用組態(tài)軟件構(gòu)建空調(diào)控制系統(tǒng)

用組態(tài)軟件構(gòu)建中央空調(diào)控制系統(tǒng)系統(tǒng)概況針對(duì)中央空調(diào)設(shè)計(jì)了一種基于組態(tài)軟件的自動(dòng)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)以工控機(jī)為核心，采用分布式遠(yuǎn)程模塊完成數(shù)據(jù)的采集與控制信號(hào)的發(fā)送。發(fā)的人機(jī)界面進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，控制算法采用專家決策系統(tǒng)。1.1控制系統(tǒng)的功能與要求中央空調(diào)整個(gè)系統(tǒng)包括冷凍機(jī)、冷凍水控制系統(tǒng)、冷卻水控制系統(tǒng)、熱水控制系統(tǒng)、補(bǔ)水控制系統(tǒng)、新風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)等。中央空調(diào)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：機(jī)組基本參數(shù)的監(jiān)測(cè)；設(shè)備的啟停自動(dòng)控制；冷熱源及水管的全面調(diào)節(jié)與控制。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站監(jiān)測(cè)空調(diào)機(jī)組的工作狀態(tài)對(duì)象有：過濾器阻塞（壓力差）,過濾器阻塞時(shí)報(bào)警，以了解過濾器是否需要更換；調(diào)節(jié)冷熱水閥門的開度，以達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的目的；送風(fēng)機(jī)與回風(fēng)機(jī)啟停；調(diào)節(jié)新風(fēng)、回風(fēng)與排風(fēng)閥的開度，改變新風(fēng)∕回風(fēng)比例，在保證衛(wèi)生條件要求下，降低能耗，以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用；檢測(cè)回風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)兩側(cè)的壓差，以監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)；檢測(cè)新風(fēng)、回風(fēng)與送風(fēng)的溫度與濕度，由于回風(fēng)能近似反映被調(diào)對(duì)象的平均狀態(tài)，故以回風(fēng)溫濕度為控制參數(shù)。根據(jù)設(shè)定的空調(diào)機(jī)組工作參數(shù)與上述監(jiān)測(cè)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)控制站控制送、回風(fēng)機(jī)的啟停，新風(fēng)與回風(fēng)的比例調(diào)節(jié)，盤管冷熱水的流量，以保證空調(diào)區(qū)域空氣的溫度與濕度既能在設(shè)定范圍內(nèi)滿足舒適性要求，同時(shí)空調(diào)機(jī)組也以較低的能量消耗方式運(yùn)行。以上為空調(diào)系統(tǒng)的一般監(jiān)控點(diǎn)位,在設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)工程的實(shí)際情況,在上述監(jiān)控點(diǎn)位的基礎(chǔ)上再增加或刪減一些監(jiān)控點(diǎn)位即可得到較為滿意的設(shè)計(jì)方案。中央空調(diào)的控制原理如圖1所示。圖11.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模、控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、技術(shù)要求和投入成本，本系統(tǒng)采用直接數(shù)字控制系統(tǒng)（即DDC系統(tǒng)），控制系統(tǒng)組成如圖2所示。由于集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是以IPC工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為硬件核心，并直接參與過程控制，從而可以完成復(fù)雜的控制和管理功能。系統(tǒng)的被控對(duì)象是室內(nèi)的溫度、濕度、新風(fēng)等，測(cè)量裝置是各種傳感器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電磁閥、壓差開關(guān)、風(fēng)門驅(qū)動(dòng)器等。系統(tǒng)的工作原理:由傳感器測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境變量，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊將傳感器輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，計(jì)算機(jī)將采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，并按照一定的控制算法進(jìn)行實(shí)時(shí)決策，產(chǎn)生控制指令并輸出控制信號(hào)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)的自動(dòng)控制。圖2二、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)組態(tài)王具有數(shù)據(jù)采集與控制功能，可以通過硬件驅(qū)動(dòng)程序或OPC接口與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信，完成數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)。其具有圖形化用戶接口，允許開發(fā)者使用圖形化的組態(tài)方式進(jìn)行系統(tǒng)配置，并可以定義圖形對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。組態(tài)王還提供了安全權(quán)限、報(bào)警及報(bào)警管理等功能。軟件的結(jié)構(gòu)如圖3所示。