè)計113.1 Visual Basic 6.0簡介113.2 監(jiān)控系統(tǒng)界面總體結(jié)構(gòu)設(shè)計123.3 主監(jiān)控界面的功能設(shè)計123.3.1 主監(jiān)控窗口整體布局123.3.2 串口打開與提示功能133.3.3 計時與時間顯示153.3.4 監(jiān)控信息查看功能153.3.5 實時數(shù)據(jù)與設(shè)置參數(shù)功能163.4 登錄與密碼保護界面17

2、3.5 密碼修改界面183.6 系統(tǒng)主界面父窗體的設(shè)計193.7 實時監(jiān)控窗口實時曲線的繪制21第4章 上位機與下位機的通訊254.1 引言254.2 通訊接口電路設(shè)計254.3 通信方式274.4 VB 60串行通信284.5 通訊功能的實現(xiàn)294.5.1 MSComm控件的屬性設(shè)置294.5.2 數(shù)據(jù)接收314.5.3 數(shù)據(jù)發(fā)送32第5章 系統(tǒng)軟件仿真345.1 虛擬串口仿真軟件345.1.1 虛擬串口軟件VSPD345.1.2 串口調(diào)試助手355.2 監(jiān)控軟件調(diào)試35參考文獻(xiàn)40致 謝42附錄43水冷螺桿中央空調(diào)上位機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計摘要：在中央空調(diào)中，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，提高水冷螺桿機組運行

3、效率，監(jiān)測機組運行狀態(tài)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是非常必要和必需的。以某中央空調(diào)獨立的水冷螺桿機組為被控對象，開發(fā)了基于VB6.0和51單片機的水冷螺桿機組中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點是成本低、功耗小、單片機控制器可以脫離PC機獨立運行。本次設(shè)計限于時間關(guān)系只進行監(jiān)控系統(tǒng)上位機的開發(fā)設(shè)計。主要研究內(nèi)容如下：首先分析了在中央空調(diào)廣泛使用與能源緊張的矛盾中，開發(fā)中央空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控的必要性和當(dāng)今國際、國內(nèi)中央空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控的應(yīng)用現(xiàn)狀和研究成果。并對現(xiàn)有的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)研究進行了綜述和分析。給出了本文研究的中央空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控方法及基于VB和51單片機的監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。然后詳細(xì)給出了基于VB6.0的上位機人機

4、監(jiān)控界面的設(shè)計方法。重點給出了使用MSComm控件完成與下位機通訊的程序?qū)崿F(xiàn)，打開文本文件記錄實時數(shù)，數(shù)據(jù)的曲線顯示的設(shè)計過程。最后給出了利用VSPD虛擬串口和調(diào)試助手調(diào)試上位機監(jiān)控系統(tǒng)的過程，重點說明了介于控制器和VB程序的數(shù)據(jù)處理方法。監(jiān)控系統(tǒng)通過模擬調(diào)試和試運行達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計效果。關(guān)鍵詞：水冷螺桿中央空調(diào)；上位機監(jiān)控系統(tǒng)；VB；變頻調(diào)速；自動控制PC monitoring and control system design of Water-cooled screw chiller in the central air conditioning Abstract:In the cent

5、ral air conditioning, according to the designed requirements of the system ,data acquisition system is very necessary and required in improving the efficiency of the water-cooled screw units. Taking a water-cooled screw independently of central air conditioning unit for the controlled object, and de

6、veloped monitoring and control system of water-cooled screw units in central air conditioning based on VB6.0 and a low power consumption MCU 51 type. The characteristics of the system is low cost, low consumption, single chip microcomputer controller can run independence from the PC. limited to time

7、 The design shall be only for PC monitoring and control system designing. Main research contents are as follows: first of all analyzes the contradiction between the widely using of central air conditioning and energy tense, the necessity of developing central air conditioning system monitor and the

8、monitor the application status and research achievements in current international and domestic central air conditioning system . And summarized and analyzed the central air conditioning monitoring and control system research existing now . giving in this paper, we make out overall design scheme of t

9、he central air conditioning system monitoring methods and monitoring system based on VB and MSP430. Then it is given in detail of the design method of human-machine interface of monitoring in upper machine based on VB6.0. Emphasis are using MSComm controller to complete the program communicates with

10、 the lower, opening the real-time data record text file, the design process of data curve showing. Finally debug the process of PC monitoring and control system by using VSPD virtual serial ports and debugging assistant , put emphasis on the data processing method between controller and VB program.

11、The simulated debugging of Monitoring and control system got the desired design effect.Key words: water-cooled screw central air-conditioning; PC monitoring system; Vb; Frequency control of motor speed; The automatic control I第1章 緒論1.1 引言智能建筑已成為本世紀(jì)中國建筑行業(yè)發(fā)展的趨勢，智能建筑設(shè)計目標(biāo)圍繞著安全、舒適、安全、便利等人性化服務(wù)。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展

