暖通空調(diào)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的幾點想法

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　摘要：本文就目前流行的樓宇自動化技術，談了幾點關于暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)應用的實際問題。RS-485技術在控制網(wǎng)絡中的應用；利用VC 技術自編監(jiān)控軟件；模糊控制與PID算法的結(jié)合應用。

　　關鍵詞：RS485 面向?qū)ο?PID 模糊控制

　　1、前言

　　21世紀信息化的時代已經(jīng)到來，以網(wǎng)絡通訊和計算機技術為背景的建筑智能化正是順應這一時代潮流的必然趨勢。作為智能建筑3A系統(tǒng)之一的樓宇自動化系統(tǒng)（BAS）對大樓的水電暖通等機電設備進行集中的監(jiān)控和管理已日益成為現(xiàn)代建筑中必不可少的配置。

　　下面就其中暖通空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控談幾點看法。

　　2、RS485網(wǎng)絡中央空調(diào)系統(tǒng)管理復雜，運行工況多變，是建筑物能耗大戶。

　　為此，實施BA系統(tǒng)一般將空調(diào)系統(tǒng)作為監(jiān)控的重點，往往投入60％以上的監(jiān)控點和超過水電監(jiān)控投資總和的投入。

　　但是不同廠商提供了不同功能的產(chǎn)品和系統(tǒng)，采用不同的通信協(xié)議，致使它們之間依靠網(wǎng)關和大量軟件的互聯(lián)成為高成本、低性能的解決方案。從資源的利用，系統(tǒng)的設計、調(diào)試、擴張、更新、維護等方面來看，都給業(yè)主帶來不利。

　　因此，目前BAS發(fā)展的技術趨勢是現(xiàn)場總線技術（FCS）。美國Echelon公司于1990年12月推出的Lonworks技術正是采用了FCS技術，這是一種開放系統(tǒng)的通用總線。它的技術核心是神經(jīng)元芯片（Neuron Chip）和LonTalk協(xié)議。但對于中小型的監(jiān)控系統(tǒng)，全面采用Lonworks技術，并不具有技術優(yōu)勢和完善的工程實現(xiàn)。部分采用或支持現(xiàn)場總線技術的產(chǎn)品在目前大量的中小型系統(tǒng)中更具有應用性。

　　以控制網(wǎng)絡而言，LonTalk總線在理論上可以組成任意拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡。這種布線設計的隨意性，如果運用不當，在工程實踐中仍然是有技術風險的，并可能造成系統(tǒng)投資的增加。所以，中小型工程推薦運用基于RS-485總線的控制網(wǎng)絡。該技術抗噪聲干擾性好，廣泛應用于過程控制領域，技術成熟，實現(xiàn)成本也較低。

　　在使用RS-485接口的總線時，對于特定的傳輸線路，從發(fā)生器到負載，其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的最大電纜長度是數(shù)據(jù)信號速率的函數(shù)，這個長度數(shù)據(jù)主要是受信號失真及噪聲等影響所限制，兩者成反比。

　　對于總線上的連接點的問題，根據(jù)規(guī)定，每個標準RS-485接口的輸入阻抗為≥12kΩ，相應的標準驅(qū)動節(jié)點數(shù)為32.為適應更多節(jié)點的通信場合，有些芯片的輸入阻抗設計成1/2負載（≥24kΩ）、1/4負載（≥48kΩ）、甚至1/8負載（≥96kΩ），相應的節(jié)點數(shù)可增加到64、128和256.

　　3、系統(tǒng)軟件從系統(tǒng)軟件的設計來看，由組態(tài)軟件進行二次設計，一定程度上可以縮短開發(fā)周期。

　　目前樓宇設備控制組態(tài)軟件市場為Johnson Control′s，Simens，Honeywell等幾家公司所主宰。這些軟件功能豐富，借助其完善的樓宇自控硬件設備，占有絕大部分的市場份額。但存在著硬件設備要求較高的問題，出于對內(nèi)嵌的設備驅(qū)動程序（I/O Server），及被處理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等原因的考慮，一般需要配用其專用的網(wǎng)絡設備。而且它的一些核心技術封裝在模塊中，非廠家專業(yè)人員很難進行維護、調(diào)試。對于大量的中小型空調(diào)系統(tǒng)來說，其價格成本也較高。

　　所以借鑒組態(tài)軟件面向?qū)ο蟮脑O計思想，以實際系統(tǒng)中與各硬件直接相關的各控制量為對象名，作為系統(tǒng)設計的核心。軟件系統(tǒng)則以與控制量映射的對象名作為各種操作的對象，通過對對象名的屬性和值進行定義、賦值來實現(xiàn)硬件系統(tǒng)的狀態(tài)變化。

　　在此核心思想的基礎上，以Windows為平臺，VC 作為開發(fā)工具，建立①CobjectName（對象名信息類），包括AI型、AO型、DI型、DO型四類，每一個類中包括控制量的屬性和相關信息；②CtreeView（樹形顯示類），幫助建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；③Ccomm（串行通信類），實現(xiàn)RS-485總線上多機系統(tǒng)之間的通信功能，包括創(chuàng)建、初始化、讀寫、關閉等操作；④CODBCRecord（數(shù)據(jù)記錄類），實現(xiàn)重要運行參數(shù)的保存，及相關查詢更新操作；⑤CalarmError（故障記錄報警類），對參數(shù)值超過設定上下限的現(xiàn)場運行狀況進行提示。

　　整個軟件系統(tǒng)則分為三個功能模塊：

　?、僭O置模塊，定義各硬件地址，IO口對象名等；②界面模塊，建立人機對話界面；③后臺模塊，控制硬件采集、傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)，及相關操作。

　　由于該軟件系統(tǒng)基于面向?qū)ο蟮脑O計思想，使得它的穩(wěn)定、高效、及維護、擴展等性能得到了保證。