基于PLC和力控組態(tài)軟件的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

何志華

摘要：智能建筑中采用中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)對樓宇內(nèi)部溫度進(jìn)行控制，以往的控制方法已不適應(yīng)新時(shí)代的要求，中央空調(diào)的監(jiān)控系統(tǒng)由組態(tài)軟件結(jié)合控制器所代替。文章從力控組態(tài)軟件出發(fā)，對中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的組成部件及功能進(jìn)行了分析，探討了基于可編程邏輯控制器與力控組態(tài)軟件下的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器；力控組態(tài)軟件；中央空調(diào)監(jiān)控；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）15-0024-02

1 力控組態(tài)軟件介紹

力控組態(tài)軟件是由國內(nèi)某科技公司研發(fā)出的監(jiān)控組態(tài)軟件，運(yùn)用功能框圖建立組態(tài)界面，主要是用于收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對整個(gè)操作過程進(jìn)行控制，以便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的目的。力控組態(tài)軟件具有研發(fā)簡便、可行性強(qiáng)、數(shù)據(jù)庫強(qiáng)大、高性能、及時(shí)等特點(diǎn)，其功能比較強(qiáng)大，具體可表現(xiàn)為報(bào)警功能、信息處理功能、離線信息存儲、數(shù)據(jù)恢復(fù)功能、報(bào)表設(shè)計(jì)靈活、操作圖層多等。

力控組態(tài)軟件的監(jiān)控系統(tǒng)各項(xiàng)控制功能由主控制生成器完成，其主控制器由多個(gè)功能塊組成，例如程序控制功能塊、數(shù)學(xué)運(yùn)算功能塊、邏輯功能塊、控制算法功能塊、變量功能塊等基本功能塊，控制生成器工作界面可見下圖1。

多個(gè)功能塊如上圖左側(cè)所示，右側(cè)為PID控制回路，由一個(gè)可編程邏輯控制模塊與兩個(gè)變量功能塊組成，組態(tài)工具可對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并作分析、處理，保證自動控制系統(tǒng)監(jiān)控方式的靈活性，操作界面簡單便于用戶使用。本次試驗(yàn)的組態(tài)軟件應(yīng)用語言為C++語言，以便實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的功能性與可行性，組態(tài)軟件可與多項(xiàng)硬件設(shè)備連接起來，采用通信接口結(jié)合可編程邏輯控制器，完成系統(tǒng)間的信息交流與互換，保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與控制器的硬件接口，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的集成。

2 中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的組成部件及功能

隨著科技與時(shí)代的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)隨之得到大力發(fā)展，使硬件成本得到減少，其功能性得到增強(qiáng)，在生產(chǎn)控制系統(tǒng)中得到大量的使用。DCS是一項(xiàng)多技術(shù)集成的控制系統(tǒng)，其中涉及到計(jì)算機(jī)、控制、通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的融合，其結(jié)構(gòu)也相對合理，功能性更高，運(yùn)用計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集、實(shí)時(shí)監(jiān)控等，保證生產(chǎn)效率與質(zhì)量的提高。采用組態(tài)工具中的圖像編輯功能，便于完成系統(tǒng)功能的模塊化組態(tài)，滿足了多環(huán)境下的控制要求及算法，保證控制系統(tǒng)安全的運(yùn)行與調(diào)試。集散控制系統(tǒng)還可對現(xiàn)場過程進(jìn)行記錄，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至控制中心，便于計(jì)算機(jī)對其作出處理與控制，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖可見下圖2。

下面是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要功能，當(dāng)圖形界面的處理完成后，上位監(jiān)控主機(jī)就可顯示出實(shí)時(shí)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)并將其進(jìn)行存儲，隨之建立起存檔記錄，運(yùn)用組態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場控制系統(tǒng)，對現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和參數(shù)調(diào)節(jié)?，F(xiàn)場控制器即可編程邏輯控制器，其主要用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集與控制，采用串行通訊總線與主機(jī)建立信號交換，將收集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送至上位監(jiān)控主機(jī)，并接收下達(dá)的控制指令。

控制系統(tǒng)的傳感器可分為溫度傳感器、CO2濃度傳感器、濕度傳感器，可對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，并上傳給現(xiàn)場控制器，其測試信號是模擬量數(shù)據(jù)，因此，還需經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)化，才能將現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸給現(xiàn)場控

制器。

現(xiàn)場被控對象有制循環(huán)水泵、風(fēng)機(jī)啟?？刂?、風(fēng)閥開度、水閥開度等，開關(guān)型控制可連接現(xiàn)場控制器，模擬性控制的控制信息需要經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為電信號，再由執(zhí)行器對信號大小進(jìn)行判斷，才能對其作出