12、，計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)將成為現(xiàn)代建筑主流。智能建筑究其實質(zhì)，就是以建筑環(huán)境為平臺，運用先進的科學(xué)方法和技術(shù)對客戶需求、服務(wù)管理、環(huán)境結(jié)構(gòu)、應(yīng)用系統(tǒng)等及之間的關(guān)聯(lián)進行系統(tǒng)工程集成和優(yōu)化設(shè)計，使建筑環(huán)境空間獲得投資合理、安全可靠、舒適幽雅、快捷服務(wù)的人文環(huán)境有機集合體。在智能建筑中有一個相當(dāng)重要組成的部分就是中央空調(diào)系統(tǒng)，也是樓宇設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的主要組成部分之一，在綜合商場、大廈、政府機關(guān)、交通服務(wù)等單位中得到了大量的應(yīng)用。現(xiàn)代社會的進步與發(fā)展使現(xiàn)代建筑口趨復(fù)雜龐大，其中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗亦不斷增加。中央空調(diào)管理的機電設(shè)備所耗能源通常占樓宇能耗的二分之一，其中冷熱源的能量占五分之二，傳輸系統(tǒng)占五分

13、之二。1.2 課題背景 中國是個能源緊缺的國家，目前我國空調(diào)產(chǎn)品總量是世界首位，與先進國家相比能耗及技術(shù)開發(fā)方面還有很大的距離。為了使空調(diào)系統(tǒng)在最佳工況下更加節(jié)能的運行，須對室內(nèi)運行環(huán)境和運行要求的經(jīng)行更嚴(yán)格的劃分從而采取更加個性化準(zhǔn)確的控制，以達(dá)到最小的能耗和最佳的效果，因此，研究中央空調(diào)的集成遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有非常重要的意義。1.3 課題研究意義現(xiàn)有中央空調(diào)控制系統(tǒng)的分散性，影響了整個控制系統(tǒng)的使用效率，而且能源浪費現(xiàn)象時有發(fā)生，管理級用戶不能從宏觀上把握整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，從而造成了諸多控制盲區(qū)。計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，使得傳統(tǒng)中央空調(diào)控制模式可以向更科學(xué)的方面發(fā)展，完全可以

14、提供一個更為高效、便捷、全面的控制模式。技術(shù)人員完全可以通過控制中心來管理遠(yuǎn)程樓宇內(nèi)所有水冷機組的運行狀態(tài)，以提高設(shè)備的利用率，避免能源浪費。中央空調(diào)系統(tǒng)能耗占整個建筑物能耗的二分之一左右。雖然國內(nèi)中央空調(diào)生產(chǎn)已初具規(guī)模，但國內(nèi)產(chǎn)品多以仿制國外品牌為主，具有突破性的創(chuàng)新型產(chǎn)品更少。且控制系統(tǒng)的控制方式多為分散的單機控制，很少具有上位機控制功能。雖有部分中央空調(diào)生產(chǎn)廠家進行了一定的網(wǎng)絡(luò)化控制嘗試，無論控制的距離還是控制末端的節(jié)點數(shù)目都有限，從而造成了功能上的局限性。同時由于當(dāng)前中央空調(diào)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的控制器多為普通型的單片機，功能及資源有限，制約了整個系統(tǒng)的性能。最近幾年來，市場了出現(xiàn)了一批性能

15、更加高、價格更低的新控制器，同時具備了低功耗、大容量存儲、片內(nèi)板載資源豐富等特點。借助這些更為先進的控制器以及成熟的通訊方式，我們完全可以將嵌入式技術(shù)運用到中央空調(diào)控制中，設(shè)計出基于VB的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)，通過VB的MSComm控件可以使用戶在PC機上完成對系統(tǒng)的控制。這種遠(yuǎn)程、集中化的中央空調(diào)控制系統(tǒng)，在提升系統(tǒng)整體集成度的基礎(chǔ)上，必然可以優(yōu)化資源配置、提升系統(tǒng)性能、降低能耗，使得統(tǒng)一管理成為可能。1.4 主要研究內(nèi)容課題的目的是以水冷螺桿中央空調(diào)夏季運行情況為例分析中央空調(diào)機組的閉環(huán)自動控制方式與上位機監(jiān)控方式，設(shè)計一套中央空調(diào)嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)，以達(dá)到空調(diào)機組正常運行與節(jié)能降耗的完美統(tǒng)一。上

16、位機監(jiān)控界面采用可視化的VB 語言進行開發(fā)，通過PC機自帶的COM口與下位單片機進行通訊，實現(xiàn)對空調(diào)機組壓縮機電機轉(zhuǎn)、冷凍水回水溫度，冷卻水回水溫度，冷卻塔風(fēng)機轉(zhuǎn)速等的有效控制，完成遠(yuǎn)距離對中央空調(diào)機組冷卻水系統(tǒng)，冷凍水系統(tǒng)的有效控制。整個控制系統(tǒng)中上位機不僅能夠采集和分析下位機傳來的受控數(shù)據(jù)實現(xiàn)記錄與報警功能，還能向下位機傳達(dá)人為設(shè)定的機組運行參數(shù)，實現(xiàn)整個機組的上位控制。下位機是由單片機為核心的溫控器執(zhí)行具體的控制指令完成溫度檢測與調(diào)節(jié)等。課題主要研究內(nèi)容包括：1、系統(tǒng)方案設(shè)計：確定整體方案及通訊方式；2、中央空調(diào)機組的變頻自動控制方案設(shè)計；3、上位軟件設(shè)計：用VB開發(fā)環(huán)境，編寫上位機監(jiān)控

