1 引言

樓宇自控系統(tǒng)(BAS) 是智能建筑的重要組成部分,而空調系統(tǒng)的控制又是它的主要內容之一,隨著現(xiàn)代化的高樓大廈的興建,對樓內空調系統(tǒng)的有效管理和控制顯得越來越重要。樓宇自動控制系統(tǒng)主要是由傳感器與執(zhí)行器、DDC(直接數(shù)字控制器) 、通訊網(wǎng)絡、中央管理計算機等組成。它的應用使樓內的電力、照明、空調、防災、防盜、電梯等高效地運行成為可能。而通過互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)實現(xiàn)對空調系統(tǒng)遠程監(jiān)控及維護管理是實現(xiàn)BMS(Building Management system) 的發(fā)展方向。我們在基于實驗室平臺上研究開發(fā)的“智能建筑自動化系統(tǒng)”,并利用網(wǎng)際組態(tài)軟件WebAccess 實現(xiàn)了基于Internet/ Int ranet 的遠程監(jiān)控和維護管理,空調系統(tǒng)是該項目的一個主要子系統(tǒng)。本文主要介紹利用網(wǎng)際組態(tài)軟件WebAccess 實現(xiàn)空調系統(tǒng)遠程監(jiān)控的方法。

2 網(wǎng)際組態(tài)軟件WebAccess 簡介

2. 1 WebAccess 是美國著名專業(yè)從事自動化HMI/ SCADA 系統(tǒng)組態(tài)軟件研發(fā)與應用的BroadWin 公司開發(fā)的一種基于IE 瀏覽器的網(wǎng)絡化組態(tài)軟件。網(wǎng)際組態(tài)軟件WebAccess 不僅具有強大的組態(tài)功能,而且突破了傳統(tǒng)組態(tài)軟件的局限性,其最大特點是:整個系統(tǒng)的運行在局域網(wǎng)內進行監(jiān)控時,采用完全基于Web 的方式進行,在局域網(wǎng)內的任何電腦中,只需安裝WebAcces Client ,通過使用標準的瀏覽器IE ,便可實現(xiàn)與在控制室相同的監(jiān)控效果。此系統(tǒng)在必要時還可以連接互聯(lián)網(wǎng),接入互聯(lián)網(wǎng)后即可實現(xiàn)遠程監(jiān)控,并且系統(tǒng)集成商也可以實現(xiàn)在遠程的及時維護工作。

2. 2 WebAccess 由三個部分組成:

(1) 工程節(jié)點:作為集中的數(shù)據(jù)庫和Web 服務器,提供客戶端和監(jiān)控節(jié)點間的初始連接,并提

供“工程管理員”功能,以創(chuàng)建I/ O 數(shù)據(jù)庫、報警和圖形等；

(2) 監(jiān)控節(jié)點(Node) :是一個遠程PC ,它使用WebAccess 支持的驅動程序與自動化設備連接并通信。WebAccess 監(jiān)控節(jié)點軟件提供管理控制和數(shù)據(jù)采集( SCADA) 功能, 包括: 通訊驅動程序

(Modbus、OPC、和其它PLC、I/ O、過程控制、自動化設備、DCS 和DDC) 、報告和趨勢記錄實時數(shù)據(jù)、報警和報警記錄、安全和事件記錄；

(3) 客戶端(Client) :它是一個插件程序,運行與瀏覽器有關。Client 實際上是一種人機界面(HMI) 軟件,它提供實時的數(shù)據(jù)顯示、動畫、趨勢、報警和報告等功能。WebAccess 客戶端使用TCP/IP 協(xié)議通過因特網(wǎng)或局域網(wǎng)和監(jiān)控節(jié)點連接。此外WebAccess 除了具有一般組態(tài)軟件所具有的常用的繪圖、建點、動畫、數(shù)據(jù)顯示、趨勢圖、事件報警、記錄和報表等功能外,還具有以下特點:

①通過網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程建構、修改圖形及數(shù)據(jù)庫；

②先進的數(shù)據(jù)庫架構使用戶既可以先設定硬件,亦可以先繪圖形,高效、靈活、方便；

③多工非同步建構功能,允許多用戶同時建構數(shù)據(jù)庫,完全具備網(wǎng)絡多用戶功能；

④多疊式網(wǎng)絡安全結構(防火墻+ 內建安全系統(tǒng)) ,保護用戶數(shù)據(jù)安全；

⑤與AutoCAD 相容的矢量繪圖方式,易于掌握應用,并且可直接導人AutoCAD 的DXF 文件；

⑥強大的動畫功能,可以任意設定動畫的移動路徑和轉動中心,而且動畫設定具有層的概念；獨具特色的圖庫;簡易的TCL 腳本,在不同的瀏覽器上都能發(fā)揮功能。

3 空調系統(tǒng)簡介

本課題中的暖通空調系統(tǒng)是把工程中常用的系統(tǒng)形式與我院智能建筑實驗室的實際系統(tǒng)相結合,由全空氣一次回風系統(tǒng)、風機盤管系統(tǒng)、風冷熱泵機組系統(tǒng)和排風兼排煙系統(tǒng)4 個子系統(tǒng)組成,其中風冷熱泵機組為一次回風系統(tǒng),風機盤管系統(tǒng)提供冷熱源;排風排煙系統(tǒng)平時用于換氣,火災時兼做排煙系統(tǒng)。本文著重介紹一次回風系統(tǒng),其組成及原理見圖1 。

圖1 一次回風系統(tǒng)組成及原理

4 空調系統(tǒng)遠程監(jiān)控的主要內容及要求

一次回風空調系統(tǒng)遠程監(jiān)控的主要內容為:

