【正文】 － 2020） 設(shè)計原則 樓宇自控管理系統(tǒng)在滿足現(xiàn)實需要基礎(chǔ)上，應(yīng)有適當?shù)某靶?，以滿足新世紀科技不斷發(fā)展的潮流。為此在制定本系統(tǒng)方案時遵循下列原則： （ 1）先進性 樓宇自控管理系統(tǒng)建設(shè)于信息時代，因此系統(tǒng)方案設(shè)計力求與當前科學技術(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、開放式、模塊化，從而建設(shè)一個可擴展的平臺，保護前期工程與后續(xù)技術(shù)的銜接。 （ 2）實用性 系統(tǒng)設(shè)計以實用為第一原則。在符合當前實際需要的前提下，合理平衡系統(tǒng)的經(jīng)濟性和先進性，避免片面追求先進性而脫離實際或片面追求經(jīng)濟性而損害本項目智能化建設(shè)的初衷。 （ 3）可靠性 系統(tǒng)設(shè)計為每天 24 小時連續(xù)工作，局部設(shè)備故障不會影響整個系統(tǒng)的正常運行，也不會影響其它智能化子系統(tǒng)的正常運行。關(guān)鍵的系統(tǒng)部件對故障容錯和數(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、 可靠運行的同時，符合國際和國家的有關(guān)安全標準和規(guī)范要求，并在非理想環(huán)境下能有效工作。 （ 5）經(jīng)濟性 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)，以總體目標為方向，局部服從全局，力求系統(tǒng)在初次投入和整個運行生命周期內(nèi)獲得最佳的性能價格比。 （ 6）開放性和可擴展性 系統(tǒng)設(shè)計采用國家和國際標準及規(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)標準的操作系統(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)可方便進出總系統(tǒng)，同時具有開放接口，以便用戶進行二次開發(fā)。 第 8 頁 需求分析 通 風空調(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)備和通風設(shè)備具有以下監(jiān)控功能： (1)監(jiān)控空調(diào)設(shè)備運行狀態(tài)、風量、溫度等； (2)監(jiān)控通風設(shè)備的運行狀態(tài)、故障報警等。 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、電度計量等； （ 2）監(jiān)測高壓電源進線回路的運行狀態(tài)、跳閘報警等； （ 3）檢測變壓器溫度，并超溫報警； 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，排水泵的運行情況、故障報警等； 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)能為目標對照明燈光的時間開關(guān)調(diào)度。 電梯的微機管理系統(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，達到對小區(qū)四層樓宇的電梯運行狀況實行實時監(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 是又一具有強勁實力的現(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，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)計方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計簡化為參數(shù)設(shè)置，其通信速率從 300bps 至 1． 5Mbps 不等，直接通信距離可達 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)元芯片中而得以實現(xiàn)。集成芯片中有三個八位 CPU，一個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，實現(xiàn)介質(zhì)訪問的控制與處理。第二個用于完成第三～六層的功能，稱為網(wǎng)絡(luò)處理器，進行網(wǎng)絡(luò)變量的尋址、處理、背景診斷、路徑選擇、軟件計時、網(wǎng)絡(luò)管理，并負責網(wǎng)絡(luò)通信控制，收發(fā)數(shù)據(jù)包等。第三個是應(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)變量實現(xiàn)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳送，網(wǎng)絡(luò)變量可以是任何單個的數(shù)據(jù)項，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報文被傳送，并通過應(yīng)用程序?qū)ζ渲颠M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。 Lonworks 技術(shù)在樓宇設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用 （ 1）通風空調(diào)系統(tǒng) LonWorks 中 可編程智能節(jié)點（ 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)按預先編制的時序或根據(jù)環(huán)境溫度自動控制建筑物內(nèi)的中央空調(diào)制冷機組、冷凍水泵、冷卻塔風機、電磁閥門、風機的啟停，并監(jiān)視和記錄各設(shè)備的狀態(tài)，室內(nèi)外各測點的溫濕度、送風壓力、流量、閥門開度和運行時間等參數(shù)，自動進行故障報警或停機，動態(tài)顯示有關(guān)水閥、風機的位置、狀態(tài)等。 （ 2）變配電系統(tǒng) LonWorks 單點智能節(jié)點 (SPN)有一個 Neuron微處理器和網(wǎng)絡(luò)接口，允許以節(jié)點的形式存在于 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?？