基于INTERBUS總線的智能樓宇控制系統(tǒng)
樓宇控制系統(tǒng)是將建筑物(或建筑群)內(nèi)的電力、照明、空調(diào)、運(yùn)輸、防災(zāi)、保安、廣播等機(jī)電設(shè)備以集中監(jiān)視、控制和管理為目的而構(gòu)成的一個(gè)綜合系統(tǒng)。它的目的是使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活環(huán)境和工作環(huán)境,并保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和智能化。
樓宇控制系統(tǒng)是將建筑物(或建筑群)內(nèi)的電力、照明、空調(diào)、運(yùn)輸、防災(zāi)、保安、廣播等機(jī)電設(shè)備以集中監(jiān)視、控制和管理為目的而構(gòu)成的一個(gè)綜合系統(tǒng)。它的目的是使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活環(huán)境和工作環(huán)境,并保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和智能化。
在現(xiàn)代化的大型建筑中,一般都采用中央空高調(diào)系統(tǒng)??照{(diào)系統(tǒng)的作用就是對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行處理,使空氣的溫度、流動(dòng)速度及新鮮度、潔凈度等指標(biāo)符合場(chǎng)所的使用要求。為此必須對(duì)空氣進(jìn)行冷卻或加熱、除濕或加濕,以及過(guò)濾等處理措施。其相應(yīng)設(shè)備有制冷機(jī)組、熱水爐、風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)、風(fēng)管系統(tǒng)、水管系統(tǒng)等。例如,空調(diào)系統(tǒng)中,冷水機(jī)組是由設(shè)備生產(chǎn)廠成套供應(yīng)的,它一般是根據(jù)空氣調(diào)節(jié)原理及規(guī)律等由微處理器自動(dòng)控制的。冷水機(jī)組由壓縮機(jī)、冷凝器與蒸發(fā)器組成,壓縮機(jī)把制冷劑壓縮,壓縮后的制冷劑進(jìn)入冷凝器,被冷卻水冷卻后,變成液體,析出的熱量由冷卻水帶走,并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)吸收,使冷凍水降溫,然后冷凍水進(jìn)入水冷風(fēng)機(jī)盤(pán)管吸收空氣中的熱量,如此循環(huán)不已,把房間的熱量帶出。[1]
1、INTERBUS總線[2][3]
INTERBUS是德國(guó)跨國(guó)集團(tuán)PHOENIX公司提供的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線,是最早的總線之一。現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于電子工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、煙草工業(yè)、冶金工業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)及傳送技術(shù)、造紙工業(yè)、包裝工業(yè)、智能建筑業(yè)、食品工業(yè)等等。
INTERBUS與Modbus、Profibus等合稱為八大現(xiàn)場(chǎng)總線,它既有總線的共同特點(diǎn),如系統(tǒng)的開(kāi)放、可靠;現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備模塊化、智能化;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高度分散、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)強(qiáng)。同時(shí),INTERBUS總線傳輸距離遠(yuǎn)(最遠(yuǎn)達(dá)12.8km),遠(yuǎn)距離傳輸無(wú)需中繼,擴(kuò)充非常方便。各種I/O模塊、功能模塊可根據(jù)生產(chǎn)需要分布安裝,控制器與各模塊之間通過(guò)一根總線電纜相連,擴(kuò)充時(shí)只要將模塊接到總線上,硬件上無(wú)需更改設(shè)置,只需在控制軟件上更改一下系統(tǒng)組態(tài)(自動(dòng)識(shí)別)和添加新的功能,總線運(yùn)行時(shí),上位機(jī)可通過(guò)INTERBUSOPCServer讀寫(xiě)過(guò)程數(shù)據(jù)和變量(寫(xiě)只能對(duì)輸出變量而言),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控,并對(duì)收集的信息進(jìn)行處理,滿足生產(chǎn)管理信息化的需要。
2、系統(tǒng)概述
本文以PHOENIX廠房樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)為應(yīng)用背景,該控制系統(tǒng)以空調(diào)系統(tǒng)控制為主,控制部分包含空調(diào)機(jī)組,冷水系統(tǒng),熱水系統(tǒng),照明系統(tǒng),排風(fēng)系統(tǒng),空壓機(jī)系統(tǒng)。各個(gè)控制部分距離上跨度比較大,而且I/O節(jié)點(diǎn)多達(dá)2000多個(gè)。
