贝加莱 利用WebAcceess 实现空调系统远程监控

         空调系统实时监控是智能建筑中楼宇自控系统(BAS) 的重要组成部分之一。而通过互联网和局域网实现对空调系统远程监控及维护管理, 是实现BMS (Building management system ) 的发展方向[ 1, 2 ]。在基于实验室平台上研究开发的智能建筑自动化系统, 利用网际组态软件WebAccess 实现了基于Internet/Intranet 的远程监控和维护管理。空调系统是该项目的一个主要子系统, 本文主要介绍利用网际组态软件WebAccess 实现空调系统远程监控的方法。

1　网际组态软件
          WebAccess 是一种基于IE 浏览器的网络化组态软件, 网际组态软件WebAccess 不仅具有强大的组态功能, 而且突破了传统组态软件开发的网络技术瓶颈。其最大特点是全部的工程制作、数据库设置、图面建立和软件管理都可以通过一个标准的网页浏览器完成, 提供远程诊断维护功能和免费无限客户端[3]。WebAccess 主要由3 部分组成。
1. 1　工程节点
          作为集中的数据库和Web 服务器, 提供客户端和监控节点间的初始连接, 并提供工程管理员功能,以创建I/O 数据库、报警和图形等。
1. 2　监控节点(Node)
          它是一个远程PC, 使用WebAccess 支持的驱动程序与自动化设备连接并通信。WebAccess 监控节点软件提供管理控制和数据采集(SCADA ) 功能, 包括通讯驱动程序(Modbus、OPC、其它PLC、I/O、过程控制、自动化设备、DCS 和DDC)、报告和趋势记录实时数据、报警和报警记录及安全和事件记录。
1. 3　客户端(Client)
          它是一个插件程序, 运行与浏览器有关。Client 实际上是一种人机界面(HMI) 软件, 它提供实时的数据显示、动画、趋势、报警和报告等功能。WebAccess 客户端使用TCP/IP 协议通过因特网或局域网和监控节点连接。此外WebAccess 除了具有一般组态软件所具有的常用的绘图、建点、动画、数据显示、趋势图、事件报警、记录和报表等功能外, 还具有以下特点: ① 通过网络实现远程建构、修改图形及数据库; ② 先进的数据库架构, 使用户既可以先设定硬件, 亦可以先绘图形, 高效、灵活、方便; ③ 多工非同步建构功能, 允许多用户同时建构数据库, 完全具备网络多用户功能; ④ 多叠式网络安全结构(防火墙+ 内建安全系统) , 保护用户数据安全; ⑤ 与AutoCAD 相容的矢量绘图方式, 易于掌握应用, 并且可直接导人AutoCAD 的DXF 文件; ⑥ 强大的动画功能, 可以任意设定动画的移动路径和转动中心, 而且动画设定具有层概念、特色图库及简易TCL 脚本, 在不同的浏览器上都能发挥功能。

2　空调系统远程监控的主要内容及要求
         本文中的暖通空调系统是把工程中常用的系统形式与智能建筑实验室的实际系统相结合, 由全空气一次回风系统、风机盘管系统、风冷热泵机组系统和排风兼排烟系统4 个子系统组成。其中, 风冷热泵机组为一次回风系统; 风机盘管系统提供冷热源; 排风排烟系统平时用于换气, 火灾时兼做排烟系统。一次回风空调系统运程监控的主要内容有: ① 机组启停控制; ② 冷热工况转换; ③ 室内温度设定、显示,设定空调房间的设计温度及显示空调房间的实际温度; ④ 系统运行状态监视, 主要显示空调机组(风机)、过滤网及二通阀工作状态; ⑤ 空调机组(风机)、过滤网及二通阀故障时发出故障报警信息[4,5]。
以上内容均要求能够通过互联网和局域网的客户端PC 实现远程监控, 其中, 控制内容部分非授权用户不允许控制。

3　远程监控的网络构架及实现方法
3. 1　空调系统的控制方法
          智能建筑自动化系统采用可编程计算机控制器, 其中暖通空调子系统采用一个PCC 分站带4 个子系统丛站(扩展模式) , 一次回风空调系统由其中的一个丛站控制[6]。各分站及丛站之间采用CAN 网标准物理接口, 控制网络拓扑图如图1 所示。

         将空调控制系统中各检测点和控制点及管理站相互连接的方式称为拓扑结构, 在计算机网络技术中常用的拓扑结构有多种。
         通过综合分析空调控制系统对通讯网络的要求和各种网络拓扑结构的特点, 本文中的暖通空调系统构为智能建筑中空调控制系统的基本结构, 它采用了树形和总线形混合拓扑结构。该结构具有层次清楚、可靠性高及成本低的优点, 在通用软件平台下, 可以实现各种复杂的控制规律和高级能量调配控制管理, 记录、分析历史运行数据, 预测空调负荷等。不仅提高了空调系统的管理水平, 还通过新的控制技术改变传统的运行方式, 使系统节约大量的电能, 具有显著的经济和社会效益。
3. 2　监控网络基本构架
        本文利用网际组态软件W ebA ccess 实现远程监控, 其一次回风空调系统远程监控的网络构架, 如图2 所示。

1. 电动风门　2. 过滤器　3. 表冷器　4. 风机 5. 风压差开关　6. 电动二通阀　7. 温度传感器
图3　一次回风系统控制原理图

(4) 设计工作画面, 包括与现场系统相对应的动画, 动画制作中的实时控制部分将占用WebA- ccess提供的I/O 点, 如果仅仅是做没有现场设备的演示动画, 则动画中使用的点就是WebAccess 提供的本地点。在WebAccess 提供的点中, I/O 点的数量和本地点的数量是相同的。
(5) 由于W ebAccess 提供的I/O 点是有限的, 所以在实时控制的动画中, 对应I/O 点的控制点需要合理分配使用。考虑到系统的扩充, 通常系统中的点数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 点, 在不加限定时均可读可写, 容易实现现场和远程控制的对等控制关系, 并且可以节约宝贵的点数。
(6) 实现各个点的动画连接和添加脚本语句, 将完成的动画画面与对应的IöO 点或本地点连接起来。在动画的实现方面,WebAccess 提供最基本的动画程序, 如果实现的动画比较复杂, 那么WebAccess 还支持TCL 脚本, 并提供强大的函数库供用户自行编程。
(7) 将做好的画面保存到磁盘后(DRW 和BGR 2 种文件格式) , 通过网络下载到Node 节点并启动该节点, 然后进入实时监控界面, 在成功登录后即可通过计算机网络对系统调试、修改程序, 直到实现整个动画与现场设备协调工作为止。
3. 4　一次回风空调系统远程监控的具体实现
        根据以上方法, 建立暖通空调监控节点[7] , 定义一次回风空调系统单元等内容, 从而实现远程监控, 如图4 所示。

4　结束语
        基于Internet/Intranet 的空调系统远程监控[8]、维护及管理, 作为智能建筑自动化系统课题内容之一, 已经完成调试工作, 利用网际组态软件W ebA ccess 实现了即定目标。作为优秀的网际组态软件WebAccess, 以其优异、强大的功能发挥重要作用, 是实现BMS 的未来方向。本课题所完成的系统和实现方法不仅对智能建筑教学起到积极的指导作用, 同时也对工程实践有着一定的借鉴意义。