樓宇自動控制系統(tǒng)(BMS)是實現(xiàn)樓宇恒溫、恒濕、恒壓(變頻)自動控制,實現(xiàn)冷凍水、冷卻水、熱水、鍋爐系統(tǒng)、柴油供應(yīng)系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)、VAV(變風量控制器)系統(tǒng)等在BMS室的遠程監(jiān)控的系統(tǒng),為此,本文介紹的樓宇自動控制系統(tǒng)項目采用了美國Wonderware公司的InTouch產(chǎn)品,以及法國施耐德PLC產(chǎn)品,組建了一個性能穩(wěn)定可靠的控制系統(tǒng)。樓宇自動控制系統(tǒng)是建筑智能的重要組成部分,將對整座建筑的空調(diào)系統(tǒng)、新風機組、制冷機組、冷卻塔、風機盤管、水箱水位、照明回路等系統(tǒng)進行信號采集和控制,實現(xiàn)大廈設(shè)備管理自動化,起到集中管理、分散控制、節(jié)約能耗的作用。
控制系統(tǒng)(BMS)構(gòu)成
根據(jù)樓宇控制要求和現(xiàn)場的實際情況,經(jīng)過嚴格的技術(shù)經(jīng)濟論證,采用Schneider Premium系列PLC以及Mementum I/O構(gòu)成樓宇自動控制系統(tǒng)。整個控制系統(tǒng)由4個PLC站構(gòu)成,實現(xiàn)現(xiàn)場I/O信號采集、回路控制、聯(lián)鎖順序控制等。操作員站負責設(shè)備運行的狀態(tài)監(jiān)控、信息處理、打印、系統(tǒng)起停命令發(fā)送、回路調(diào)節(jié)、設(shè)定值給定等功能。工程師站負責整個系統(tǒng)軟件的開發(fā)和維護,操作員站/工程師站安裝Wonderware公司的Intouch監(jiān)控軟件。
BMS系統(tǒng)監(jiān)控的設(shè)備如下:
■一、二、三、四層空調(diào)系統(tǒng)
■冷凍水、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)
■熱水系統(tǒng)
■鍋爐系統(tǒng)
■發(fā)電機、柴油消防泵、鍋爐柴油供應(yīng)系統(tǒng)
■壓縮空氣系統(tǒng)
■消防供水系統(tǒng)
■一、二、三層UPS系統(tǒng)
■一、二、三、四層VAV系統(tǒng)
BMS系統(tǒng)運行
根據(jù)用戶的控制要求,開發(fā)人員開發(fā)了適合系統(tǒng)運行的監(jiān)控軟件。經(jīng)過調(diào)試,BMS系統(tǒng)現(xiàn)已成功運行。它滿足了用戶對BMS系統(tǒng)的控制要求和功能要求,實現(xiàn)了對樓宇恒溫、恒濕、恒壓(變頻)自動控制,實現(xiàn)了冷凍水、冷卻水、熱水、鍋爐系統(tǒng)、柴油供應(yīng)系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)、VAV(變風量控制器)系統(tǒng)等遠程監(jiān)控。現(xiàn)BMS系統(tǒng)已經(jīng)通過用戶驗收。
人機界面系統(tǒng)的實現(xiàn)
InTouch是開發(fā)基于Microsoft Windows 人機接口應(yīng)用程序的工具軟件,包括Window Maker面向?qū)ο箝_發(fā)環(huán)境和Window Viewer運行環(huán)境兩大部分。InTouch 不僅可以充分利用Windows的各種功能,包括鍵的使用、粘貼板、動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)、對象嵌入和連接(OLE)、圖形及聯(lián)網(wǎng)等,而且使用方便簡單,易于開發(fā)出多種功能強大,能適應(yīng)不同應(yīng)用環(huán)境的應(yīng)用程序,所以已被廣泛應(yīng)用在食品加工、石油和天然氣管道、汽車、化工、造紙和運輸管理等行業(yè)部門。
