【正文】 － 2020） 設(shè)計(jì)原則 樓宇自控管理系統(tǒng)在滿足現(xiàn)實(shí)需要基礎(chǔ)上，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某靶?，以滿足新世紀(jì)科技不斷發(fā)展的潮流。為此在制定本系統(tǒng)方案時(shí)遵循下列原則： （ 1）先進(jìn)性 樓宇自控管理系統(tǒng)建設(shè)于信息時(shí)代，因此系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)力求與當(dāng)前科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的潮流相吻合。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)定位于 高起點(diǎn)、開放式、模塊化，從而建設(shè)一個(gè)可擴(kuò)展的平臺，保護(hù)前期工程與后續(xù)技術(shù)的銜接。 （ 2）實(shí)用性 系統(tǒng)設(shè)計(jì)以實(shí)用為第一原則。在符合當(dāng)前實(shí)際需要的前提下，合理平衡系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性，避免片面追求先進(jìn)性而脫離實(shí)際或片面追求經(jīng)濟(jì)性而損害本項(xiàng)目智能化建設(shè)的初衷。 （ 3）可靠性 系統(tǒng)設(shè)計(jì)為每天 24 小時(shí)連續(xù)工作，局部設(shè)備故障不會影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，也不會影響其它智能化子系統(tǒng)的正常運(yùn)行。關(guān)鍵的系統(tǒng)部件對故障容錯(cuò)和數(shù)據(jù)備份應(yīng)提供相應(yīng)的解決措施。 （ 4）安全性 系統(tǒng)選用的所有設(shè)備、配件及其系統(tǒng)，在保證其安全、 可靠運(yùn)行的同時(shí)，符合國際和國家的有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，并在非理想環(huán)境下能有效工作。 （ 5）經(jīng)濟(jì)性 系統(tǒng)選用的設(shè)備及其系統(tǒng)，是以現(xiàn)有成熟的設(shè)備和系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以總體目標(biāo)為方向，局部服從全局，力求系統(tǒng)在初次投入和整個(gè)運(yùn)行生命周期內(nèi)獲得最佳的性能價(jià)格比。 （ 6）開放性和可擴(kuò)展性 系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用國家和國際標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，兼容不同廠家、不同協(xié)議的設(shè)備和系統(tǒng)。采用符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、相關(guān)數(shù)據(jù)和圖形系統(tǒng)。各子系統(tǒng)可方便進(jìn)出總系統(tǒng)，同時(shí)具有開放接口，以便用戶進(jìn)行二次開發(fā)。 第 8 頁 需求分析 通 風(fēng)空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控需求 空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)對空調(diào)設(shè)備和通風(fēng)設(shè)備具有以下監(jiān)控功能： (1)監(jiān)控空調(diào)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)量、溫度等； (2)監(jiān)控通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警等。 變配電監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控需求 變配電監(jiān)控系統(tǒng)對高低壓控制回路、變壓器、重要配電回路通過通訊接口對以下功能監(jiān)控： （ 1）監(jiān)視頻率、電流、電壓、有功功率、功率因素、電度計(jì)量等； （ 2）監(jiān)測高壓電源進(jìn)線回路的運(yùn)行狀態(tài)、跳閘報(bào)警等； （ 3）檢測變壓器溫度，并超溫報(bào)警； 給排水監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控需求 （ 1）檢測給水 池、排水池液位、用戶的用水排水情況； （ 2）監(jiān)控給水泵，排水泵的運(yùn)行情況、故障報(bào)警等； 照明監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控需求 （ 1）監(jiān)控樓層公共照明、泛光照明及室外照明的開關(guān)狀態(tài)等。 （ 2）以節(jié)能為目標(biāo)對照明燈光的時(shí)間開關(guān)調(diào)度。 電梯的微機(jī)管理系統(tǒng)設(shè)置在大樓管理中心內(nèi)，樓宇智能管理系統(tǒng)提供軟件、硬件接口和相關(guān)的協(xié)議，達(dá)到對小區(qū)四層樓宇的電梯運(yùn)行狀況實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理的目的。 LonWorks 現(xiàn)場總線技術(shù)與樓宇設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng) LonWorks 的介紹 LonWorks 是又一具有強(qiáng)勁實(shí)力的現(xiàn)場總線技術(shù)。它是由美國 Echelon公司推出并由它與摩托羅拉、東芝公司共同倡導(dǎo)，于 1990 年正式公布而形成的。它采用了 ISO／ OSI 模型的全部七層通訊協(xié)議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡化為參數(shù)設(shè)置，其通信速率從 300bps 至 1． 5Mbps 不等，直接通信距離可達(dá) 2700m(78kbps，雙絞線 )。支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等多種通信介質(zhì)，并開發(fā)了相應(yīng)的本質(zhì)安全防爆產(chǎn)品，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。 LonWorks 技術(shù)所采用的 LonTalk 協(xié)議被封裝在稱之為 Neuron 的神經(jīng)元芯片中而得以實(shí)現(xiàn)。集成芯片中有三個(gè)八位 CPU，一個(gè)用于完成開放互連模型中第一和第二層的功能，稱為媒體訪問控制處理器，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問的控制與處理。第二個(gè)用于完成第三～六層的功能，稱為網(wǎng)絡(luò)處理器，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變量的尋址、處理、背景診斷、路徑選擇、軟件計(jì)時(shí)、網(wǎng)絡(luò)管理，并負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信控制，收發(fā)數(shù)據(jù)包等。第三個(gè)是應(yīng)用處理器，執(zhí)行操作系統(tǒng)服務(wù)與用戶代碼。芯片中還具有存儲信息緩沖區(qū)，以實(shí)現(xiàn) CPU之間的信息傳遞，并作為網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)和應(yīng)用緩沖區(qū)。 第 9 頁 LonWorks 的協(xié) 議 LonWorks 的通信協(xié)議是 LonTalk，它是一個(gè)面向?qū)ο?、分層、基于?shù)據(jù)包的通信協(xié)議，支持 ISO 參考模型的七層協(xié)議，支持多種介質(zhì)和傳輸速度。它采用網(wǎng)絡(luò)變量實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳送，網(wǎng)絡(luò)變量可以是任何單個(gè)的數(shù)據(jù)項(xiàng)，也可以是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，被固化在神經(jīng)芯片內(nèi)，作為 LonTalk報(bào)文被傳送，并通過應(yīng)用程序?qū)ζ渲颠M(jìn)行賦值或更改，從而使 LonWorks得網(wǎng)絡(luò)通信更加便捷。這是 LonTalk協(xié)議區(qū)別其他協(xié)議的重要特點(diǎn)。 Lonworks 技術(shù)在樓宇設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用 （ 1）通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng) LonWorks 中 可編程智能節(jié)點(diǎn)（ PSN）是一種可根據(jù)設(shè)備監(jiān)控需求定制控制程序的小型控制器，它為系統(tǒng)安裝者提供了生成定制控制程序的能力。 