梢詫χ悄芙ㄖ锏墓╇姞顩r進行實時監(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)電機運行狀態(tài)等的監(jiān)測與控制，對故障進行報警燈；另外，通過對用電情況的計量和統(tǒng)計，利用科學的管理方法，合理均衡負荷，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)計和編程實現(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（ ASN）：按編制的時序，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)備自動進行啟?？刂?，并自動實現(xiàn)對照明回路的分組控制、對用電過大時的自動切斷，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 行狀態(tài)、各種水箱及污水池的水位進行實時監(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)的正常運行。 （ 4）電梯系統(tǒng) LonWorks 中基于主機的智能節(jié)點（ 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)點將其控制裝置與樓宇自動化系統(tǒng)相連接，以實現(xiàn)相互間的數(shù)據(jù)通信，使管理中心能夠隨時掌握各個電梯的工作狀況，并在火災(zāi)、安保等特殊場合 對電梯的運行進行直接控制。 第 10 頁 第四章 基于組態(tài)王的軟件設(shè)計 組態(tài)王軟件基本操作 創(chuàng)建工程 點擊工程管理器上的 “新建 ” 圖標，彈出 [新建工程向?qū)е?], 點擊 “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 , 點擊 “下一步 ”進入 [新建工程向?qū)е?], 在 “工程名稱 ”處寫上 “通風空調(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。在計算機和外部設(shè)備硬件連接好后，為了實現(xiàn)組態(tài)王和外部設(shè)備的實時數(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)計了 “設(shè)備配置向?qū)?”引導您一步步完成設(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，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，當出現(xiàn)故障時，設(shè)定通訊參數(shù)，在此應(yīng)用的是默認值。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，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 運行時，它含有全部數(shù)據(jù)變量的當前值。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 通風空調(diào)子系統(tǒng) 在小區(qū)機電設(shè)備中，中央空調(diào)是第一用電大戶，對中央空調(diào)的監(jiān)控最終目標是在保證中央空調(diào)穩(wěn)定運行的前提下，實現(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。對于一個很復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，達到滿意的控制效果。 在小區(qū)機電設(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)在投入運行后，可實現(xiàn)節(jié)電 40%的性能指標。 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：對風機，盤管，送（回）風門開度狀態(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算后把控制數(shù)據(jù)下傳給 DDC控制器或 PLC 進行設(shè)備調(diào)節(jié)以 達到節(jié)能效果。 對通風系統(tǒng)采集每個風機的運行狀態(tài)，故障狀態(tài)，以便進行集中的監(jiān)視。其中，通風空調(diào)子系統(tǒng)畫面命令語言流程圖如圖 5 所示： 開 始送 風 機 是 否 打 開否是制 冷制 熱是否除 濕加 濕是是結(jié) 束否是實 際 溫 度 是 否 等 于 設(shè) 定 溫 度實 際 溫 度 小 于 設(shè) 定 溫 度實 際 濕 度 是 否 等 于 設(shè) 定 濕 度實 際 濕 度 小 于 設(shè) 定 濕 度否 圖 5 通風空調(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)必須要實現(xiàn)對這幾部分進行重點的控制管理工作。生活給排水系 統(tǒng)主要監(jiān)控參數(shù)有 :電機開度大小、電機運行時間、流速大小、電機運行開關(guān)。從而方便管理員、維修人員對系統(tǒng)進行方便有效的監(jiān)控。消防系統(tǒng)關(guān)系到人們的生命財產(chǎn)安全 ,所以消防用水系統(tǒng) 第 16 頁 是每個現(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)圖可以清楚直觀動態(tài)的看到當前給排水系統(tǒng)中的水流速 ,水流方向 ,閥門開啟大小等一系列性能指標。管理員或者維護人員通過控制臺的顯示可以方便快捷的了解當前給水系統(tǒng)的運行狀態(tài) ,并且可以根據(jù)需要進行相應(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工作時間等設(shè)定外 ,該系統(tǒng)還能夠 在水流非正常變化 ,電機非正常停止等突發(fā)情況下自動報警 ,管理員主控平臺上也會彈出相應(yīng)的報警信息。報警信息包括事件事件、事件日期、變量名、閾值、優(yōu)先級、報警組、操作員等一系列信息。當報警信息到達時 ,管理員可以根據(jù)這些信息迅速定位判斷出問題的機器 ,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：