①機組啟停控制；
②冷熱工況轉換；
③室內溫度設定、顯示:設定空調房間的設計溫度及顯示空調房間的實際溫度；
④系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)視:主要顯示空調機組(風機) 、過濾網(wǎng)、二通閥工作狀態(tài)；
⑤故障報警:空調機組(風機) 、過濾網(wǎng)、二通閥故障時發(fā)出故障報警信息；

以上內容均要求能夠通過互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)的客戶端PC 實現(xiàn)遠程監(jiān)控,其中,控制內容部分非授權用戶不允許控制。

5 遠程監(jiān)控的網(wǎng)絡構架及實現(xiàn)方法

5. 1 空調系統(tǒng)的控制方法

我院的“智能建筑自動化系統(tǒng)”采用可編程計算機控制器( Programmable Computer Cont roller -PCC) ,其中暖通空調子系統(tǒng)采用一個PCC 分站帶4 個子系統(tǒng)叢站(擴展模式) ,一次回風空調系統(tǒng)由其中的一個叢站控制。各分站、叢站之間采用CAN 網(wǎng)標準物理接口,控制網(wǎng)絡拓撲圖見圖2 。

圖2 暖通空調系統(tǒng)控制網(wǎng)絡拓撲圖

將空調控制系統(tǒng)中各檢測點和控制點及管理站相互連接的方式稱為拓撲結構。在計算機網(wǎng)絡技術中常用的拓撲結構有多種。通過綜合分析空調控制系統(tǒng)對通訊網(wǎng)絡的要求和各種網(wǎng)絡拓撲結構的特點,本課題中的暖通空調系統(tǒng)構為如圖2 所示的智能建筑中空調控制系統(tǒng)的基本結構。它采用了樹形和總線形混合拓撲結構。該結構具有層次清楚、可靠性高、成本低的優(yōu)點。在通用的軟件平臺下,可以實現(xiàn)各種復雜的控制規(guī)律和高級能量調配控制管理,記錄、分析歷史運行數(shù)據(jù),預測空調負荷等。它的使用不僅提高了空調系統(tǒng)的管理水平,還通過利用新的控制技術改變傳統(tǒng)的運行方式,使系統(tǒng)節(jié)約大量的電能,具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

5. 2 監(jiān)控網(wǎng)絡基本構架

本課題利用網(wǎng)際組態(tài)軟件WebAccess 實現(xiàn)遠程監(jiān)控,一次回風空調系統(tǒng)遠程監(jiān)控的網(wǎng)絡構架見圖3 。

圖3 基于WebAccess 的遠程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡構架

5. 3 WebAccess 實現(xiàn)空調系統(tǒng)遠程監(jiān)控的方法

(1) 建立智能建筑自動化系統(tǒng)工程項目(包括用戶名、密碼、工程名、IP 地址等) 。

(2) 定義暖通空調系統(tǒng)監(jiān)控節(jié)點,對于PCC控制器應為OPC；設置通訊端口參數(shù),對PCC ,通訊參數(shù)可選擇250k bit/ s。

(3) 定義一次回風空調系統(tǒng)單元。

(4) 設計工作畫面。工作畫面中包括與現(xiàn)場系統(tǒng)相對應的動畫,動畫制作中的實時控制部分將占用WebAccess 提供的I/ O 點,如果僅僅是做沒有現(xiàn)場設備的演示動畫,則動畫中使用的點就是We-bAccess 提供的本地點。在WebAccess 提供的點中, I/ O 點的數(shù)量和本地點的數(shù)量是相同的。

(5) 工作畫面所需要的控制點的分配。由于WebAccess 提供的I/ O 點是有限的,所以在實時控制的動畫中,對應I/ O 點的控制點需要合理分配使用。考慮到系統(tǒng)的擴充,通常系統(tǒng)中的點數(shù)需要留出一定的余量。值得注意的是,WebAccess 中所提供的所有I/ O 點,在不加限定時均是可讀可寫的,這樣就很容易實現(xiàn)現(xiàn)場和遠程控制的對等控制關系,并且可以節(jié)約寶貴的點數(shù)。

(6) 實現(xiàn)各個點的動畫連接和添加腳本語句。將完成的動畫畫面與對應的I/ O 點或本地點連接起來,在動畫的實現(xiàn)方面,WebAccess 提供有最基本的動畫程序,如果實現(xiàn)的動畫比較復雜,那么WebAccess 還支持TCL 腳本并提供強大的函數(shù)庫供用戶自行編程。

(7) 動畫的保存和下載。將做好的畫面保存到磁盤后(DRW 和BGR 兩種文件格式) ,通過網(wǎng)絡下載到Node 節(jié)點并啟動該節(jié)點,然后進入實時監(jiān)控界面,在成功登錄后即可通過計算機網(wǎng)絡對系統(tǒng)進行調試并修改程序,直到實現(xiàn)整個動畫與現(xiàn)場設備協(xié)調工作為止。

6 結束語

基于Internet/ Int ranet 的空調系統(tǒng)遠程監(jiān)控、維護及管理,作為“智能建筑自動化系統(tǒng)”課題重要內容之一,已經(jīng)完成調試工作,利用網(wǎng)際組態(tài)軟件WebAccess 實現(xiàn)了即定目標。作為優(yōu)秀的網(wǎng)際組態(tài)軟件WebAccess ,以其優(yōu)異、強大的功能發(fā)揮了重要作用,是實現(xiàn)BMS 的未來方向。本課題所完成的系統(tǒng)和實現(xiàn)方法不僅對智能建筑教學起到積極的指導作用,同時也對工程實踐有著一定的借鑒。