，傳輸至前端信號采集芯 片KinetisK60控制器，對采集的模擬量信號進行AD轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)處理，再經(jīng)SPI接口將采 集數(shù)據(jù)傳輸至FPGA主控模塊；
[0051] 信號采集模塊采集的數(shù)字信號首先通過光耦隔離，然后輸入至FPGA主控模塊， FPGA主控模塊與PC機之間通過以太網(wǎng)進行信息交換，從而使得待測試控制系統(tǒng)與冷熱電 聯(lián)供仿真系統(tǒng)之間可進行雙向通信。
[0052] 其中，主控模塊、信號采集模塊、AD轉(zhuǎn)換以及光耦隔離均采用模塊化設(shè)計，可根據(jù) 控制系統(tǒng)的需求配置輸入輸出接口，結(jié)構(gòu)更加靈活。
[0053] 冷熱電聯(lián)供仿真系統(tǒng)含有CCHP仿真系統(tǒng)1-1、逐時負荷模塊1-2、輸入接口 1-4 和輸出接口 1-3。用戶冷熱電負荷5信息傳送至逐時符合模塊1-2,設(shè)備需求及參數(shù)4信 息傳送至CCHP仿真系統(tǒng)1-1，仿真系統(tǒng)基于專業(yè)的瞬時系統(tǒng)模擬程序TransientSystem SimulationProgram軟件，采用模塊化的編程結(jié)構(gòu)，可根據(jù)用戶需要，搭建含有內(nèi)燃機、 溴化鋰吸收式制冷機（煙氣型/熱水型/補燃型）、余熱鍋爐、換熱器（煙氣/熱水）、風 機排管、閥門（電磁閥/三通閥/電動蝶閥）等設(shè)備模型的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。逐時負荷 模塊用于模擬用戶負荷，模塊中的負荷數(shù)據(jù)既可以是真實的用戶歷史負荷數(shù)據(jù)，也可以是 Energyplus或者Trnbuild等軟件仿真數(shù)據(jù)，如圖2所示。設(shè)備模型的新建和修改支持軟件 開發(fā)平臺VC6. 0以及Fortran6. 6。輸入接口和輸出接口，利用軟件開發(fā)平臺VC6. 0開發(fā)的 接口模塊。輸入接口 1-4通過讀入可編程信號采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)2的控制信號，以模塊輸出的 形式控制冷熱電聯(lián)供仿真系統(tǒng)各個設(shè)備的運行。仿真系統(tǒng)的輸出信號則由輸出接口 1-3以 信號輸出的形式將信號寫入可編程信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
[0054] 可編程信號采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)2,以FPGA為控制器，具有可編程的多路AI/A0/DI/D0輸 入輸出通道，根據(jù)不同需求自由配置。采用隔離傳輸技術(shù)、差動輸入輸出技術(shù)、屏蔽與接地 技術(shù)減少外界噪聲對仿真系統(tǒng)的干擾。通過光纖將PC機與可編程信號采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)相連， 降低了信號的延遲。
[0055] 所述的冷熱電聯(lián)供控制系統(tǒng)測試平臺，采用仿真步長協(xié)調(diào)技術(shù)，使仿真計算機與 控制系統(tǒng)計算同步，實現(xiàn)實時性的同時，保證了仿真精度。
[0056] -種應(yīng)用于冷熱電聯(lián)供的控制系統(tǒng)測試平臺的使用方法，包括以下步驟：
[0057] (1)選擇冷熱電聯(lián)供仿真系統(tǒng)1 :點擊導入測試用例按鈕，根據(jù)實際控制系統(tǒng)選擇 相應(yīng)的測試用例并導入TRNSYS中。
[0058] (2)設(shè)置負荷參數(shù)：將用戶端冷熱電需求導入仿真系統(tǒng)實時負荷模塊。
[0059] (3)設(shè)置設(shè)備參數(shù)：根據(jù)設(shè)備實際運行參數(shù)數(shù)據(jù)，對仿真系統(tǒng)中的設(shè)備參數(shù)進行 設(shè)定，使之更加接近實際系統(tǒng)運行特性。
[0060] (4)選擇仿真步長：輸入接口模塊和輸出接口模塊內(nèi)部可軟件計時系統(tǒng)運行時 間，根據(jù)計冷熱電聯(lián)供仿真系統(tǒng)1的仿真時間，選擇相應(yīng)的時間作為控制系統(tǒng)采樣周期。
[0061] (5)設(shè)置測試時間：在TRNSYS軟件中設(shè)置實驗仿真的開始時間與結(jié)束時間。
[0062] (6)接口配置：對被控對象和反饋信號進行接口配置，使實時仿真系統(tǒng)的模擬被 控對象與控制系統(tǒng)建立聯(lián)系。
[0063] (7)可編程信號采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)2配置：根據(jù)控制系統(tǒng)的需求，配置可編程信號采集 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)2的AI/AO/DI/DO通道，使系統(tǒng)輸入輸出都可以被PC機識別。
[0064] (8)開始測試，結(jié)束后導出測試結(jié)果：通過波形圖或者文本文檔的形式將測試結(jié) 果導出。
[0065] 如圖3所示，一種典型冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)的測試用例。
[0066] >在TRNSYS中建立如圖3所示的仿真系統(tǒng)。