處理。

3 中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)由變量定義、系統(tǒng)界面、數(shù)據(jù)庫連接、通信模塊設(shè)計(jì)這四個(gè)部分組成，首先要對其系統(tǒng)界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于監(jiān)控界面窗口主要功能是為用戶提供簡便的監(jiān)控操作，是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行基礎(chǔ)。監(jiān)控系統(tǒng)界面可分為空調(diào)機(jī)風(fēng)管系統(tǒng)窗口、主系統(tǒng)監(jiān)控窗口、報(bào)表窗口、PID數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)窗口，空調(diào)風(fēng)管系統(tǒng)窗口界面可見下圖3。

運(yùn)用組態(tài)軟件時(shí)需要對所有的變量進(jìn)行定義，下面具體介紹了變量定義的操作流程。首先在瀏覽器樹型目錄中找到數(shù)據(jù)詞典，選中并新建圖標(biāo)，系統(tǒng)就會自動彈出變量屬性對話框，其次根據(jù)實(shí)際需求對每一變量進(jìn)行定義。為了保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，通過動畫連接，使界面圖素、數(shù)據(jù)庫變量形成對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)監(jiān)測界面顯示出來后，運(yùn)用圖片儀表輸入模擬顯示值，選中輸入的文字就可彈出動畫連接對話框，找到模擬值輸出并選中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫變量的動畫連接。組態(tài)工具具有訪問功能，可通過訪問接口與外部數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，其具體操作如下，在外部建立數(shù)據(jù)庫，并將其保存在存儲介質(zhì)中，運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)監(jiān)測面板中的管理工具建立數(shù)據(jù)源，然后在目錄顯示區(qū)中找到SQL訪問管理器，選中并打開表格模板，在工程目錄內(nèi)容顯示區(qū)建立圖標(biāo)，根據(jù)表格模板的對話框?qū)π枰淖侄巫鞫x，完成表格模板的新建，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫格式的定義。最后創(chuàng)建記錄體、數(shù)據(jù)庫表格，在數(shù)據(jù)庫中新建所需格式的表格，修改后綴詞，并將文件保存在存儲介質(zhì)中。

通訊模塊有利于組態(tài)工具與現(xiàn)場控制器間的數(shù)據(jù)交換，當(dāng)硬件連接完成后，可自行定義外部設(shè)施的各項(xiàng)變量，保證組態(tài)軟件參數(shù)與現(xiàn)場控制器參數(shù)的相同，實(shí)現(xiàn)組態(tài)工具與外部設(shè)施的數(shù)據(jù)交流，如果通訊參數(shù)不相同，通訊連接則失敗。

為了保證設(shè)計(jì)系統(tǒng)的安全有效，還需對其進(jìn)行檢驗(yàn)和改進(jìn)，使監(jiān)控系統(tǒng)更加合理與完善，在后期系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，通過不斷的調(diào)試與試驗(yàn)，使其功能性更高，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的可靠程度更高。后期監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能包括生成數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場參數(shù)、控制風(fēng)閥開度等，后期監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行界面上可直接反映出現(xiàn)場過程的運(yùn)行參數(shù)，例如房間入口溫度、風(fēng)口實(shí)時(shí)溫度、房間出口溫度、風(fēng)閥的開度、空氣處理設(shè)備出口溫度等，由系統(tǒng)自動將收集的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，并對其進(jìn)行處理和分析，根據(jù)監(jiān)測實(shí)時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲，便于日后查詢。監(jiān)測系統(tǒng)可事先利用設(shè)計(jì)模塊，對各風(fēng)閥的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制系統(tǒng)的傳感器完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的測量后，需經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)化并上傳給現(xiàn)場控制器，與設(shè)定溫度進(jìn)行對比，計(jì)算出偏差率，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的PID控制算法程序計(jì)算出控制量，然后根據(jù)控制量調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥的開度，以便實(shí)現(xiàn)對水量的調(diào)整。

4 結(jié)語

綜上所述，基于PLC和力控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可對監(jiān)控現(xiàn)場各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行控制，還可調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，將各項(xiàng)測試參數(shù)直接反映在主控制界面中，以便操作人員實(shí)時(shí)了解到各設(shè)備的運(yùn)行情況。此監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)檢測和收集數(shù)據(jù)，還可對異常運(yùn)行或非正常操作發(fā)出警告，并將警告歷史信息記錄下來，便于日后對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。本系統(tǒng)考慮到后期運(yùn)行設(shè)計(jì)了循環(huán)泵、閥門控制、變頻聯(lián)動控制、系統(tǒng)報(bào)表等多項(xiàng)功能，隨著時(shí)代的發(fā)展，中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用前景還會更加廣泛。

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