1、 引言

    在网络技术和多媒体技术飞速发展地今天，通过网络对远端的供气站进行控制已成为一种可行的技术。利用这种技术，可以对供气站的工作状态进行相关检测，从而获得实时的信息，再据此向远端供气站发出某种命令，使其按指令运行，从而使最下层由单片机控制的供气站与上层的由PC机控制的主站实现了通信连接，协调配合完成了供水任务，这样不仅节约了泵站管理的人力、物力，而且还提高了小区供气的质量。远程煤气加压的自动控制系统正是基于这种考虑而设计的。

2、控制系统总体设计

    煤气加压自动控制系统就是在原有控制系统的基础上，在控制站点的应用程序中加上了对远端传来的信息进行判断，并依据判断自动发送命令。【1】本系统的实时信息传输和实时控制系统分为两部分：一是气站风机，二是控制站点。其中机泵站点负责信息的采集、压缩、传输。同时接受控制端发送的命令并执行；控制站点对信息进行解压、显示、判断。同时向远程的泵站发送命令。这样通过智能传感器及计算机数字通信网络技术的有机结合，就可以将单个分散的设备变成相互沟通信息，共同完成自动控制任务的控制网络系统。图1表示系统结构图。 
    上层控制站的任务是接收全站的信息并实时存入数据库，通过友好的人机界面和强大的数据处理能力实现风机监控功能，是整个系统与运行人员的接口。
    主机的配备情况：中央处理器为奔腾Ⅳ, 处理器主频（MHz）：2800Mhz，  配置内存容量（MB）：512MB ， 硬盘容量（GB）：200GB ，显示器类型：液晶显示器 ， 显示器尺寸（英寸）：19英寸 ，多种通信接口和相关应用软件等。
主机的主要功能有：在线自我诊断和自恢复；显示画面、报表，控制流程，并能修改和扩充；进行数据处理、记录和设备管理，打印各种信息和报表；故障报警，显示并打印；利用显示直接进行控制操作，提供闭锁及条件的设定；与各级调度通信等。煤气加压远程自动控制系统采用RS232总线；通信媒介为双绞线。下层供气站由AD7888单片机、风机、传感器和执行机构等智能仪表构成，完成现场远程控制。

3、自动控制技术

    本系统软件采用动态数据交换技术（DDE）和WINDOWS可视化编程技术，实现了实时监控和信息管理的集成和融合，并保证了软件的可扩展性。【2】在机泵站点，需要对煤气加压系统进行信息采集；而在控制端则需要对信息进行处理显示等。本系统采用单片机组成泵站的监控系统，作为下位机使用，用来完成各煤气加压站点的数据采集，输出控制,状态判别及环境监测等工作，上位机主站服务器接收单片机采集的现场数据，并将数据存入动态数据库，完成显示报警，实时曲线，历史曲线，分析系统运行状态打印输出，并根据主站控制人员要求去控制各供气站的运行状态等功能。
    由于本系统所需传输的数据变化比较大，所以本系统中采用了多种信息压缩算法，以适应多种网络传输环境和实时性要求，其中包括显示质量好但开销大的MPEG4，以及开销小适用于远程传输但网络传输率低的H.26x。如果网络情况好，则用显示质量好的MPEG4，如果网络不好，则使用开销小的H.26x。
    为了节能和降低成本，使供气站在恒压下供气，该系统能同时控制多个气站点。每当连接一个新的供气站点，控制站点会自动产生一个新的进程对该站点进行控制，在对一个站点控制时，同时会有几个线程分别来实现各自的功能。如前所述，自动控制包括两个方面：一是对传送过来的信息进行分析，获得机泵的实时状态。二是依据风机目前所处的状态，发出相应的命令。对信息进行分析是通过与标准信息进行比较来实现的，以此来确定风机是否已经进入了某种状态。如果风机当前处于某种标准信息对应的状态，则控制站点会发出与该状态相应的命令。

