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

1、建筑資料下載就在筑龍網(wǎng)暖通空調(diào)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的幾點(diǎn)想法摘 要：本文就目前流行的樓宇口動(dòng)化技術(shù)，談了兒點(diǎn)關(guān)于暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng) 用的實(shí)際問(wèn)題。rs-485技術(shù)在控制網(wǎng)絡(luò)小的應(yīng)用；利用vc+技術(shù)h編監(jiān)控軟件; 模糊控制與pid算法的結(jié)合應(yīng)用。關(guān)鍵字：rs485面向?qū)ο髉td模糊控制 1前言21世紀(jì)信息化的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，以網(wǎng)絡(luò)通訊和計(jì)算機(jī)技術(shù)為背景的建筑智 能化正是順應(yīng)這一時(shí)代潮流的必然趨勢(shì)。作為智能建筑3a系統(tǒng)z 的樓宇h動(dòng) 化系統(tǒng)(bas)對(duì)大樓的水電暖通等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中的監(jiān)控利管理己口益成為 現(xiàn)代建筑中必不可少的配置。卜面就其中曖通空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控談兒點(diǎn)看法。2 rs485網(wǎng)絡(luò)屮央空調(diào)系統(tǒng)

2、管理復(fù)雜，運(yùn)行工況多變，是建筑物能耗大戶(hù)。為此，實(shí)施 ba系統(tǒng)一般將空調(diào)系統(tǒng)作為監(jiān)控的重點(diǎn)，往往投入60%以上的監(jiān)控點(diǎn)和超過(guò)水 屯監(jiān)控投資總和的投入。但是不同廠(chǎng)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(guān)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(shè)計(jì)、調(diào)試、擴(kuò)張、更新、維護(hù)等方面來(lái)看，都給業(yè)主帶來(lái)不利。因此，目前bas發(fā)展的技術(shù)趨勢(shì)是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)(fcs) o美國(guó)echelon公 司丁 1990年12月推出的lonworks技術(shù)正是采用了 fcs技術(shù)，這是一種開(kāi)放系 統(tǒng)的通用總線(xiàn)。它的技術(shù)核心是神經(jīng)元芯片(neuronchip)和lonta

3、lk協(xié)議。但 對(duì)于屮小型的監(jiān)控系統(tǒng)，全面采用lonworks技術(shù)，并不具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)和完善的 工程實(shí)現(xiàn)。部分釆用或支持現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)品在口前大量的中小型系統(tǒng)屮更具 有應(yīng)用性。以控制網(wǎng)絡(luò)而言，lontalk總線(xiàn)在理論上可以組成任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。這 種布線(xiàn)設(shè)計(jì)的隨意性，如果運(yùn)用不當(dāng)，在工程實(shí)踐中仍然是有技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的，并可 能造成系統(tǒng)投資的增加。所以，屮小型工程推薦運(yùn)用基于rs-485總線(xiàn)的控制網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)抗噪聲干擾性好，廣泛應(yīng)用于過(guò)程控制領(lǐng)域，技術(shù)成熟，實(shí)現(xiàn)成本也 較低。在使用rs-485接口的總線(xiàn)吋，對(duì)丁特定的傳輸線(xiàn)路，從發(fā)生器到負(fù)載，其 數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸所允許的最大電纜長(zhǎng)度是數(shù)據(jù)信號(hào)速率的函數(shù)，這

4、個(gè)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)主要 是受信號(hào)失真及噪聲等影響所限制，兩者成反比。圖一所示的最大電纜長(zhǎng)度與彳言 號(hào)速率的關(guān)系曲線(xiàn)是使用24awg銅芯雙絞電話(huà)電纜（線(xiàn)徑為0.51mm）,線(xiàn)間旁 路電容為52. 5pf/m,終端負(fù)載電阻為100歐時(shí)所得出。（曲線(xiàn)引自gb11014-89 附錄a） o由圖中可知，當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)速率降低到90kbit/s以下吋，假定最大允 許的信號(hào)損失為6dbv時(shí)，則電纜長(zhǎng)度可達(dá)1200m。實(shí)際上，圖中的曲線(xiàn)是很保 守的，在實(shí)際使用時(shí)是完全可以取得比它大的電纜長(zhǎng)度。10k100kim1omdata raie - bits/s10 k-13311. hldnuj31x1434k1k圖一電纜長(zhǎng)度與

5、信號(hào)速率的關(guān)系曲線(xiàn)對(duì)于總線(xiàn)上的連接點(diǎn)的問(wèn)題，根據(jù)規(guī)定，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)rs-485接口的輸入阻抗 為$12kq,相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)為32。為適應(yīng)更多節(jié)點(diǎn)的通信場(chǎng)合，有些芯 片的輸入阻抗設(shè)計(jì)成1/2負(fù)載（24kq）、1/4負(fù)載（248kq）、其至1/8負(fù) 載（$96kq）,和應(yīng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)可增加到64、128和256。下表為一些常見(jiàn)芯片的可連接節(jié)點(diǎn)數(shù)。節(jié)點(diǎn)數(shù)型號(hào)32sn75176, sn75276, sn75179, sn75180, max485, max488, max49064sn75lbc184128max487, max1487256max1482, max1483, max3080max308