17、軟件。第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計2.1 系統(tǒng)設(shè)計思路課題要設(shè)計一套中央空調(diào)遠(yuǎn)程監(jiān)視控制系統(tǒng)，具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊功能。系統(tǒng)要求上位軟件可以獲取中央空調(diào)機組的運行狀態(tài)、冷卻水溫度，冷凍水溫度信息等，同時可以發(fā)送控制指令，控制中央空調(diào)機組的運行整體結(jié)構(gòu)如圖2.1。下位機實時采集冷卻水回水溫度，和冷凍水回水溫度并與上位機設(shè)定的溫度進行比較判斷是否報警，當(dāng)溫度超過設(shè)定值之后通過變頻調(diào)速方法增大壓縮機和冷卻塔風(fēng)機的功率，直到溫度下降到設(shè)定值以下。在進行這些控制的同時下位機還會不斷把這些運行情況通過串口傳遞給上位機，上位機不斷把實時溫度繪制成實時溫度曲線，當(dāng)溫度超過設(shè)定溫度時曲線為紅色，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)點溫度時為紅色，每隔

18、20秒在曲線上畫一個大圓點，同時把該點處的數(shù)據(jù)記錄到文本文檔以供查詢分析空調(diào)機組的運行趨勢。本系統(tǒng)是一個基于51單片機與PC串口間通訊的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，需要實現(xiàn)單片機與PC機之間的遠(yuǎn)程通訊。通訊分發(fā)送和接收兩大模塊，發(fā)送部分通過硬件電路的引用。系統(tǒng)在6.0的環(huán)境下開發(fā)機監(jiān)控界面與通訊程序，利用提供的mscomm串行通訊控件來完成，mscomm控件串口具有完善的串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功。基于VB的上位機基于51單片機的控制器冷凍水系統(tǒng)冷凍水回水溫度壓縮機電機轉(zhuǎn)速冷卻水系統(tǒng)冷卻水回水溫度冷卻塔風(fēng)機轉(zhuǎn)速圖2.1監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖2.2 監(jiān)控系統(tǒng)組成上位機：在PC機上安裝上位軟件，實現(xiàn)對空調(diào)機組壓縮機電機

19、轉(zhuǎn)速、冷凍水回水溫度，冷卻水回水溫度，冷卻塔風(fēng)機轉(zhuǎn)速的記錄并繪制實時曲線直觀的反應(yīng)機組運行情況，同時提供歷史運行數(shù)據(jù)查詢，為空調(diào)機組的運行分析提供歷史依據(jù)。串口通訊：在實現(xiàn)上位機與下位機之間通訊或單片機與單片機之間遠(yuǎn)程距離通訊時通常采用標(biāo)準(zhǔn)串行總線通訊接口。比如RS-232C、RS-422、RS485等。在這些串行總線接口標(biāo)準(zhǔn)是在異步串行通訊中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線，它適合用于較短距離或帶調(diào)制解調(diào)器的通訊場合；本次設(shè)計中我們采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)串行總線接口進行通訊。下位機溫控器：下位機是由單片機為核心的溫控器執(zhí)行具體的控制指令完成溫度檢測與調(diào)節(jié)。通過DS18B20數(shù)字溫度傳感器來采集室內(nèi)的溫度，然

20、后將采集到的溫度送入到單片機，單片機將讀到的溫度通過四位LED共陽極顯示屏顯示出來，再將顯示出來的溫度與設(shè)定的最高溫和最低溫相比較，高于設(shè)定的最高溫或低于設(shè)定的最低溫，通過單片機控制的高溫或低溫報警燈報警，報警聲響起，然后通過變頻器的來控制電機的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)壓縮機和風(fēng)機的無級調(diào)速最優(yōu)化的控制空調(diào)機組功率，既滿足室內(nèi)供冷的需要有不浪費多余的功率。由于中央空調(diào)機組的復(fù)雜性本次設(shè)計主要完成上位機監(jiān)控界面的設(shè)計和單片機與PC機的通訊。2.3 中央空調(diào)系統(tǒng)2.3.1 水冷螺桿中央空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2所示為一典型中央空調(diào)機組系統(tǒng)圖，主要由制冷主機、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)機盤管系統(tǒng)和冷卻塔等組成。

21、冷卻水溫度控制采集點冷凍水溫度控制采集點采集冷卻塔風(fēng)機轉(zhuǎn)速采集壓縮機電機轉(zhuǎn)速圖2.2中央空調(diào)系統(tǒng)圖在空調(diào)系統(tǒng)中，要對空氣進行冷卻、凈化消聲智能處理，并且要滿足對房間的送風(fēng)要求，因此要用一系列的裝置、設(shè)備對空氣進行調(diào)節(jié)。冷凍主機是中央空調(diào)的制冷源，從冷凍主機流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，通過各個房間的盤管，帶走房間內(nèi)的能量，使房間內(nèi)的溫度下降。冷卻水塔為冷凍主機提供冷卻水，冷卻水經(jīng)管道盤旋流過冷凍主機后將帶走冷凍主機所產(chǎn)生的熱能，使冷凍主機降溫。2.3.2 冷凍水循環(huán)系統(tǒng)該部分由冷凍泵、室內(nèi)風(fēng)機及冷凍水管道等組成。從主機蒸發(fā)器流出的低溫冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道（出水），進入室內(nèi)

