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建筑智能化的自动控制实现方式研究

来源:华盛论文网 发表时间:2019-01-30 10:22 隶属于:工业论文 浏览次数:

摘要 文章首先简要阐述了智能建筑自动控制的作用和目的,在此基础上对智能建筑自动控制的实现方式进行论述。期望通过本文的研究能够对促进智能建筑的发展有所帮助。

  摘 要:文章首先简要阐述了智能建筑自动控制的作用和目的,在此基础上对智能建筑自动控制的实现方式进行论述。期望通过本文的研究能够对促进智能建筑的发展有所帮助。

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  关键词:智能建筑;自动控制;系统设计

  1智能建筑自动控制的作用和目的

  1.1作用

  对于智能建筑而言,通过自动化控制系统能够对建筑中所有机电设备,如空调、供配电、照明、电梯以及给排水等系统,进行集中监控,由此可进一步提升建筑的管理水平,有助于设备故障率的降低,从而大幅度减少运维成本。在智能建筑中,自动化控制系统的运用,可以实现对建筑内部设备及环境的监测、控制和管理,在此基础上,可以为建筑使用者营造出一个更加安全和舒适的环境,通过设备运行状态的优化调整,可以使运营成本有所降低,有助于经济效益的提高。智能建筑的自动化控制系统几乎涵盖了建筑中绝大多数的设备和系统,如电力、照明、通风、空调、消防、给排水等等,它是整个智能建筑中涉及面最广的系统之一,其设计水平高低,直接关系到智能建筑各项功能的实现。因此,必须对自动化控制系统的设计予以重视[1]。

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  1.2目的

  自动化监控系统是智能建筑的重要组成部分之一,其担负着对建筑内机电设备的监测和控制任务,在智能建筑中,设计自动化控制系统的主要目的是通过对建筑中各类机电设备运行状态的分析、处理和判断,并以最优的控制手段,对相关系统和设备进行监测、控制和管理,从而使其能够保持安全、稳定的运行状态,由此除了能够降低建筑能耗之外,还能减少管理费用,有助于提升智能建筑的现代化管理和服务水平。

  2智能建筑自动控制的实现方式

  2.1系统架构

  对于智能建筑而言,自动化控制系统的运行可靠性至关重要,如果系统出现故障,会对整个智能建筑的使用功能造成巨大的影响。基于此点,本文在对自动化控制系统进行设计的过程中,采用了三级集散控制架构,它集成了计算机、通信和控制技术,对智能建筑进行集中管理,借助场控级、监控级和管理级,实现对单个机电设备的控制和运行状态的监测。

  2.1.1场控级。现场控制直接与安装在不同位置的设备进行可靠连接,如执行器、传感器等,以此来实现单机控制,其核心是现场控制器。场控级应当具备如下功能:数据采集、数字化控制、设备检测、系统诊断、安全操作等[2]。

  2.1.2监控级。主要是对系统的各单元进行监视,具体包括如下内容:系统的运行参数及运行状态、制定记录报表(针对被控对象)、异常报警提示和故障显示等等;操作站给使用者提供了一个较为简洁的界面,所有操作请求均可通过网络通信传给监控站,当监控站接收到操作站发出的信息之后,便会执行具体的操作;监控层需要采用工控机作为监控级计算机,这样可以提升硬件的可靠性。

  2.1.3管理级。主要是对各个子系统进行协调和管理,通过该层,能够将系统当成管理信息系统中的一个节点使用,从而把现场设备的监控与管理一并纳入到企业网当中,与管理信息有效地结合起来,由此可使信息系统最优化,有助于经济效益的提升。

