暖通空调数据采集与监控系统的几点想法精

1、暖通空调数据采集与监控系统的几点想法(1)本文就目前流行的楼宇自动化技术，谈了几点关于暖通空调监控系统应用的实际问题。RS-485技术在控制网络中的应用；利用 VC技术自编监控软件；模糊 控制与 PID 算法的结合应用。关键词： RS485 面向对象 PID 模糊控制1 前言21 世纪信息化的时代已经到来，以网络通讯和计算机技术为背景的建筑智能化 正是顺应这一时代潮流的必然趋势。作为智能建筑3A系统之一的楼宇自动化系统(BAS对大楼的水电暖通等机电设备进行集中的监控和管理已日益成为现代 建筑中必不可少的配置。下面就其中暖通空调系统的监控谈几点看法。2 RS485网络中央空调系统管理复杂，运行工

2、况多变，是建筑物能耗大户。为此，实施BA系统一般将空调系统作为监控的重点，往往投入 60以上的监控点和超过水电监 控投资总和的投入。但是不同厂商提供了不同功能的产品和系统，采用不同的通信协议，致使它们 之间依靠网关和大量软件的互联成为高成本、低性能的解决方案。从资源的利 用，系统的设计、调试、扩张、更新、维护等方面来看，都给业主带来不利。因此，目前BAS发展的技术趋势是现场总线技术(FCS。美国Echelon公司于 1990年12月推出的Lon works技术正是采用了 FCS技术，这是一种开放系统的 通用总线。它的技术核心是神经元芯片( Neuron Chip )和 LonTalk 协议。但

3、对 于中小型的监控系统，全面采用 Lonworks 技术，并不具有技术优势和完善的工 程实现。部分采用或支持现场总线技术的产品在目前大量的中小型系统中更具 有应用性。以控制网络而言， LonTalk 总线在理论上可以组成任意拓扑结构的网络。这种 布线设计的随意性，如果运用不当，在工程实践中仍然是有技术风险的，并可 能造成系统投资的增加。所以，中小型工程推荐运用基于RS-485总线的控制网 络。该技术抗噪声干扰性好，广泛应用于过程控制领域，技术成熟，实现成本 也较低。在使用 RS-485 接口的总线时，对于特定的传输线路，从发生器到负载，其数据 信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速率的函数，

4、这个长度数据主是受 信号失真及噪声等影响所限制，两者成反比。图一所示的最大电缆长度与信号速率的关系曲线是使用24AW銅芯双绞电话电缆（线径为0.51mm，线间旁路 电容为52.5PF/M，终端负载电阻为100欧时所得出。（曲线引自 GB11014-89 附录A）。由图中可知，当数据信号速率降低到90Kbit/S以下时，假定最大允许的信号损失为6dBV时，则电缆长度可达1200m实际上，图中的曲线是很 保守的，在实际使用时是完全可以取得比它大的电缆长度。图一 电缆长度与信号速率的关系曲线对于总线上的连接点的问题，根据规定，每个标准RS-485接口的输入阻抗为 12k Q ,相应的标准驱动节点数为

5、32。为适应更多节点的通信场合，有些芯 片的输入阻抗设计成1/2负载（24kQ）、1/4负载（48kQ ）、甚至1/8 负载（96kQ）,相应的节点数可增加到 64、128和256。下表为一些常见芯片的可连接节点数。节点数型号32SN75176， SN75276， SN75179， SN75180， MAX48，5 MAX48，8 MAX490SN75LBC184128MAX48，7 MAX1487256MAX1482 MAX1483 MAX308& MAX3089这样RS-485接口在总线上允许连接多达256个收发器。即具有多站能力,便于 我们方便的利用单一的RS-485接口方便地建立起连接