PSN 可用于小型空氣傳送、冷卻塔、熱交換等，其應(yīng)用程序和內(nèi)部操作系統(tǒng)存儲在 PSN 中的非易失性存儲器中?？蓪Σ煌瑓^(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)按預(yù)先編制的時(shí)序或根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)控制建筑物內(nèi)的中央空調(diào)制冷機(jī)組、冷凍水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、電磁閥門、風(fēng)機(jī)的啟停，并監(jiān)視和記錄各設(shè)備的狀態(tài)，室內(nèi)外各測點(diǎn)的溫濕度、送風(fēng)壓力、流量、閥門開度和運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)，自動(dòng)進(jìn)行故障報(bào)警或停機(jī)，動(dòng)態(tài)顯示有關(guān)水閥、風(fēng)機(jī)的位置、狀態(tài)等。 （ 2）變配電系統(tǒng) LonWorks 單點(diǎn)智能節(jié)點(diǎn) (SPN)有一個(gè) Neuron微處理器和網(wǎng)絡(luò)接口，允許以節(jié)點(diǎn)的形式存在于 LonWorks 網(wǎng)絡(luò)中，它能用作溫度和濕度傳感器、單輸出繼電器的節(jié)點(diǎn)。可以對智能建筑物的供電狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，包括對各級電力開關(guān)設(shè)備，配電柜高壓和低壓側(cè)狀態(tài)，主要回路的電流、電壓及功率因數(shù)，變壓器及電纜的溫度，發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等的監(jiān)測與控制，對故障進(jìn)行報(bào)警燈；另外，通過對用電情況的計(jì)量和統(tǒng)計(jì)，利用科學(xué)的管理方法，合理均衡負(fù)荷，以保障安全、可靠地供電。 （ 3）給排水、照明系統(tǒng) LonWorks 中 ASN 是一種還有 Neuton芯片、網(wǎng)絡(luò)接口、必要的輸入輸出和存儲資源的小型控制器，它可通過設(shè)計(jì)和編程實(shí)現(xiàn)對諸如 VAX 箱、熱泵、封裝的 HVAC 等設(shè)備的控制，提供了一種針對封裝設(shè)備系統(tǒng)的低成本解決方案。應(yīng)用特定的智能節(jié)點(diǎn)（ ASN）：按編制的時(shí)序，對各樓層的配電盤辦公室照明、門廳照明、走廊照明、庭院或停車場等處照明、廣告霓虹燈、節(jié)日裝飾彩燈、航空障礙照明燈等設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行啟?？刂?，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對照明回路的分組控制、對用電過大時(shí)的自動(dòng)切斷，以及對廳堂和辦公室等地的 “無人熄燈 ”控制。對各給水泵，排水泵、污水飲用水泵的運(yùn) 行狀態(tài)、各種水箱及污水池的水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過對給水系統(tǒng)壓力的監(jiān)測以及根據(jù)這些水位、壓力狀態(tài)、啟停相應(yīng)的水泵，以保證給排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 （ 4）電梯系統(tǒng) LonWorks 中基于主機(jī)的智能節(jié)點(diǎn)（ HSN）能提供兩種應(yīng)用：其一可作為連接 LonWorks網(wǎng)絡(luò)與其它網(wǎng)絡(luò)的通信網(wǎng)關(guān)；其二可適用一些大型非封裝設(shè)備系統(tǒng)的控制應(yīng)用。電梯時(shí)建筑物內(nèi)交通的重要樞紐。對帶有完備裝置的電梯，利用此節(jié)點(diǎn)將其控制裝置與樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)相連接，以實(shí)現(xiàn)相互間的數(shù)據(jù)通信，使管理中心能夠隨時(shí)掌握各個(gè)電梯的工作狀況，并在火災(zāi)、安保等特殊場合 對電梯的運(yùn)行進(jìn)行直接控制。 