6、9建筑資料下載就在筑龍網(wǎng)這樣rs-485接口在總線(xiàn)上允許連接多達(dá)256個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力， 便于我們方便的利用單一的rs-485接口方便地建立起連接若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制子系 統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。以暖通空調(diào)系統(tǒng)典型的溫控來(lái)說(shuō)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制器，可掛接多片溫度傳 感器，以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)，距離在2050嘰 從監(jiān)控范圍和監(jiān)控對(duì)象來(lái)說(shuō)，足 以滿(mǎn)足一般小小型暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的要求。對(duì)于更大范帀的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，也可通 過(guò)在rs-485總線(xiàn)加裝中繼器來(lái)實(shí)現(xiàn)。3系統(tǒng)軟件從系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)來(lái)看，由組態(tài)軟件進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，一定程度上可以縮短開(kāi) 發(fā)周期。目前樓宇設(shè)備控制組態(tài)軟件市場(chǎng)為johnson control z s, sim

7、ens, honey we 11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(shè)備，占有絕犬部分的市場(chǎng)份額。但存在著便件設(shè)備要求較高的問(wèn)題，出于對(duì)內(nèi) 嵌的設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。而且它的一些核心技術(shù)封裝在模塊中，非廠(chǎng)家專(zhuān)業(yè)人員 很難進(jìn)行維護(hù)、調(diào)試。對(duì)于大量的中小型空調(diào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其價(jià)格成本也較高。所以借鑒組態(tài)軟件而向?qū)﹀璧脑O(shè)計(jì)思想，以實(shí)際系統(tǒng)屮與齊硬件直接相關(guān)的 各控制量為對(duì)象名，作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。軟件系統(tǒng)則以與控制量映射的對(duì)象名 作為各種操作的對(duì)象，通過(guò)對(duì)對(duì)象名的屬性和值進(jìn)行定義、賦值來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)

8、的狀態(tài)變化。在此核心思想的基礎(chǔ)上，以windows為平臺(tái)，vc+作為開(kāi)發(fā)工具，建立cobjcctname（對(duì)彖名信息類(lèi)），包括ai型、a0型、di型、do型四類(lèi)，每個(gè) 類(lèi)中包括控制量的屬性和相關(guān)信息；ctreeview （樹(shù)形顯示類(lèi)）,幫助建立系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)；ccomm（串行通信類(lèi)），實(shí)現(xiàn)rs-485總線(xiàn)上多機(jī)系統(tǒng)之間的通信功能， 包括創(chuàng)建、初始化、讀寫(xiě)、關(guān)閉等操作；codbcrecord（數(shù)據(jù)記錄類(lèi)），實(shí)現(xiàn)重 要運(yùn)行參數(shù)的保存，及相關(guān)查詢(xún)更新操作；calarmerror（故障記錄報(bào)警類(lèi)）， 對(duì)參數(shù)值超過(guò)設(shè)定上下限的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況進(jìn)行提示。整個(gè)軟件系統(tǒng)則分為三個(gè)功能模塊：設(shè)置模塊，定義各皺件地址，1

9、0 口 對(duì)象名等；界面模塊，建立人機(jī)對(duì)話(huà)界面；后臺(tái)模塊，控制硬件采集、傳輸 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，及相關(guān)操作。建筑資料下載就在筑龍網(wǎng)由于該軟件系統(tǒng)基于而向?qū)﹀璧脑O(shè)計(jì)思想，使得它的穩(wěn)定、高效、及維護(hù)、擴(kuò)展等性能得到了保證。4控制算法對(duì)于中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的控制器多為pid控制算法。即，以設(shè)定值w與實(shí)際輸出值y構(gòu)成的控制偏差c (e=w-y)的比例,積分，微分通過(guò)線(xiàn)性組合構(gòu)成控制量式中:心是比例系數(shù),為積分時(shí)間,td為微分時(shí)間。在控制器中改寫(xiě)成并分形式，在采樣時(shí)刻tht(t為采樣周期)時(shí):采用增量形式：這樣只要保存近兩個(gè)控制周期的輸出值5、ut，和近三個(gè)控制周期的偏差 ci、ci-i> ci-2

10、就可以了。由于具有積分壞節(jié)，pid控制器叮消除穩(wěn)態(tài)誤差，在工作點(diǎn)附近有較好的穩(wěn) 態(tài)精度。但對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)特有的人慣性、純滯后、時(shí)變等特點(diǎn)，單純的pid調(diào)節(jié), 會(huì)存在積分飽和現(xiàn)象，使系統(tǒng)超調(diào)較大，延長(zhǎng)了過(guò)渡過(guò)程。而如果簡(jiǎn)單的采用高 p1d系數(shù)，雖然可以縮短過(guò)渡過(guò)程，但容易使控制失穩(wěn)，而導(dǎo)致室溫振蕩。所以，利用雙回路控制，在較大偏差下利用模糊控制，屏蔽積分作用，實(shí)時(shí) 整定pid系數(shù)，以改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，成為高精度空調(diào)控制系統(tǒng)的考慮。信號(hào)處 理流程如圖二所示。首先，確定控制規(guī)則：if ej and £ then k其屮cj、ej為誤差c、謀差變化率q的模糊變量集合，k為比例 控制系數(shù)心、積分控制系數(shù)k“和微分控制系數(shù)心的集合。然后，建立模糊變量集合和模糊控制規(guī)則表，以明確輸岀的模糊量。建筑資料下載就在筑龍網(wǎng)5結(jié)論隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)的舒適性和節(jié)能性對(duì)系統(tǒng)的控制提出了更高 的要求。計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)逐步要求或被要求進(jìn)入暖通行業(yè)，對(duì)這方而內(nèi) 容的研究必將促進(jìn)暖通行業(yè)新的發(fā)展。參考文獻(xiàn)1王學(xué)慧微機(jī)模糊控制理論及其應(yīng)用北京：電了工業(yè)出版社，19872