暖通空調數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)的幾點想法_secret

1、建筑資料下載就在筑龍網暖通空調數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)的幾點想法摘 要：本文就目前流行的樓宇口動化技術，談了兒點關于暖通空調監(jiān)控系統(tǒng)應 用的實際問題。rs-485技術在控制網絡小的應用；利用vc+技術h編監(jiān)控軟件; 模糊控制與pid算法的結合應用。關鍵字：rs485面向對象ptd模糊控制 1前言21世紀信息化的時代已經到來，以網絡通訊和計算機技術為背景的建筑智 能化正是順應這一時代潮流的必然趨勢。作為智能建筑3a系統(tǒng)z 的樓宇h動 化系統(tǒng)(bas)對大樓的水電暖通等機電設備進行集中的監(jiān)控利管理己口益成為 現(xiàn)代建筑中必不可少的配置。卜面就其中曖通空調系統(tǒng)的監(jiān)控談兒點看法。2 rs485網絡屮央空調系統(tǒng)

2、管理復雜，運行工況多變，是建筑物能耗大戶。為此，實施 ba系統(tǒng)一般將空調系統(tǒng)作為監(jiān)控的重點，往往投入60%以上的監(jiān)控點和超過水 屯監(jiān)控投資總和的投入。但是不同廠商提供了不同功能的產品和系統(tǒng)，采用不同的通信協(xié)議，致使它 們之間依靠網關和大量軟件的互聯(lián)成為高成本、低性能的解決方案。從資源的利 用，系統(tǒng)的設計、調試、擴張、更新、維護等方面來看，都給業(yè)主帶來不利。因此，目前bas發(fā)展的技術趨勢是現(xiàn)場總線技術(fcs) o美國echelon公 司丁 1990年12月推出的lonworks技術正是采用了 fcs技術，這是一種開放系 統(tǒng)的通用總線。它的技術核心是神經元芯片(neuronchip)和lonta

3、lk協(xié)議。但 對于屮小型的監(jiān)控系統(tǒng)，全面采用lonworks技術，并不具有技術優(yōu)勢和完善的 工程實現(xiàn)。部分釆用或支持現(xiàn)場總線技術的產品在口前大量的中小型系統(tǒng)屮更具 有應用性。以控制網絡而言，lontalk總線在理論上可以組成任意拓撲結構的網絡。這 種布線設計的隨意性，如果運用不當，在工程實踐中仍然是有技術風險的，并可 能造成系統(tǒng)投資的增加。所以，屮小型工程推薦運用基于rs-485總線的控制網絡。該技術抗噪聲干擾性好，廣泛應用于過程控制領域，技術成熟，實現(xiàn)成本也 較低。在使用rs-485接口的總線吋，對丁特定的傳輸線路，從發(fā)生器到負載，其 數據信號傳輸所允許的最大電纜長度是數據信號速率的函數，這

4、個長度數據主要 是受信號失真及噪聲等影響所限制，兩者成反比。圖一所示的最大電纜長度與彳言 號速率的關系曲線是使用24awg銅芯雙絞電話電纜（線徑為0.51mm）,線間旁 路電容為52. 5pf/m,終端負載電阻為100歐時所得出。（曲線引自gb11014-89 附錄a） o由圖中可知，當數據信號速率降低到90kbit/s以下吋，假定最大允 許的信號損失為6dbv時，則電纜長度可達1200m。實際上，圖中的曲線是很保 守的，在實際使用時是完全可以取得比它大的電纜長度。10k100kim1omdata raie - bits/s10 k-13311. hldnuj31x1434k1k圖一電纜長度與

5、信號速率的關系曲線對于總線上的連接點的問題，根據規(guī)定，每個標準rs-485接口的輸入阻抗 為$12kq,相應的標準驅動節(jié)點數為32。為適應更多節(jié)點的通信場合，有些芯 片的輸入阻抗設計成1/2負載（24kq）、1/4負載（248kq）、其至1/8負 載（$96kq）,和應的節(jié)點數可增加到64、128和256。下表為一些常見芯片的可連接節(jié)點數。節(jié)點數型號32sn75176, sn75276, sn75179, sn75180, max485, max488, max49064sn75lbc184128max487, max1487256max1482, max1483, max3080max308

