｜離心冰水機高效率控制系統開發概述

摘要：本研究是以高效率嵌入式系統做為離心式冰水機組之控制系統的核心，藉由WinCE5.0為作業平台的WinPAC控制器，配合與人機介面之HOST端相互整合，使用VB來實現。針對不同離心機組上的模組化控制程式，同時使控制系統能有即時的反應性，並且能在泛用性與彈性之間取得平衡。由研究成果可知，透過WinPAC即時控制，可達到精確與高度彈性的操控性能，並使機組運轉時，具有高能源效率、低耗電量及大冷凍能力的節能特性，同時提升高效率空調控制系統技術的節能及智慧化。

Abstract: In this research, a high efficiency embedded system is adopted as the core of the control system for centrifugal water chillers. The modular controller is achieved by the WinPAC controller based on the operating platform WinCE5.0 and using VB, integrated with the human machine interface HOST unit. For the different centrifugal water chiller modular control programs, it enables the immediate response of control system and achieves a balance between generality and flexibility. The research result indicates that through the WinPAC real time control, the accurate and highly flexible control performance is achieved. Besides, it exhibits the energy-saving features of high energy efficiency, low power consumption and strong freezing capacity during operation, and enhances the energy efficiency and intelligentization of the high efficiency air-conditioning control system technology.

關鍵詞：離心式冰水機組、離心式冷媒壓縮機、嵌入式控制系統、控制策略

Keywords：Centrifugal Water Chillers, Centrifugal Refrigeration Compressor, Embedded Control System, Control Strategy

前言
Windows CE是由微軟所開發的32位元嵌入式作業系統，主要針對掌上型電腦裝置所定製的作業系統，在記憶體需求上嵌入式作業系統只需500K 的記憶空間，新版的Windows CE kernel只需要200k的記憶空間，便可運行整個系統，在嵌入式系統有限的記憶體空間裡是一大優勢Windows CE支援多種硬體介面的嵌入式操作系

統開發平台，同時Windows CE的操作視窗環境是源於Windows 95/98，而且由於Windows CE由Microsoft所開發，所以有很多Windows環璄使用的應用程式也成功的移植到Windows CE 環璄上使用，這種開發環璄讓開發者能夠可以很快去開發出所要的嵌入式裝置。Windows CE的作業系統與硬體之間的架構，如圖1所示[1]。

Windows CE系統在開發時，主要可由兩種方式來開發，其一是使用Platform Build來制定操作系統，其二是由Microsoft embedded Visual Tools來開發應用程式。在Platform Build方面，可使用Windows CE .NET Platform Builder 4.2的版本，裡面含有用來建立目標平台上的作業系統組態，透過系統組態選擇CPU和其他周邊套件內建軟體。在應用程式開發方面，可以在一般Windows系列的電腦平台上面安裝後進行程式上的編寫，目前有支援Windows CE .NET的程式語言有embedded Visual Basic和embedded Visual C++及Visual Studio.NET [2]。

本研究初期是利用PC-Based控制器驗證離心式冰水主機系統，接著以高效率嵌入式系統（Embedded System）做為離心機組之控制系統的核心，藉由WinCE5.0為作業平台的WinPAC控制器，配合與人機介面之HOST端相互整合，使用Visual Basic 2008來實現程式設計。針對機組之控制器檔案、控制器資訊、控制器硬體設定、Modbus暫存器資料、控制器通道讀取、控制器趨勢圖顯示、控制器設定、控制器警報及控制器控制的模組介面設計實現，訴求於不同離心機組上的模組化控制程式，同時使控制系統能有即時的反應性，並且能在泛用性與彈性之間取得平衡。本文章中並針對機組的控制系統、Modbus通訊格式、模組化程式設計、規劃人機介面（HMI）單元及磁浮離心機種的實際測試來逐一的詳細介紹與說明。