[0067] >用戶冷熱電負荷5輸入冷熱電聯(lián)供仿真系統(tǒng)1的逐時負荷模塊1-2，
[0068] >根據(jù)現(xiàn)場系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)，對仿真系統(tǒng)中的設(shè)備參數(shù)進行設(shè)定，以保證仿真的 準確性。
[0069] >根據(jù)輸入接口模塊和輸出接口模塊讀取的仿真系統(tǒng)運行周期，設(shè)置好待測控制 系統(tǒng)3的控制周期。
[0070] >冷熱電聯(lián)供仿真系統(tǒng)1的流量、溫度等信號，通過可編程信號采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)2傳 輸至控制系統(tǒng)3。同時控制系統(tǒng)3將閥門、水泵等的控制信號，通過可編程信號采集轉(zhuǎn)換系 統(tǒng)2輸入冷熱電聯(lián)供仿真系統(tǒng)1，使得閥門、水泵被控制起來。
[0071] >查看PC機上的在線顯示圖，根據(jù)波形圖觀察待測系統(tǒng)是否符合要求。圖4、圖 5為測試結(jié)果圖。制冷量、制熱量與冷負荷、熱負荷高度吻合，經(jīng)過計算能量利用率均大于 75%，證明控制系統(tǒng)可以較好地控制仿真的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。
[0072] 上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)測試平臺，其特征是，包括冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)、可編程信號采 集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及控制系統(tǒng)； 所述冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)，用于在PC機中搭建冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的虛擬的被控對象； 所述可編程信號采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，用于將冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)與控制系統(tǒng)進行通信，根 據(jù)控制系統(tǒng)的控制信號對其進行模數(shù)轉(zhuǎn)換和信號處理傳送至冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)，同時將 冷熱電聯(lián)供仿真系統(tǒng)的反饋信號通過通訊接口反饋至控制系統(tǒng)； 所述控制系統(tǒng)，用于根據(jù)冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)的被控對象，發(fā)送控制命令。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)測試平臺，其特征是，所述冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿 真系統(tǒng)包括系統(tǒng)仿真模塊、逐時負荷模塊、輸入接口模塊和輸出接口模塊，所述系統(tǒng)仿真模 炔基于瞬時系統(tǒng)模擬TRNSYS軟件，搭建冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)； 所述逐時負荷模塊，用于模擬用戶負荷； 所述輸入接口模塊，通過讀入可編程信號采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制信號，以模塊輸出的形 式控制冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)的各個設(shè)備的運行，冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)的輸出信號則由輸出 接口模塊以信號輸出的形式將信號寫入可編程信號采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)測試平臺，其特征是，所述用戶負荷的負 荷數(shù)據(jù)既可以是真實的用戶歷史負荷數(shù)據(jù)，也可以是Energyplus或者Trnbuild軟件仿真 數(shù)據(jù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)測試平臺，其特征是，所述可編程信號采 集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括FPGA主控模塊、信號采集模塊、信號轉(zhuǎn)換電路及信號處理電路，信號采集 模塊將采集的模擬量傳送至與模擬量對應(yīng)的信號轉(zhuǎn)換電路，信號轉(zhuǎn)換電路對模擬量進行轉(zhuǎn) 換后傳送至信號處理電路，信號處理電路與FPGA主控模塊相連； 信號采集模塊將采集的數(shù)字量傳送至與數(shù)字量對應(yīng)的信號轉(zhuǎn)換電路，信號轉(zhuǎn)換電路與FPGA主控模塊相連。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)測試平臺，其特征是，所述與模擬量對應(yīng) 的信號轉(zhuǎn)換電路采用的是隔離變壓電路，包括雙通道運算放大器0P297。