6、若干个现场控制子系统的 网络。以暖通空调系统典型的温控来说，每个节点现场控制器，可挂接多片温度传感 器，以实现多点温度监测，距离在 2050m从监控范围和监控对象来说，足以 满足一般中小型暖通空调监控系统的求。对于更大范围的系统来说，也可通过 在RS-485总线加装中继器来实现。3 系统软件从系统软件的设计来看，由组态软件进行二次设计，一定程度上可以缩短开发 周期。目前楼宇设备控制组态软件市场为 Joh nson Con trols, Sime ns,Honeywell 等几家公司所主宰。这些软件功能丰富，借助其完善的楼宇自控硬 件设备，占有绝大部分的市场份额。但存在着硬件设备求较高的问题，出

7、于对 内嵌的设备驱动程序( I/O Server ),及被处理数据结构等原因的考虑，一般需 配用其专用的网络设备。而且它的一些核心技术封装在模块中，非厂家专业人 员很难进行维护、调试。对于大量的中小型空调系统来说，其价格成本也较 所以借鉴组态软件面向对象的设计思想，以实际系统中与各硬件直接相关的各 控制量为对象名，作为系统设计的核心。软件系统则以与控制量映射的对象名 作为各种操作的对象，通过对对象名的属性和值进行定义、赋值来实现硬件系 统的状态变化。在此核心思想的基础上，以 Windows为平台，VC作为开发工具，建立CobjectName（对象名信息类），包括AI型、A0型、DI型、DO型四

8、类，每一 个类中包括控制量的属性和相关信息； CtreeView （树形显示类），帮助建立 系统结构；Ccomm串行通信类），实现RS-485总线上多机系统之间的通信功 能，包括创建、初始化、读写、关闭等操作；CODBCRecor数据记录类），实现重运行参数的保存，及相关查询更新操作；CalarmError（故障记录报警类），对参数值超过设定上下限的现场运行状况进行提示。整个软件系统则分为三个功能模块：设置模块，定义各硬件地址，IO 口对象名等；界面模块，建立人机对话界面；后台模块，控制硬件采集、传输现 场数据，及相关操作。由于该软件系统基于面向对象的设计思想，使得它的稳定、高效、及维护、扩

9、展等性能得到了保证。摘 本文就目前流行的楼宇自动化技术，谈了几点关于暖通空调监控系统应用的 实际问题。RS-485技术在控制网络本篇论文是由3COM文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站 的，论文版权属原作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习之用，否 者后果自负，如果此文侵犯您的合法权益，请联系我们。4控制算法对于中央空调监控系统来说，传统的控制器多为PID控制算法。即，以设定值w与实际输出值 y 构成的控制偏差 e（e=w-y） 的比例，积分，微分通过线性组合构成控制 量 式中：Kp是比例系数，Ti为积分时间，Td为微分时间 在控制器中改写成差分形式，在采样时刻 t=iT(T

10、为采样周期 ) 时：采用增量形式：这样只保存近两个控制周期的输出值 ui 、ui-1 ，和近三个控制周期的偏差 ei 、ei- 1、 ei-2 就可以了。由于具有积分环节， PID 控制器可消除稳态误差，在工作点附近有较好的稳态 精度。但对于空调系统特有的大惯性、纯滞后、时变等特点，单纯的 PID 调 节，会存在积分饱和现象，使系统超调较大，延长了过渡过程。而如果简单的 采用高 PID 系数，虽然可以缩短过渡过程，但容易使控制失稳，而导致室温振 荡。所以，利用双回路控制，在较大偏差下利用模糊控制，屏蔽积分作用，实时整 定 PID 系数，以改善系统动态性能，成为高精度空调控制系统的考虑。信号处 理流程如图二所示。首先，确定控制规则：IF ei AND THEN K其中 ei ei为误差e、误差变化率0的模糊变量集合， K为比例控 制系数&、积分控制系数K、和微分控制系数Kd的集合。然后，建立模糊变量集合和模糊控制规则表，以明确输出的模糊量。5 结论随着社会经济的发展，空调系统的舒适性和节能性对系统的控制提出了更高的 求。计算机及网络技术的发展已经逐步求或被求进入暖通行业，对这方面内容的研 究必将促进暖通行业新的发展。参考文献1 王学慧 微机模糊控制理论及其应用 . 北京: 电子工业出版社 ,19872 江亿