22、，通過各房間的盤管進行熱交換，帶走房間內(nèi)的熱量，最后回到主機蒸發(fā)器（回水）。同時房間內(nèi)的熱能被冷卻水吸收，使冷卻水溫度升高。室內(nèi)風(fēng)機用于將空氣吹過冷凍水管道，降低空氣溫度，加速室內(nèi)熱交換，同時改善室內(nèi)空氣。如圖2.3所示。 圖2.3 冷凍水循環(huán)原理圖2.3.3 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)該部分由冷卻泵、冷卻水管道、冷卻塔及冷凝器等組成。冷凍水循環(huán)系統(tǒng)進行室內(nèi)熱交換的同時，必將帶走室內(nèi)大量的熱能。該熱能通過主機內(nèi)的冷媒傳遞給冷卻水，使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升溫后的冷卻水壓入冷卻水塔（出水），使之與大氣進行熱交換，降低溫度后再送回主機冷凝器（回水）。如此不斷循環(huán)，帶走了冷卻主機釋放的熱能。2.3.4 風(fēng)機盤

23、管系統(tǒng) 風(fēng)機盤管是安裝在需要調(diào)節(jié)空氣的房間，對室內(nèi)空氣進行循環(huán)處理的設(shè)備，主要由表面冷卻器、風(fēng)機和集水盤組成。風(fēng)機盤管有明裝、暗裝、立式、柜式等多種形式。風(fēng)機盤管的外形如圖2.4所示。新風(fēng)通過新風(fēng)閥進入空調(diào)機箱，與室內(nèi)來的一次回風(fēng)在回風(fēng)段中進行混合。然后，經(jīng)過過濾器，濾去塵埃和雜物，再經(jīng)過表面冷卻器段冷卻后進入送風(fēng)機端。在表面冷卻器段中進行冷處理后，降溫后由送風(fēng)端風(fēng)機加速到規(guī)定的送風(fēng)狀態(tài)。又送風(fēng)機設(shè)置在送風(fēng)管道內(nèi)的消聲器降噪，最后送入室內(nèi)。由室內(nèi)排出的空氣經(jīng)回風(fēng)管道內(nèi)設(shè)置的消聲器降噪，由回風(fēng)機將一部分空氣排出系統(tǒng)。圖2.4 室內(nèi)空氣流通控制系統(tǒng)2.3.5 冷卻塔冷凍主機在制冷過程中，必須會釋放

24、熱能，是機組發(fā)熱。冷卻水塔用于為冷凍主機提供冷卻水。冷卻水在盤旋流過冷凍主機后，將帶走冷凍主機所產(chǎn)生的熱能，是冷凍主機降溫。2.3.6 主機水冷螺桿式冷水機組主要由半封閉式螺桿壓縮機、殼管式冷凝器、干燥過濾器、熱力膨脹閥、殼管式蒸發(fā)器、冷媒（制冷劑）以及電器控制部分等組成，其工作循環(huán)過程如下： 機組制冷時，壓縮機將蒸發(fā)器內(nèi)低溫低壓制冷劑吸入氣缸，經(jīng)過壓縮機做功，制冷劑蒸氣被壓縮成為高溫高壓氣體，經(jīng)排氣管道進入冷凝器內(nèi)。高溫高壓的制冷劑氣體在冷凝器內(nèi)與冷卻水進行熱交換，把熱量傳遞給冷卻水帶走，而制冷劑氣體則凝結(jié)為高壓液體。從冷凝器出來的高壓液體經(jīng)熱力膨脹閥節(jié)流降壓后進入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器內(nèi)，低壓液

25、體制冷劑吸收冷凍水的熱量而汽化，使冷凍水降溫冷卻，成為所需要的低溫用水。汽化后的制冷劑氣體重新被壓縮機吸入進行壓縮，排入冷凝器，這樣周而復(fù)始，不斷循環(huán)，從而實現(xiàn)對冷凍水的冷卻。從機組出來的冷凍水，進入室內(nèi)的風(fēng)機盤管、變風(fēng)量空氣調(diào)節(jié)機等末端裝置，在室內(nèi)與對流空氣發(fā)生熱交換，在此過程中，水由于吸收室內(nèi)空氣的熱量（向室內(nèi)空氣散熱）而溫度上升，而室內(nèi)空氣經(jīng)過室內(nèi)換熱器后溫度下降，在風(fēng)機的帶動下，送入室內(nèi)，從而降低室內(nèi)的空氣溫度，而溫度上升后的冷凍水在水泵的作用下重新進入機組，如此循環(huán)，從而達(dá)到連續(xù)制冷的目的。2.4 中央空調(diào)的自動控制2.4.1 自動控制原理自動控制系統(tǒng)（automatic contr

26、ol systems）是在無人直接參與下可使生產(chǎn)過程或其他過程按期望規(guī)律或預(yù)定程序進行的控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)是實現(xiàn)自動化的主要手段。簡稱自控系統(tǒng)。按控制原理的不同，自動控制系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)主要由：控制器，被控對象，執(zhí)行機構(gòu)和變送器四個環(huán)節(jié)組成。2.4.2 開環(huán)控制系統(tǒng)在開環(huán)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)輸出只受輸入的控制，控制精度和抑制干擾的特性都比較差。開環(huán)控制系統(tǒng)中，基于按時序進行邏輯控制的稱為順序控制系統(tǒng)；由順序控制裝置、檢測元件、執(zhí)行機構(gòu)和被控工業(yè)對象所組成。主要應(yīng)用于機械、化工、物料裝卸運輸?shù)冗^程的控制以及機械手和生產(chǎn)自動線。如圖2.5。如圖2.5開環(huán)控制系統(tǒng)2.

