Wonderware 软件在楼宇自控系统中的应用

发布时间：2007-01-03 作者：于广洋，张华平，江苏沙钢集团焦化厂

　　楼宇自动控制系统（BMS）是实现楼宇恒温、恒湿、恒压（变频）自动控制，实现冷冻水、冷却水、热水、锅炉系统、柴油供应系统、消防水系统、UPS系统、VAV（变风量控制器）系统等在BMS室的远程监控的系统，为此，本文介绍的楼宇自动控制系统项目采用了美国Wonderware公司的InTouch产品，以及法国施耐德PLC产品，组建了一个性能稳定可靠的控制系统。楼宇自动控制系统是建筑智能的重要组成部分，将对整座建筑的空调系统、新风机组、制冷机组、冷却塔、风机盘管、水箱水位、照明回路等系统进行信号采集和控制，实现大厦设备管理自动化，起到集中管理、分散控制、节约能耗的作用。
　　控制系统（BMS）构成
　　根据楼宇控制要求和现场的实际情况，经过严格的技术经济论证，采用Schneider Premium系列PLC以及Mementum I/O构成楼宇自动控制系统。整个控制系统由4个PLC站构成，实现现场I/O信号采集、回路控制、联锁顺序控制等。操作员站负责设备运行的状态监控、信息处理、打印、系统起停命令发送、回路调节、设定值给定等功能。工程师站负责整个系统软件的开发和维护，操作员站/工程师站安装Wonderware公司的Intouch监控软件。
　　BMS系统监控的设备如下：
　　■一、二、三、四层空调系统
　　■冷冻水、冷却水循环系统
　　■热水系统
　　■锅炉系统
　　■发电机、柴油消防泵、锅炉柴油供应系统
　　■压缩空气系统
　　■消防供水系统
　　■一、二、三层UPS系统
　　■一、二、三、四层VAV系统
　　BMS系统运行
　　根据用户的控制要求，开发人员开发了适合系统运行的监控软件。经过调试，BMS系统现已成功运行。它满足了用户对BMS系统的控制要求和功能要求，实现了对楼宇恒温、恒湿、恒压（变频）自动控制，实现了冷冻水、冷却水、热水、锅炉系统、柴油供应系统、消防水系统、UPS系统、VAV（变风量控制器）系统等远程监控。现BMS系统已经通过用户验收。
　　人机界面系统的实现
　　InTouch是开发基于Microsoft Windows 人机接口应用程序的工具软件，包括Window Maker面向对象开发环境和Window Viewer运行环境两大部分。InTouch 不仅可以充分利用Windows的各种功能，包括键的使用、粘贴板、动态数据交换（DDE）、对象嵌入和连接（OLE）、图形及联网等，而且使用方便简单，易于开发出多种功能强大，能适应不同应用环境的应用程序，所以已被广泛应用在食品加工、石油和天然气管道、汽车、化工、造纸和运输管理等行业部门。
　　本系统中采用了Microsoft WindowsXP＋SP2操作系统软件，该系统真正实现了综合监控，完成对各控制器通讯及管理。为了充分发挥InTouch产品的优势，开发人员利用向导制作了满足要求的人机界面，实现了图形方式显示每台设备的系统图，如：冷水机组、水泵、空调机组等。并充分使用产品的丰富的动画连接功能，使得画面直接反映了该楼宇系统的各参数，各种现场设备的相关信息，在楼控中央控制计算机上可以随时根据需要进行信息修改。为便于分析与管理，楼控中央控制计算机可显示所有测量点如温度、流量、压力、压差等动态趋势图，可监视各设备的工作状态和故障报警。一旦有报警发生，现场控制器将做好保护动作，同时在屏幕上显示出报警位置和性质，以提醒工作人员及时处理。

　　系统通讯
　　InTouch使用Microsoft的“动态数据交换”（简称DDE）、FastDDE、NetDDE以及Wonderware SuiteLink协议与其他的Windows程序、Wonderware IO Server以及同现实世界进行通信的第三方“IO Server”程序进行通信。
　　本系统采用了MODBUS TCP的协议将设备与InTouch连接起来。
　　为何使用Modbus/TCP协议? 因为Modbus/TCP是：
　　■公开的协议，免收许可费用
　　■被SCADA和HMI软件广为支持
　　■简单易用
　　■易于集成不同的设备
　　■开发成本低
　　■广泛的知识资源支持
　　Modbus协议原为美国Modicon公司PLC产品通信协议，由于其使用十分广泛，1998年施耐德公司又推出了新一代基于TCP/IP以太网的Modbus TCP，目的是满足用户和市场的进一步要求。
　　Modbus TCP是第一家采用TCP/IP以太网用于工业自动化领域的标准协议，是至今唯一获得IANA赋予TCP端口的自动化通讯协议。我们知道：因特网上前1000个端口都分配给著名的、公开的通讯协议，如：80号口分配给了著名的HTTP（超文本传输协议），供因特网浏览器使用。这说明：Modbus TCP是标准的、开放的、免费的通讯协议，这也秉承了施耐德公司的一贯做法，为用户提供了新的选择。
　　Modbus TCP/IP基本上用简单方式将Modbus帧嵌入TCP帧，是一种面向连接的传送，它需要响应。在TCP帧中使用开放的Modbus提供了一种系统规模可伸缩的方案。Modbus TCP的应用层还是采用Modbus协议，简单高效；传输层使用TCP协议，并使用TCP502号口，用户使用方便，连接可靠；网络层采用IP协议，因为因特网就使用这个协议寻址，故ModbusTCP不但可以在局域网使用，还可以在广域网和因特网上使用。
　　目前的Modbus TCP以太网的速度为10M/100M位/秒，具有侦错能力强、数据传输量大、实时性好、开放性好等特点。本系统使用后，总体性能非常理想，数据实时效果完全满足客户需求。为进一步树立产品的形象建立了更好的基础。
　　结论
　　实践证明，采用Schneider Premium系列PLC以及Mementum I/O构成楼宇控制系统是可行的，在技术经济上是合理的，完全能够满足楼宇控制的功能要求。