6、9建筑資料下載就在筑龍網這樣rs-485接口在總線上允許連接多達256個收發(fā)器。即具有多站能力， 便于我們方便的利用單一的rs-485接口方便地建立起連接若干個現(xiàn)場控制子系 統(tǒng)的網絡。以暖通空調系統(tǒng)典型的溫控來說，每個節(jié)點現(xiàn)場控制器，可掛接多片溫度傳 感器，以實現(xiàn)多點溫度監(jiān)測，距離在2050嘰 從監(jiān)控范圍和監(jiān)控對象來說，足 以滿足一般小小型暖通空調監(jiān)控系統(tǒng)的要求。對于更大范帀的系統(tǒng)來說，也可通 過在rs-485總線加裝中繼器來實現(xiàn)。3系統(tǒng)軟件從系統(tǒng)軟件的設計來看，由組態(tài)軟件進行二次設計，一定程度上可以縮短開 發(fā)周期。目前樓宇設備控制組態(tài)軟件市場為johnson control z s, sim

7、ens, honey we 11等幾家公司所主宰。這些軟件功能豐富，借助其完善的樓宇自控硬件 設備，占有絕犬部分的市場份額。但存在著便件設備要求較高的問題，出于對內 嵌的設備驅動程序（i/o server）,及被處理數據結構等原因的考慮，一般需要 配用其專用的網絡設備。而且它的一些核心技術封裝在模塊中，非廠家專業(yè)人員 很難進行維護、調試。對于大量的中小型空調系統(tǒng)來說，其價格成本也較高。所以借鑒組態(tài)軟件而向對彖的設計思想，以實際系統(tǒng)屮與齊硬件直接相關的 各控制量為對象名，作為系統(tǒng)設計的核心。軟件系統(tǒng)則以與控制量映射的對象名 作為各種操作的對象，通過對對象名的屬性和值進行定義、賦值來實現(xiàn)硬件系統(tǒng)

8、的狀態(tài)變化。在此核心思想的基礎上，以windows為平臺，vc+作為開發(fā)工具，建立cobjcctname（對彖名信息類），包括ai型、a0型、di型、do型四類，每個 類中包括控制量的屬性和相關信息；ctreeview （樹形顯示類）,幫助建立系 統(tǒng)結構；ccomm（串行通信類），實現(xiàn)rs-485總線上多機系統(tǒng)之間的通信功能， 包括創(chuàng)建、初始化、讀寫、關閉等操作；codbcrecord（數據記錄類），實現(xiàn)重 要運行參數的保存，及相關查詢更新操作；calarmerror（故障記錄報警類）， 對參數值超過設定上下限的現(xiàn)場運行狀況進行提示。整個軟件系統(tǒng)則分為三個功能模塊：設置模塊，定義各皺件地址，1

9、0 口 對象名等；界面模塊，建立人機對話界面；后臺模塊，控制硬件采集、傳輸 現(xiàn)場數據，及相關操作。建筑資料下載就在筑龍網由于該軟件系統(tǒng)基于而向對彖的設計思想，使得它的穩(wěn)定、高效、及維護、擴展等性能得到了保證。4控制算法對于中央空調監(jiān)控系統(tǒng)來說，傳統(tǒng)的控制器多為pid控制算法。即，以設定值w與實際輸出值y構成的控制偏差c (e=w-y)的比例,積分，微分通過線性組合構成控制量式中:心是比例系數,為積分時間,td為微分時間。在控制器中改寫成并分形式，在采樣時刻tht(t為采樣周期)時:采用增量形式：這樣只要保存近兩個控制周期的輸出值5、ut，和近三個控制周期的偏差 ci、ci-i> ci-2

10、就可以了。由于具有積分壞節(jié)，pid控制器叮消除穩(wěn)態(tài)誤差，在工作點附近有較好的穩(wěn) 態(tài)精度。但對于空調系統(tǒng)特有的人慣性、純滯后、時變等特點，單純的pid調節(jié), 會存在積分飽和現(xiàn)象，使系統(tǒng)超調較大，延長了過渡過程。而如果簡單的采用高 p1d系數，雖然可以縮短過渡過程，但容易使控制失穩(wěn)，而導致室溫振蕩。所以，利用雙回路控制，在較大偏差下利用模糊控制，屏蔽積分作用，實時 整定pid系數，以改善系統(tǒng)動態(tài)性能，成為高精度空調控制系統(tǒng)的考慮。信號處 理流程如圖二所示。首先，確定控制規(guī)則：if ej and £ then k其屮cj、ej為誤差c、謀差變化率q的模糊變量集合，k為比例 控制系數心、積分控制系數k“和微分控制系數心的集合。然后，建立模糊變量集合和模糊控制規(guī)則表，以明確輸岀的模糊量。建筑資料下載就在筑龍網5結論隨著社會經濟的發(fā)展，空調系統(tǒng)的舒適性和節(jié)能性對系統(tǒng)的控制提出了更高 的要求。計算機及網絡技術的發(fā)展已經逐步要求或被要求進入暖通行業(yè)，對這方而內 容的研究必將促進暖通行業(yè)新的發(fā)展。參考文獻1王學慧微機模糊控制理論及其應用北京：電了工業(yè)出版社，19872