27、4.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)是建立在反饋原理基礎(chǔ)之上的，利用輸出量同期望值的偏差對系統(tǒng)進行控制，可獲得比較好的控制性能。在這里我們對中央空調(diào)水冷螺桿機組的冷卻水回水溫度和冷凍水回水溫度進行閉環(huán)控制，以冷凍水系統(tǒng)為例，上位機先給出設(shè)定溫度并傳送給下位機，下位機將該溫度值與冷凍水回水口采集到的溫度進行比較，根據(jù)它們的差值由變頻器選擇出相應(yīng)的控制程序，調(diào)節(jié)壓縮機的電機轉(zhuǎn)速，使得壓縮機以響應(yīng)的功率制冷。如圖2.6。比較設(shè)置溫度與采集溫度變頻器分析壓縮機電機冷凍水系統(tǒng)冷卻水溫度采集溫度反饋設(shè)置溫度圖2.6中央空調(diào)閉環(huán)控制系統(tǒng)2.5 變頻調(diào)速技術(shù)變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成

28、正比的關(guān)系： n =60 f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機轉(zhuǎn)差率、電機磁極對數(shù)）；通過改變電動機工作電源頻率達(dá)到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。 圖2.6變頻調(diào)速器變頻調(diào)速器（frequency changer / frequency converter）是一種用來改變交流電頻率的電氣設(shè)備。此外，它還具有改變交流電電壓的輔助功能。過去，變頻調(diào)速器一般被包含在電動發(fā)電機、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器等電氣設(shè)備中。隨著半導(dǎo)體電子設(shè)備的出現(xiàn)，人們已經(jīng)可以生產(chǎn)完全獨立的變頻調(diào)速器。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉(zhuǎn)矩計算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。變頻調(diào)速是通過

29、改變電機定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。工作原理我們知道，交流電動機的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式為：n=60 f(1s)/p (1)式中n異步電動機的轉(zhuǎn)速； f異步電動機的頻率； s電動機轉(zhuǎn)差率； p電動機極對數(shù)。由式(1)可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當(dāng)

30、頻率f在050Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段?？刂品绞降蛪和ㄓ米冾l輸出電壓為380650V，輸出功率為0.75400kW，工作頻率為0400Hz，它的主電路都采用交-直-交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。1.U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式2.電壓空間矢量(SVPWM)控制方式3.矢量控制(VC)方式4.直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式5.矩陣式交-交控制方式第3章 系統(tǒng)監(jiān)控界面設(shè)計3.1 Visual Basic 6.0簡介本系統(tǒng)中的上位機監(jiān)控界面的開發(fā)采用VB6.0軟件完成。Visua

31、l Basic(簡寫VB)是目前最為流行的也是最為優(yōu)秀的面向用戶圖形界面的以事件驅(qū)動機制為編程原則的Windows程序設(shè)計語言之一。它的出現(xiàn)大大地推進了面向?qū)ο笈c可視化編程發(fā)展。Visual Basic(VB)是微軟提倡的Windows環(huán)境下開發(fā)工具，擁有強大的數(shù)據(jù)管理功能和方便的網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)是VB流行的強大動力，它可以訪問大多數(shù)后臺數(shù)據(jù)庫，也可以建立各種前端數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。由于Visual Basic既繼承了其先輩所具有的程序設(shè)計語言簡單易學(xué)的特點，其編程系統(tǒng)又引入面向?qū)ο蟮臋C制，用一種巧妙的方法把Windows編程的復(fù)雜性封裝起來，提供了一種可視界面的設(shè)計方法，使用窗體和控件設(shè)計應(yīng)用程序界

32、面，極大地提高了應(yīng)用程序的開發(fā)效率。 Visual Basic 6.0的特點：（1）面向?qū)ο蟮目梢暬绦蛟O(shè)計傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化語言，如BASIC，PASCAL和C等都是采用面向過程的編程方法。在這些代碼中，代碼和數(shù)據(jù)具有很大的分離性，因此這樣的程序有很多缺陷，如程序的可讀性、可維護性很差。Visual Basic采用了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法(OOP)，這種方法是把程序和數(shù)據(jù)封裝在一個類中，類的實例就是對象，每個對象都是可視化的。設(shè)計程序時只需用現(xiàn)有的工具根據(jù)要求直接拖動所需的對象，并為每一個對象設(shè)置屬性。程序員的工作僅編寫針對對象要完成那些功能的程序，因而程序設(shè)計的效率大大提高。（2）事件驅(qū)動的編程

33、機制傳統(tǒng)的程序設(shè)計是一種面向過程的設(shè)計方式，程序總是按照事先設(shè)計好的流程進行，而不能將后面的程序放到前面運行，當(dāng)然用戶就不能隨意改變、控制程序的流向，這很不符合人類的思維習(xí)慣。事件驅(qū)動是很適合圖形用戶的編程方式，在圖形用戶界面的應(yīng)用程序中，程序員只要編寫響應(yīng)用戶動作的代碼，每個動作之間不一定有聯(lián)系，這樣的應(yīng)用程序代碼較短，當(dāng)然程序既易編寫又易維護。（3）支持多種數(shù)據(jù)庫的訪問數(shù)據(jù)庫的訪問特性允許對包括SQL Server和其他數(shù)據(jù)庫在內(nèi)的大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫格式建立數(shù)據(jù)庫和前端應(yīng)用程序。利用數(shù)據(jù)控件或ODBC能訪問的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有Microsoft Access, Microsoft FoxPro, Db