本系統(tǒng)中采用了Microsoft WindowsXP+SP2操作系統(tǒng)軟件,該系統(tǒng)真正實現(xiàn)了綜合監(jiān)控,完成對各控制器通訊及管理。為了充分發(fā)揮InTouch產(chǎn)品的優(yōu)勢,開發(fā)人員利用向?qū)е谱髁藵M足要求的人機界面,實現(xiàn)了圖形方式顯示每臺設(shè)備的系統(tǒng)圖,如:冷水機組、水泵、空調(diào)機組等。并充分使用產(chǎn)品的豐富的動畫連接功能,使得畫面直接反映了該樓宇系統(tǒng)的各參數(shù),各種現(xiàn)場設(shè)備的相關(guān)信息,在樓控中央控制計算機上可以隨時根據(jù)需要進行信息修改。為便于分析與管理,樓控中央控制計算機可顯示所有測量點如溫度、流量、壓力、壓差等動態(tài)趨勢圖,可監(jiān)視各設(shè)備的工作狀態(tài)和故障報警。一旦有報警發(fā)生,現(xiàn)場控制器將做好保護動作,同時在屏幕上顯示出報警位置和性質(zhì),以提醒工作人員及時處理。
系統(tǒng)通訊
InTouch使用Microsoft的“動態(tài)數(shù)據(jù)交換”(簡稱DDE)、FastDDE、NetDDE以及Wonderware SuiteLink協(xié)議與其他的Windows程序、Wonderware IO Server以及同現(xiàn)實世界進行通信的第三方“IO Server”程序進行通信。
本系統(tǒng)采用了MODBUS TCP的協(xié)議將設(shè)備與InTouch連接起來。
為何使用Modbus/TCP協(xié)議? 因為Modbus/TCP是:
■公開的協(xié)議,免收許可費用
■被SCADA和HMI軟件廣為支持
■簡單易用
■易于集成不同的設(shè)備
■開發(fā)成本低
■廣泛的知識資源支持
Modbus協(xié)議原為美國Modicon公司PLC產(chǎn)品通信協(xié)議,由于其使用十分廣泛,1998年施耐德公司又推出了新一代基于TCP/IP以太網(wǎng)的Modbus TCP,目的是滿足用戶和市場的進一步要求。
Modbus TCP是第一家采用TCP/IP以太網(wǎng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的標準協(xié)議,是至今唯一獲得IANA賦予TCP端口的自動化通訊協(xié)議。我們知道:因特網(wǎng)上前1000個端口都分配給著名的、公開的通訊協(xié)議,如:80號口分配給了著名的HTTP(超文本傳輸協(xié)議),供因特網(wǎng)瀏覽器使用。這說明:Modbus TCP是標準的、開放的、免費的通訊協(xié)議,這也秉承了施耐德公司的一貫做法,為用戶提供了新的選擇。
Modbus TCP/IP基本上用簡單方式將Modbus幀嵌入TCP幀,是一種面向連接的傳送,它需要響應(yīng)。在TCP幀中使用開放的Modbus提供了一種系統(tǒng)規(guī)??缮炜s的方案。Modbus TCP的應(yīng)用層還是采用Modbus協(xié)議,簡單高效;傳輸層使用TCP協(xié)議,并使用TCP502號口,用戶使用方便,連接可靠;網(wǎng)絡(luò)層采用IP協(xié)議,因為因特網(wǎng)就使用這個協(xié)議尋址,故ModbusTCP不但可以在局域網(wǎng)使用,還可以在廣域網(wǎng)和因特網(wǎng)上使用。
目前的Modbus TCP以太網(wǎng)的速度為10M/100M位/秒,具有偵錯能力強、數(shù)據(jù)傳輸量大、實時性好、開放性好等特點。本系統(tǒng)使用后,總體性能非常理想,數(shù)據(jù)實時效果完全滿足客戶需求。為進一步樹立產(chǎn)品的形象建立了更好的基礎(chǔ)。
結(jié)論
實踐證明,采用Schneider Premium系列PLC以及Mementum I/O構(gòu)成樓宇控制系統(tǒng)是可行的,在技術(shù)經(jīng)濟上是合理的,完全能夠滿足樓宇控制的功能要求。