歷史數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)庫人機(jī)人機(jī)界面歷史趨勢(shì)曲線實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線報(bào)警實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫DDEVC控制程序報(bào)警實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫DDEVC控制程序報(bào)表運(yùn)行狀態(tài)顯示操作狀態(tài)顯赫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫報(bào)表運(yùn)行狀態(tài)顯示操作狀態(tài)顯赫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫圖32.1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的核心。為了使現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)狀況以動(dòng)畫的形式反映在屏幕上，同時(shí)操作人員在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令要迅速地到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，必須建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機(jī)和硬件設(shè)備的橋梁，它包含了全部數(shù)據(jù)變量的當(dāng)前值。數(shù)據(jù)庫中的變量，包括I/O變量和中間變量在組態(tài)王的數(shù)據(jù)詞典中進(jìn)行配置。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，I/O變量的數(shù)據(jù)通過I/O驅(qū)動(dòng)程序從硬件設(shè)備獲取或向硬件設(shè)備輸出。2.2控制程序系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)分為兩種控制狀態(tài)：手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。當(dāng)選擇手動(dòng)控制模式時(shí)，操作人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況做出判斷，直接用電腦鼠標(biāo)點(diǎn)擊操作圖上控制電磁閥、壓差開關(guān)、風(fēng)門驅(qū)動(dòng)器的圖標(biāo)控制調(diào)節(jié)過程，此時(shí)圖標(biāo)為活動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)選擇自動(dòng)控制模式時(shí)，有開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種方式。開環(huán)控制即定時(shí)控制，由操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定控制計(jì)劃，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的時(shí)間參數(shù)自動(dòng)地控制電磁閥；閉環(huán)控制以傳感器檢測(cè)到的室內(nèi)氣溫、濕度以及壓差信號(hào)作為反饋，系統(tǒng)根據(jù)智能控制算法（決策專家系統(tǒng)）實(shí)時(shí)地控制電磁閥、壓差開關(guān)、風(fēng)門驅(qū)動(dòng)器，從而使室內(nèi)的溫濕度、新風(fēng)量達(dá)到目標(biāo)值。此時(shí)，操作圖上電磁閥、壓差開關(guān)、風(fēng)門驅(qū)動(dòng)器的圖標(biāo)為只讀狀態(tài)，不能進(jìn)行手工操作。2.3人機(jī)界面系統(tǒng)的人機(jī)界面由操作運(yùn)行窗口、實(shí)時(shí)曲線窗口、歷史曲線窗口、報(bào)警信息窗口、數(shù)據(jù)報(bào)表窗口、參數(shù)設(shè)置窗口及幫助信息窗口等組成。為了安全、避免誤操作，人機(jī)界面各窗口均全屏顯示。（1）操作運(yùn)行窗口系統(tǒng)操作運(yùn)行窗口顯示整個(gè)系統(tǒng)的全景畫面，如圖4所示。畫面可以實(shí)時(shí)地顯示出每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的空氣溫濕度及壓差，以動(dòng)畫的形式模擬顯示控制過程中氣流、水流、電磁閥和驅(qū)動(dòng)器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)。圖4（2)趨勢(shì)曲線窗口實(shí)時(shí)曲線窗口顯示空氣溫、濕度、壓差的實(shí)時(shí)變化趨勢(shì)曲線，通過該曲線可以形象地觀察到各環(huán)境因子的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。歷史曲線窗口顯示空氣溫濕度和壓差的歷史曲線，通過該曲線可以觀察到各環(huán)境因子的歷史變化規(guī)律。如圖5所示。圖5（3)報(bào)警信息窗口軟件的報(bào)警系統(tǒng)可以處理模擬量的越限報(bào)警、變化率報(bào)警、開關(guān)量的變位報(bào)警等多類型的報(bào)警。在報(bào)警信息窗口既可以實(shí)時(shí)地顯示各類報(bào)警信息，還可以對(duì)報(bào)警歷史記錄進(jìn)行查詢，此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)操作人員可根據(jù)窗口提供的信息進(jìn)行人工控制干預(yù)。如圖6所示。圖6（4)數(shù)據(jù)報(bào)表窗口在此窗口可以查閱系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表，或根據(jù)條件查詢歷史數(shù)記錄并生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)報(bào)表，還可根據(jù)需要進(jìn)行編輯和打印。如圖7所示圖7（5)其他窗口如參數(shù)設(shè)置窗口，在此窗口可以對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)控制運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括環(huán)境條件參數(shù)設(shè)置和計(jì)劃的時(shí)間參數(shù)設(shè)置；幫助信息窗口，此窗口提供系統(tǒng)的在線幫助。三