34、ase, Paradox等，也可訪問Microsoft Excel等多種表格。（4）支持動態(tài)鏈接庫(DLL)、動態(tài)數(shù)據(jù)交換庫(DDE)與對象連接和嵌入(OLE)。（5）完備的Help聯(lián)機幫助功能。3.2 監(jiān)控系統(tǒng)界面總體結(jié)構(gòu)設(shè)計本次中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)人機界面是通過多重窗體(Multi-Form)來實現(xiàn)的，不僅有標(biāo)準(zhǔn)窗體還有父子窗體，每個窗體都有自己的界面和程序代碼，完成不同的操作。監(jiān)控系統(tǒng)窗體關(guān)系結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。具體的分為以下幾部分：(1)系統(tǒng)登錄與密碼保護界面；(2)系統(tǒng)主界面菜單與更改密碼；(3)冷卻水系統(tǒng)監(jiān)控界面和冷凍水系統(tǒng)監(jiān)控界面，包括串口設(shè)置功能，溫度實時曲線顯示并報警，溫度設(shè)定，

35、計時功能，轉(zhuǎn)速實時顯示；(4)冷卻水系統(tǒng)與冷凍水系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)記錄顯示界面。圖3.1監(jiān)控系統(tǒng)窗體關(guān)系結(jié)構(gòu)3.3 主監(jiān)控界面的功能設(shè)計3.3.1 主監(jiān)控窗口整體布局主監(jiān)控界面包括冷卻水系統(tǒng)監(jiān)控部分與冷凍水系統(tǒng)監(jiān)控部分，兩個部分的功能類似。主監(jiān)控頁面可以實現(xiàn)的主要功能有：串口的設(shè)置，控制溫度的設(shè)置，實時溫度顯示，電機實時轉(zhuǎn)速顯示，實時溫度曲線繪制，時間顯示，歷史數(shù)據(jù)查看等。如圖3.2所示。圖3.2 主監(jiān)控界面3.3.2 串口打開與提示功能因為串口的打開與否對上位機與下位機的通信至關(guān)重要，所以需要在打開串口與關(guān)閉串口是有明確的提示信息。提示信息的彈出需要用到MsgBox函數(shù)，函數(shù)的參數(shù)格式為：MsgB

36、ox(Prompt, Buttons , Title , Helpfile, Context)這里我們設(shè)置如下MsgBox("", vbInformation + vbOKOnly)表示顯示對話框上面是信息的圖標(biāo),并且只有確定按鈕!vbInformation 通知消息 vbOKOnly 只有“確定”按鈕（缺省值）下列程序段的功能是當(dāng)設(shè)置好串口屬性之后點擊打開串口按鈕會跳出一個提示框，提示串口打開如圖3.3所示，關(guān)閉串口的時候也會有類似相應(yīng)的提示窗，點擊確定之后完成串口開閉操作，按鈕上面的文字會變成相應(yīng)的狀態(tài)語句如圖3.4所示。If MSComm1.PortOpen = Fa

37、lse Thena = MsgBox("串口將打開，開始通訊!", vbInformation + vbOKOnly) . Command2.Caption = "關(guān)閉串口" Shape1.FillColor = vbRed Label26.Caption = "COM" & Text2.Text & "已打開！" Label26.ForeColor = vbRed Else MSComm1.PortOpen = False b = MsgBox("串口將關(guān)閉，停止通訊!", v

38、bCritical + vbOKOnly) Command2.Caption = "打開串口" Shape1.FillColor = &HFFFFFF Label26.Caption = "串口未打開！" Label26.ForeColor = vbBlack . End If End Sub (a) (b)圖3.3 打開串口的提示 (a) (b)圖3.4 關(guān)閉串口的提示3.3.3 計時與時間顯示在開始監(jiān)控之后實時曲線開始繪制，同時計時程序也啟動，記錄每個數(shù)據(jù)的時間與監(jiān)控的時間長度，并顯示當(dāng)前時間，如圖3.5所示。顯示開始時間： t1 = Tim

39、e$ Label16.Caption = "開始測量時間：" & t1顯示停止時間與持續(xù)：Timer1.Enabled = False Command1.Caption = "重新開始" t2 = Time$ Label17.Caption = "停止測量時間：" & t2 t_d = DateDiff("s", t1, t2) Label24.Caption = " 持續(xù)時間： " & Str$(t_d) & " 秒"圖3.5 時間顯示3.3

40、.4 監(jiān)控信息查看功能當(dāng)監(jiān)控暫停之后記錄查看的文字變成紅色，如圖3.6所示，表示可以查看了，點開之后與主窗口上的查看歷史記錄菜單顯示相同的記錄。Private Sub Label23_Click() Shell "notepad.exe 冷卻水系統(tǒng)溫度測量記錄.txt", vbNormalFocus 'Label23.Visible = False Label23.Enabled = False Label23.ForeColor = &HC0C0C0End Sub圖3.6 查看記錄提示3.3.5 實時數(shù)據(jù)與設(shè)置參數(shù)功能監(jiān)控頁面除了在實時曲線上能表示出溫度，