6. 如權(quán)利要求4所述的一種冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)測試平臺，其特征是，所述與數(shù)字量對應(yīng) 的信號轉(zhuǎn)換電路采用的是光耦隔離電路，包括光耦隔離器TLP521。
7. 如權(quán)利要求4所述的一種冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)測試平臺，其特征是，所述信號處理電路 為KinetisK60控制器，對采集的模擬量信號進行AD轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)處理，再經(jīng)SPI接口將采 集數(shù)據(jù)傳輸至FPGA主控模塊。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)測試平臺，其特征是，所述冷熱電聯(lián)供控 制系統(tǒng)測試平臺，采用仿真步長協(xié)調(diào)技術(shù)，通過輸入接口和輸出接口獲取冷熱電聯(lián)供仿真 系統(tǒng)運算一次模擬步長的實際時間，將其賦給控制系統(tǒng)作為采樣時間，在一個步長中，仿真 系統(tǒng)運行一次現(xiàn)場控制系統(tǒng)也運行一次。
9. 應(yīng)用如權(quán)利要求1-8任一一種應(yīng)用于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)測試平臺的測試方法，其特征 是，包括以下步驟： 步驟一：根據(jù)實際控制系統(tǒng)選擇相應(yīng)的測試用例并導入TRNSYS軟件中，建立冷熱電聯(lián) 產(chǎn)仿真系統(tǒng)； 步驟二：實時負荷輸入：將用戶端冷熱電需求導入冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)的逐時負荷模 塊； 步驟三：設(shè)置設(shè)備參數(shù)：根據(jù)冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)中設(shè)備的實際運行參數(shù)數(shù)據(jù)，對冷 熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)中的設(shè)備參數(shù)進行設(shè)定； 步驟四：根據(jù)冷熱電聯(lián)供仿真系統(tǒng)的實際運算時間，賦給控制系統(tǒng)作為采樣時間，在一 個步長中，仿真系統(tǒng)運行一次現(xiàn)場控制系統(tǒng)也運行一次； 即把仿真一次所用的時間賦值給控制系統(tǒng)，作為控制系統(tǒng)的運算步長，這樣仿真系統(tǒng) 運行一次，控制系統(tǒng)也運行一次； 步驟五：在TRNSYS軟件中設(shè)置實驗仿真的開始時間與結(jié)束時間； 步驟六：接口配置：對冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)的被控對象和反饋信號進行接口配置，使 冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)的模擬被控對象與控制系統(tǒng)建立聯(lián)系； 步驟七：可編程信號采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)配置：根據(jù)控制系統(tǒng)的需求，配置可編程信號采集 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的AI/AO/DI/DO通道，使可編程信號采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸入輸出都可以被冷熱電聯(lián) 產(chǎn)仿真系統(tǒng)的PC機識別； 步驟八：開始測試，測試結(jié)束后導出測試結(jié)果：通過波形圖或者文本文檔的形式將測 試結(jié)果導出。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)測試平臺及測試方法，包括冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)、可編程信號采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及控制系統(tǒng)；所述可編程信號采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，用于將冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)與控制系統(tǒng)進行通信，根據(jù)控制系統(tǒng)的控制信號對其進行模數(shù)轉(zhuǎn)換和信號處理傳送至冷熱電聯(lián)產(chǎn)仿真系統(tǒng)，同時將冷熱電聯(lián)供仿真系統(tǒng)的反饋信號通過通訊接口反饋至控制系統(tǒng)；通過建立冷熱電聯(lián)供控制系統(tǒng)測試平臺，可以加快冷熱電控制系統(tǒng)的開發(fā)進度，極大縮短開發(fā)周期。
【IPC分類】G05B23-02
【公開號】CN104714539
【申請?zhí)枴緾N201510102779
【發(fā)明人】張承慧, 孫波, 沙琮田, 陳阿蓮
【申請人】山東大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月9日