第 10 頁 第四章 基于組態(tài)王的軟件設(shè)計(jì) 組態(tài)王軟件基本操作 創(chuàng)建工程 點(diǎn)擊工程管理器上的 “新建 ” 圖標(biāo)，彈出 [新建工程向?qū)е?], 點(diǎn)擊 “下一步 ”執(zhí)行下一步操作 ,彈出 [新建工程向?qū)е?],選擇要保存工程文件的路徑 , 點(diǎn)擊 “下一步 ”進(jìn)入 [新建工程向?qū)е?], 在 “工程名稱 ”處寫上 “通風(fēng)空調(diào)子系統(tǒng) ”（組態(tài)王中的工程名稱是唯一的，不能重名），點(diǎn)擊 “完成 ”按鈕。如圖 1 所示： 圖 1 創(chuàng)建工程 配置設(shè)備 組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的硬件設(shè)備或軟件程序都作為 外部設(shè)備使用。外部硬件設(shè)備通常包括 PLC、儀表、模塊、變頻器、板卡等；外部軟件程序通常指包括 DDE、OPC 等服務(wù)程序。在計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備硬件連接好后，為了實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和外部設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊，必須在組態(tài)王的開發(fā)環(huán)境中對外部設(shè)備和相關(guān)變量加以定義。為方便您定義外部設(shè)備，組態(tài)王設(shè)計(jì)了 “設(shè)備配置向?qū)?”引導(dǎo)您一步步完成設(shè)備的連接。 在組態(tài)王工程瀏覽器下，單擊 “設(shè)備 ”，雙擊目錄內(nèi)容顯示區(qū)中的 “新建 ”圖標(biāo)，在出現(xiàn)的 [設(shè)備配置向?qū)?]中單擊 “PLC”中的 “亞控 ”，在 “亞控 ”中選擇 “仿真 PLC”后，單擊 “COM”，如圖所示。 然后單擊 “下一步 ”彈出 [設(shè)備配置向?qū)?—邏輯名稱 ]對話框，在要安裝的設(shè)備指定唯一的邏輯名稱處輸入 “PLC”，然后單擊 “下一步 ”彈出 [設(shè)備配置向?qū)?—選擇串口號 ]對話框，在串行設(shè)備中選擇 “COM1”，接著單擊 “下一步 ”彈出 [設(shè)備配置向?qū)?—設(shè)備地址設(shè)置指南 ]對話框，在設(shè)備地址中鍵入 “1”，然后單擊 “下一步 ”彈出 [通訊參數(shù) ]對話框，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，設(shè)定通訊參數(shù)，在此應(yīng)用的是默認(rèn)值。最后單擊 “完成 ”按鈕。 如圖 2 所示： 第 11 頁 圖 2 配置設(shè)備 畫面制作 在工程瀏覽器 畫面，單擊 [新建 ]圖標(biāo)，彈出 [新畫面 ]對 話框 ,如圖 3 所示： 圖 3 畫面制作 第 12 頁 定義數(shù)據(jù)變量 數(shù)據(jù)庫是組態(tài)王的核心部分，在 Touch View 運(yùn)行時(shí)，它含有全部數(shù)據(jù)變量的當(dāng)前值。變量在畫面制作系統(tǒng)組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)中定義，定義時(shí)要指定變量名和變量類型，某些類型的變量還需要一些附加信息。數(shù)據(jù)變量的集合稱為數(shù)據(jù)詞典。本次設(shè)計(jì)所涉及的數(shù)據(jù)變量如圖 4 所示： 第 13 頁 第 14 頁 圖 4 數(shù)據(jù)變量 通風(fēng)空調(diào)子系統(tǒng) 在小區(qū)機(jī)電設(shè)備中，中央空調(diào)是第一用電大戶，對中央空調(diào)的監(jiān)控最終目標(biāo)是在保證中央空調(diào)穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)能 控制。從節(jié)能和環(huán)保方面考慮，中央空調(diào)的工作模式采用變頻。組態(tài)王 能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上位軟邏輯功能的軟件。對于一個(gè)很復(fù)雜的被控對象在上位組態(tài)中使用專家算法，來提高控制精度，達(dá)到滿意的控制效果。 在小區(qū)機(jī)電設(shè)備監(jiān)控中，對中央空調(diào)的控制采用 DDC 控制器和上位軟邏輯（采用模糊控制）混合應(yīng)用的方式在不增加其他任何硬件成本的前提下來實(shí)現(xiàn)它的節(jié)能控制，降低小區(qū)中央空調(diào)的能耗。