針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)特點(diǎn),我們采用INTERBUS總線設(shè)計(jì)如下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
BK模塊:總線耦合器
RFC:PLC控制器,PHOENIX生產(chǎn)
RFC控制器9針D型口連接INTERBUS總線系統(tǒng),通過(guò)RFC控制器上的以太網(wǎng)口連接工業(yè)以太網(wǎng),RFC控制器之間可通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。 INTERBUS總線相鄰兩個(gè)子站之間的距離為400米。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝需要,在I/O點(diǎn)變化情況下,通過(guò)增加INTERBUS總線耦合器BK,可靈活掛出子站。INTERBUS總線不需終端電阻,現(xiàn)場(chǎng)I/O模塊及設(shè)備不需作專(zhuān)門(mén)的地址設(shè)置。INTERBUS總線為全雙工數(shù)據(jù)傳輸方式,有極高的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性。
圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
現(xiàn)場(chǎng)模塊采用PhoenixContact的INLINE產(chǎn)品。BK模塊是每個(gè)子站的總線耦合器,每個(gè)BK模塊可帶63個(gè)輸入/輸出模塊,BK模塊之間用總線電纜進(jìn)行連接。Inline提供了所有的進(jìn)行控制所需要的信息采集、傳輸數(shù)據(jù)的模塊,本系統(tǒng)用到的有數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、模擬輸入、模擬輸出模塊。
3、基于串級(jí)控制的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)
整個(gè)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng),空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)為控制部分的重點(diǎn),以下是PHOENIX廠房樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的1#空調(diào)機(jī)組運(yùn)行畫(huà)面。
我們選用了變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng),與定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)相比,變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效果明顯,控制靈活而且空調(diào)品質(zhì)高。但是系統(tǒng)一次投資有所提高,控制相對(duì)復(fù)雜,管理水平要求較高。
對(duì)于象PHOENIX廠房這種空間比較大,而且溫度控制精度要求較高的空調(diào)系統(tǒng),我們結(jié)合過(guò)程控制理論,提出基于串級(jí)控制的VAV末端控制方案??刂七^(guò)程如下:
以房間各點(diǎn)的平均溫度作為主控制參數(shù),送風(fēng)溫度作為副控制參數(shù)構(gòu)成串級(jí)回路。主副調(diào)節(jié)器都是PID調(diào)節(jié)器。
y1:主控制參數(shù)(室內(nèi)平均溫度)y2:副控制參數(shù)(送風(fēng)溫度)
主PID調(diào)節(jié)器的輸出是送風(fēng)溫度的設(shè)定值,副P(pán)ID的輸出是閥門(mén)的開(kāi)度,通過(guò)PLC的AO口輸出到風(fēng)閥執(zhí)行器,控制閥門(mén)的開(kāi)度。
4、結(jié)語(yǔ)
這套系統(tǒng)自2006年元月份運(yùn)行以來(lái),穩(wěn)定性非常好,未出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障。并順利通過(guò)德方驗(yàn)收。獲得一致好評(píng)。
本系統(tǒng)的程序開(kāi)發(fā)是在PHOENIX公司PCWorX3.03下進(jìn)行的,該編譯器功能非常強(qiáng)大,能對(duì)語(yǔ)句,功能塊,梯形圖混合編譯,并支持在線調(diào)試。上位機(jī)組態(tài)軟件我們選用Genesis-32,這款軟件不但非常容易進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì),而且開(kāi)放的VBA接口環(huán)境有利于系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā),我們就利用VBA 開(kāi)發(fā)了短信報(bào)警模塊和整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間計(jì)劃。
評(píng)論