4、硬件结构

    由于供气系统的供气量随时间变化大的等特点，为了节能和降低成本，供气采用恒压供气变频调节的方式。实际上，它主要由变频器和单片机组成。变频器型号为380V/100KW-400KW，其启动电压可以补偿，有利于保护电机，并内置PI调节器，可开/闭环运行。AD7888是高速、低功耗的12位AD转换器，单电源工作，电压范围为2.7V～5.25V，转换速率高达125ksps，输入跟踪-保持信号宽度最小为500ns，单端采样方式。AD7888包含有8个单端模拟输入通道，每一通道的模拟输入范围均为0～Vref。该器件转换满功率信号可至3MHz。AD7888具有片内2.5V电压基准，可用于模数转换器的基准源，管脚REF in/REF out允许用户使用这一基准，也可以反过来驱动这一管脚，向AD7888提供外部基准，外部基准的电压范围为1.2V～VDD。【3】CMOS结构确保正常工作时的功率消耗为2mW（典型值），省电模式下为3μW。它被广泛地应用于各种测控系统中
    该系统调节过程中为了确保正常供气，必须采用恒压供气。其原理为：当检测的压力与设定的压力产生偏差时，单片机按照增量PID控制算法进行计算，求出控制值。该值从D/A转换扩展模块的输出端口输出4～20mA的电流。该电流接入变频器的输入控制端，改变变频器的输出频率从而改变泵的转速，最终使压力稳定。管道压力控制精度可达百分之一。
    为了保证风机的节能效果，本系统设置了风机运行/停止自动控制，采用定时试探法实现这一控制。它的原理如下：当定时时间AT一到，原控制输出开度值按每秒百分之x开度下降试探，若开度在下降过程中，管压一直保持不变，则到输出开度置零时，风机就停止工作。只有当检测到管压下降到设置的底线值时；系统才重新使压力风机进入自动调压的运行状态，将管压调节到设定的工艺压力值。若在开度下降的过程中仍在用气，则必然使管压很快降到设置的底线值，这时开度下降停止，风机重新进入正常调压，当下一个定时时间到达时，再循环重复进行试探。这种恒压自动调节在不供气时处于停止状态的控制策略在实际控制中取得了满意的节能效果。

5、控制平台的设计

    风机在其运动过程中，当其处于某一状态时需要通过向它下达某一种指令才能使之向下一个状态转换。因此，可以在某一个文件中存储完成该运动过程所需的各个关键状态的图像信息，并存储与该状态相对应的指令。要执行该运动过程时，通过应用程序读入该文件，获得各状态的信息，然后即可开始将实时的图像信息与关键状态的图像信息相比较，如果相符，则发出相应命令。实际上，这个文件就相当于一个运行脚本，要执行同样的操作时，只需要把这个脚本读入，就可以实现自动控制功能。
    单片机的主要功能是对管道的压力进行实时测量、采集，并通过网络将信息传输给上位机。充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，将控件中的各类实时数据、画面、报表、图表等信息存入主站服务器中。从而使单片机的应用更人性化，形象化，在这里用VB6.0实现AD7888单片机与上位机的通信。【4】引入Mscomm控件，Mscomm是Microsoft公司提供的简化windows下串行通信编程的ActiveX控件，在VB6.0打开的界面中没有Mscomm控件，必须手工加入。方法是顺序点击Project―Components―Contol―Microsoft Common Control 6.0即可。【5】注意：在运行时是不可见的。
    供气站气站软件设计采用模块化结构，每个模块作为一个子程序，根据系统功能划分，程序由模块组成，每个模块的程序量都不大，所以整个程序的编制、调试和维护较方便。

6、结论

    本系统进行了充分的测试，取得了良好的效果，节能显著，由于VB6.0开放性的开发平台，以及VB6.0强大的数据库接口，使得本系统的数据参数更容易跟踪查看，因此降低了操作难度，减少了故障率。提高了整个系统的运行效率，延长了设备的运行寿命，并实现了气站自动无人值守运行。该系统的设计思想不仅适用于供气系统，还可以用于供水、供暖、供电等生产生活领域。