41、還能在曲線下面的文本框里面顯示出設(shè)置的控制溫度，實時溫度，實時電機轉(zhuǎn)速。其中設(shè)置的溫度需要賦值給字節(jié)數(shù)組變量一起發(fā)送出去，在設(shè)置框里面輸入數(shù)據(jù)點擊確定數(shù)據(jù)就發(fā)送出去了。實時數(shù)據(jù)與設(shè)置參數(shù)框如圖3.7所示。Private Sub CmdSend-C1ik()Dim OutByte(0 to 2) as byteDim buf(0 to 1) as byteOutByte(0)=OXFFbuf(0) = val(text6.text)buf(1) = val(text8.text)OutByte(1) = hex(buf(0)OutByte(2) = hex(buf(1)Buf = MSCommI

42、nput 清空輸入緩沖區(qū)MSCommlOutput=OutBye 送出數(shù)據(jù)End Sub實時數(shù)據(jù)接收也是通過一個字節(jié)變量接收數(shù)據(jù)，然后再通過數(shù)組將數(shù)據(jù)傳遞給顯示文本框。If rcvdat(0) = OXFF thenText1.Text = rcvdat(1)*100+rcvdat(2)Text7.Text = rcvdat(3)*100+rcvdat(4)Text10.Text = rcvdat(5)*100+rcvdat(6)Text9.Text = rcvdat(7)*100+rcvdat(8)End If 圖3.7 實時數(shù)據(jù)顯示框 這個監(jiān)控窗口的最大特點是通過通信控件MSComm1能夠

43、做到數(shù)據(jù)點實時更新，并把更新的數(shù)據(jù)與相應(yīng)的時間記錄在一起，使得記錄成為一時間為線索的清晰的數(shù)據(jù)，為機組運行情況的分析提供可靠的信息。同時監(jiān)控窗口還把實時數(shù)據(jù)繪制成為動態(tài)的曲線，把數(shù)據(jù)直觀的表現(xiàn)出來，在實時曲線上還通過顏色的區(qū)別提供報警信號，使得管理人員對警報一目了然。此外，本次設(shè)計的冷凍水系統(tǒng)控窗口與冷卻水監(jiān)控窗口類似在此不做重復(fù)介紹。3.4 登錄與密碼保護界面為了工作的安全性，設(shè)計了輸入密碼環(huán)節(jié)。密碼保護界面如圖3.8所示。密碼輸入后與m.txt文件里面保存的密碼進行比較，如密碼輸入正確，則會進入下一個操作界面；如輸入密碼有誤，則有消息框提示“密碼輸入錯誤!”。圖3.8 登錄頁面其中用到了M

44、sgBox是Visual Basic和VBS中的函數(shù)，功能是彈出一個對話框，等待用戶單擊按鈕，并返回一個Integer值告訴用戶單擊哪一個按鈕正確后提示如圖3.9。“MsgBox”即為“Message Box”，英語中意為“信箱”。MsgBox語法:MsgBox(Prompt, Buttons , Title , Helpfile, Context)密碼驗證程序如下所示:Private Sub Command1_Click()Dim a, b, c As Stringmsg$ = "請輸入登錄密碼" msgtitle$ = "密碼驗證"c = Input

45、Box(msg$, msgtitle$)Open App.Path & "m.txt" For Input As #3 Input #3, codeClose #3If c = code Thena = MsgBox("密碼正確，歡迎使用!", vbInformation + vbOKOnly)MDIForm1.ShowElseb = MsgBox("密碼錯誤，請從新輸入!", vbCritical + vbOKOnly)End IfEnd Sub圖3.9 密碼正確提升窗口3.5 密碼修改界面為確保長期工作的安全性，系統(tǒng)密碼必

46、須能夠修改，“修改密碼”按鈕在系統(tǒng)主界面的右下角，其修改對話框如圖3.10所示。要求先輸入系統(tǒng)原密碼，然后輸入新密碼，確認(rèn)新密碼，才可修改成功，否則顯示消息框“密碼修改不成功!”。其中，密碼修改后，是需要下次啟動時系統(tǒng)記住的，所以放到系統(tǒng)外部的文本文件進行存儲。如果原密碼處輸入與系統(tǒng)原密碼相同，且兩次輸入新密碼相同則“Open App.Path & "m.txt" For Output As #4 "，按順序文件打開D : m. txt，以備輸入，文件序號為#4； " Write # 4, Text2. Text”將新密碼寫入文件。具體程序如下:

47、Private Sub Command1_Click()If Text1.Text = code And Text2.Text = Text3.Text ThenOpen App.Path & "m.txt" For Output As #4Write #4, Text2.TextClose #4Dim a As Stringa = MsgBox("密碼修改成功!", vbInformation + vbOKOnly)Elseb = MsgBox("密碼修改不成功", vbCritical + vbOKOnly)End Ifr

48、ecode.HideEnd Sub圖3.10 修改密碼窗口3.6 系統(tǒng)主界面父窗體的設(shè)計 系統(tǒng)的主頁面是一個MDI父窗口，它的首頁是一個簡潔而優(yōu)美的窗口，上面有修改密碼按鍵，與結(jié)束按鍵；在主界面的右上角設(shè)置了調(diào)用各種窗口的菜單，可以利用菜單調(diào)用首頁進行密碼修改，實時監(jiān)控界面監(jiān)控冷卻水系統(tǒng)，冷凍水系統(tǒng)，以及兩個系統(tǒng)的歷史記錄。在窗口的調(diào)用中有的窗口是MDI窗口的子窗口，而查看歷史記錄窗口則是調(diào)用程序運行生產(chǎn)的文本文件如圖3.11。菜單調(diào)用各個窗口的程序如下：調(diào)用子窗口，以調(diào)用冷卻水系統(tǒng)監(jiān)控頁面為例，其他的與之類似。Private Sub cold_water_view_Click()topfor