小區(qū)的中央空調(diào)系統(tǒng)在投入運(yùn)行后，可實(shí)現(xiàn)節(jié)電 40%的性能指標(biāo)。 對中央空調(diào)的監(jiān)控，可分成兩部分：中央空調(diào)的水循環(huán)系統(tǒng)，中央空調(diào)的空 氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。中央空調(diào)系統(tǒng)的水循環(huán)調(diào)節(jié)主要包括，冷凍（熱供）水泵，冷卻水泵的變頻監(jiān)控，啟停監(jiān)控，故障監(jiān)控；對冷卻塔的啟停，故障等項(xiàng)的監(jiān)控；對出入水蝶閥工作狀態(tài)的監(jiān)控；對供冷，供熱等參數(shù)的監(jiān)測和調(diào)節(jié)。對中央空調(diào)的空氣調(diào)節(jié)主要包括：對風(fēng)機(jī)，盤管，送（回）風(fēng)門開度狀態(tài)的監(jiān)視和調(diào)節(jié)，對過濾網(wǎng)工作狀態(tài)的監(jiān)測，對加濕器的工作狀態(tài)監(jiān)控和調(diào)節(jié)。 對這中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的上位控制主要是依靠采集現(xiàn)場的溫濕度， 第 15 頁 空調(diào)運(yùn)行的設(shè)備參數(shù)，在上位經(jīng)過開物的軟邏輯單元模塊的計(jì)算后把控制數(shù)據(jù)下傳給 DDC控制器或 PLC 進(jìn)行設(shè)備調(diào)節(jié)以 達(dá)到節(jié)能效果。 對通風(fēng)系統(tǒng)采集每個(gè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，故障狀態(tài)，以便進(jìn)行集中的監(jiān)視。其中，通風(fēng)空調(diào)子系統(tǒng)畫面命令語言流程圖如圖 5 所示： 開 始送 風(fēng) 機(jī) 是 否 打 開否是制 冷制 熱是否除 濕加 濕是是結(jié) 束否是實(shí) 際 溫 度 是 否 等 于 設(shè) 定 溫 度實(shí) 際 溫 度 小 于 設(shè) 定 溫 度實(shí) 際 濕 度 是 否 等 于 設(shè) 定 濕 度實(shí) 際 濕 度 小 于 設(shè) 定 濕 度否 圖 5 通風(fēng)空調(diào)子系統(tǒng)畫面命令語言流程圖 給排水子系統(tǒng) 給排水系統(tǒng)是現(xiàn)代樓宇建筑的非常重要的一部分。樓宇控制系統(tǒng)的給排水主要包括兩部分 :生活用水和消防用水。生活用水又可以分為生活給水系統(tǒng)和生活排水系統(tǒng)?，F(xiàn)代化的樓宇控制系統(tǒng)必須要實(shí)現(xiàn)對這幾部分進(jìn)行重點(diǎn)的控制管理工作。生活給排水系 統(tǒng)主要監(jiān)控參數(shù)有 :電機(jī)開度大小、電機(jī)運(yùn)行時(shí)間、流速大小、電機(jī)運(yùn)行開關(guān)。從而方便管理員、維修人員對系統(tǒng)進(jìn)行方便有效的監(jiān)控。消防系統(tǒng)關(guān)系到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全 ,所以消防用水系統(tǒng) 第 16 頁 是每個(gè)現(xiàn)代化建筑都必須要配置的。 附錄中給排水子系統(tǒng)系統(tǒng)圖可以清楚直觀動(dòng)態(tài)的看到當(dāng)前給排水系統(tǒng)中的水流速 ,水流方向 ,閥門開啟大小等一系列性能指標(biāo)。管理員或者維護(hù)人員通過控制臺的顯示可以方便快捷的了解當(dāng)前給水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài) ,并且可以根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。 除了能夠顯示和控制水的流速 ,水流方向 ,閥門開啟大小和電機(jī)工作時(shí)間等設(shè)定外 ,該系統(tǒng)還能夠 在水流非正常變化 ,電機(jī)非正常停止等突發(fā)情況下自動(dòng)報(bào)警 ,管理員主控平臺上也會彈出相應(yīng)的報(bào)警信息。報(bào)警信息包括事件事件、事件日期、變量名、閾值、優(yōu)先級、報(bào)警組、操作員等一系列信息。當(dāng)報(bào)警信息到達(dá)時(shí) ,管理員可以根據(jù)這些信息迅速定位判斷出問題的機(jī)器 ,然后迅速的做出決策來應(yīng)對。其中，給排水子系統(tǒng)畫面命令語言流程圖如圖 6所示：