  2.2系统硬件设计

  在自动化控制系统的设计中,硬件设备的选型是关键环节,直接关系到系统的运行可靠性,为此,必须对该环节予以足够的重视。由于目前智能化控制产品的种类较为繁杂,在设计时,应进行详细的分析与筛选,选用了国内某知名大品牌的工控机作为主机,组态软件选用的是的IFIX5.0,数据库为SQLServer。该系统的监控平台与DDC之间的数据传输借助以太网和TCP/IP协议实现,监控平台采用的是星型网络拓扑结构。其中网络底层采用的通信协议为RS-485Modbus,并以相关的通信模块与信息采集元件进行连接,将采集到的现场数据经过转化后传输给DDCXL100,它与系统的监控平台通过以太网进行连接。该平台能够对现场控制器的运行状态进行实时监测,并对相关数据进行自动处理与存储,为操作人员提供具体的操作步骤,并为管理人员提供经过整理之后的数据信息,如果出现异常问题,系统会自行发出告警信号。

  2.2.1现场控制器。这是系统硬件的关键组成部分,它与被控设备直接相连,主要负责数据采集和控制,虽然集散控制系统和现场控制单元的名称有所区别,但它们的结构却基本一致,全部都是由装设机柜内的标准化控制模块构成,可按系统要求配置成不同规模的场控单元。现场控制器能够对设备的运行进行单独控制,并按照各自参数运行相应的控制算法[3]。本次设计中,现场控制器选用的是DDC,控制逻辑全部来自于微信号处理器。当控制器接收到传感器、仪器仪表发出的信号后,软件程序会对这些信号进行自动处理,并将处理后的信号输出给外部设备进行执行,从而实现阀门或风门的启闭、设备的启闭,也可按照相关的程序指令完成复杂的动作。DDC是整个控制系统的核心,它通过AI/DI对数据进行实时采集,当采集到模拟量信号后,会将之转化为数字信号,这样计算机便可直接对这部分信号进行处理,依据特定的控制规律进行运算,并发出控制指令,将信号转换为模拟信号传给控制器,对现场设备的运行进行控制。

  2.2.2串行设备服务器。这是一种基于嵌入式技术制造出来的设备,其能够完成串行通信协议的转换,由此可对以太网资源进行充分利用,对数据进行传输与管理,其特点是可控范围广、造价低。在串行设备服务器的选型上,本次设计采用了国内某知名品牌的ADAM-4570两端口设备,它具备自动检测和访问控制等功能,可用该服务器对网络与串行设备进行连接,经过驱动后,便可利用IFIX与串行设备进行通讯[4]。

  2.2.3其它设备选择。①传感器。为便于空调系统的后续建模调整,选用了集成式温湿度传感器,其传感芯片为贴片型,主要特点是可靠性高、组态灵活、扩展性好、分散布置等。②UPS。由于工控机需要保持24h不间断运行,所以需要供电稳定可靠,故此采用了UPS,其最主要的作用是提供不间断的电力供应,保证负载运行的安全性[5]。

  2.3系统软件的实现

  2.3.1软件配置。中央控制室的操作系统为WindowsXP,监控系统的组态软件为IFIX5.0,数据库软件为SQLServer2008。IFIX组态软件的配置文件为SCU,当SCU程序启动后,本地节点名可设置为FIX1,当前文件为组态文件,随后通过对SCADA的设置,可确定IFIX获得数据的方式,在组态窗口启动SCADA,I/O驱动器选择OPC,即以该方式对数据进行实时获取。

  2.2.2IFIX与DDC通信的实现。想要实现两者的通信,必须设置好DDC的相关模块,这既是前提也是基础,利用以太网将DDC与上位PC机进行连接,并对系统进行配置,再建立DB数据块,随后插入一个DataBlock,将之命名为DB1,打开后在其中建立数组,作为通信数据源,由此便可实现两者的通信。

  结语

  综上所述,本文设计的自动化控制系统已在某智能建筑中得到了应用,系统运行稳定、可靠,未出现较大的故障问题。自该系统应用后,使智能建筑内部的机电设备得到了有效的控制,由此可见,该系统具有一定的推广使用价值。

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