49、m.HideForm2.ShowForm3.HideEnd Sub調(diào)用查看歷史記錄窗口程序Private Sub coldwaterrecord_Click()Shell "notepad.exe 冷卻水系統(tǒng)溫度測量記錄.txt", vbNormalFocusEnd Sub圖3.11 歷史記錄文本3.7 實時監(jiān)控窗口實時曲線的繪制在計算機應(yīng)用中、圖形程序設(shè)計通常是一種比較復(fù)雜的勞動，在以前的傳統(tǒng)語言如C語言，繪制圖形是一件非常麻煩的事，在真正開始繪圖前需要做大量工作。但是在VB6.0中，繪圖卻變得十分輕松，它的基本圖形包括點、直線、矩形、圓和橢圓。使用繪圖函數(shù)繪制的圖形既可

50、以將窗體作為容器，也可以將VB中的控件Picturebox作為容器。在實時采集數(shù)據(jù)曲線中只需用到直線的繪制方法，在VB中畫直線是通過line函數(shù)來實現(xiàn)的，它的語法為:object.LineStep1(x1,y1) Step2(x2,y2),color,B,F其中，可選項Step1設(shè)置起點坐標(biāo)相對于當(dāng)前圖形位置圖標(biāo)的偏移量；(x1,y1) 指定直線的起點坐標(biāo)或矩形的左上角坐標(biāo)；可選項Step2設(shè)置終點坐標(biāo)相對于當(dāng)前圖形位置圖標(biāo)的偏移量；(x2,y2) 指定直線的終點坐標(biāo)或矩形的右下角坐標(biāo)；color是指繪畫所用的RGB顏色，可以被忽略。在繪制直線時，line函數(shù)的B和F都不選。數(shù)據(jù)曲線實際上是由

51、許多直線首尾相連組合而成的，通常在圖片框中通過畫線來實現(xiàn)，繪圖區(qū)域的大小和比例則可通過圖片框的Scale方法設(shè)定。數(shù)據(jù)曲線上各點縱坐標(biāo)反映實時數(shù)據(jù)的大小，程序中利用雙精度浮點變量存儲數(shù)據(jù)，當(dāng)有新的數(shù)據(jù)采集到時把上上一個點的數(shù)據(jù)用上一點的數(shù)據(jù)覆蓋，上一個點的數(shù)據(jù)用新的數(shù)據(jù)覆蓋，然后利用圖片框的Line方法將各數(shù)據(jù)點繪制成首尾相連的直線，就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)曲線的繪制。在繪制曲線的過程中我們還可以通過比較前后兩個坐標(biāo)值的大小知道曲線的走勢，用新數(shù)據(jù)與設(shè)定溫度的數(shù)據(jù)進行比較確定溫度是否超過警戒線，如果超過警戒線這曲線為紅色，如果沒有超過警戒線這繪制藍(lán)色曲線，同時為了更好的從圖上讀出曲線上點的值，除了給坐標(biāo)軸

52、設(shè)置刻度，還在實時曲線的每20秒處繪制一個圈，顯示出該點的溫度值，并把所有這些圈點的溫度，走勢，時間，當(dāng)時電機轉(zhuǎn)速，警報情況實時記錄到文本文檔里面以供管理人員分析空調(diào)機組的運行情況。實時監(jiān)控窗口如圖3.11 。圖3.11 實時曲線窗口實時溫度曲線繪制與歷史記錄程序：Private Sub MSComm1_OnComm() Select Case MSComm1.CommEvent Case comEvReceive val_str = MSComm1.Input MSComm1.InBufferCount = 0 Text1.Text = val_str val_num = Val(val_s

53、tr) x1 = x2 y1 = y2 If x2 > Picture1.Width Then Picture1.Cls x1 = 0 x2 = 0 Else x2 = x2 + 25 End If y2 = val_num * 45 If y1 = 0 Then y1 = y2 If val_num > set1 Then Picture1.Line (x1, Picture1.Height - y1)-(x2, Picture1.Height - y2), vbRed Else Picture1.Line (x1, Picture1.Height - y1)-(x2, Pict

54、ure1.Height - y2), vbBlue End If If n = 0 Then Picture1.Circle (x1, Picture1.Height - y1), 25, vbBlack Picture1.Print val_str sa = sb sb = val_num If val_num > set1 Then If sa < sb Then Print #1, "- " & Time$ & " - " & val_str & " -" & "-&

55、quot; & rate & "-" & " () - " & "（超過警戒線！）" ElseIf sa = sb Then Print #1, "- " & Time$ & " - " & val_str & " -" & "-" & rate & "-" & " (-) - " & "（超過警戒線?。?/p>

56、" Else Print #1, "- " & Time$ & " - " & val_str & " -" & "-" & rate & "-" & " () - " & "（超過警戒線?。?quot; End If Else If sa < sb Then Print #1, "- " & Time$ & " - " &

57、amp; val_str & " -" & "-" & rate & "-" & " () - " ElseIf sa = sb Then Print #1, "- " & Time$ & " - " & val_str & " -" & "-" & rate & "-" & " (-) - " Else Print #1, "- " & Time$ & " - " & val_str