基于PLC和力控组态软件的中央空调监控系统设计

何志华

摘要：智能建筑中采用中央空调监控系统对楼宇内部温度进行控制，以往的控制方法已不适应新时代的要求，中央空调的监控系统由组态软件结合控制器所代替。文章从力控组态软件出发，对中央空调监控系统的组成部件及功能进行了分析，探讨了基于可编程逻辑控制器与力控组态软件下的中央空调监控系统设计。

关键词：可编程逻辑控制器；力控组态软件；中央空调监控；系统设计

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）15-0024-02

1 力控组态软件介绍

力控组态软件是由国内某科技公司研发出的监控组态软件，运用功能框图建立组态界面，主要是用于收集现场数据，对整个操作过程进行控制，以便实现系统稳定运行的目的。力控组态软件具有研发简便、可行性强、数据库强大、高性能、及时等特点，其功能比较强大，具体可表现为报警功能、信息处理功能、离线信息存储、数据恢复功能、报表设计灵活、操作图层多等。

力控组态软件的监控系统各项控制功能由主控制生成器完成，其主控制器由多个功能块组成，例如程序控制功能块、数学运算功能块、逻辑功能块、控制算法功能块、变量功能块等基本功能块，控制生成器工作界面可见下图1。

多个功能块如上图左侧所示，右侧为PID控制回路，由一个可编程逻辑控制模块与两个变量功能块组成，组态工具可对现场数据进行采集并作分析、处理，保证自动控制系统监控方式的灵活性，操作界面简单便于用户使用。本次试验的组态软件应用语言为C++语言，以便实现监控系统的功能性与可行性，组态软件可与多项硬件设备连接起来，采用通信接口结合可编程逻辑控制器，完成系统间的信息交流与互换，保证计算机系统与控制器的硬件接口，实现监控系统的集成。

2 中央空调监控系统的组成部件及功能

随着科技与时代的进步，计算机技术随之得到大力发展，使硬件成本得到减少，其功能性得到增强，在生产控制系统中得到大量的使用。DCS是一项多技术集成的控制系统，其中涉及到计算机、控制、通信网络等技术的融合，其结构也相对合理，功能性更高，运用计算机可实现现场数据收集、实时监控等，保证生产效率与质量的提高。采用组态工具中的图像编辑功能，便于完成系统功能的模块化组态，满足了多环境下的控制要求及算法，保证控制系统安全的运行与调试。集散控制系统还可对现场过程进行记录，运用网络将数据上传至控制中心，便于计算机对其作出处理与控制，计算机控制系统组成结构图可见下图2。

下面是计算机控制系统的主要功能，当图形界面的处理完成后，上位监控主机就可显示出实时的现场数据并将其进行存储，随之建立起存档记录，运用组态系统远程控制现场控制系统，对现场进行实时监控和参数调节。现场控制器即可编程逻辑控制器，其主要用于现场数据收集与控制，采用串行通讯总线与主机建立信号交换，将收集的现场数据传送至上位监控主机，并接收下达的控制指令。

控制系统的传感器可分为温度传感器、CO2浓度传感器、湿度传感器，可对现场数据进行测量，并上传给现场控制器，其测试信号是模拟量数据，因此，还需经A/D转换模块转化，才能将现场数据传输给现场控

制器。

现场被控对象有制循环水泵、风机启停控制、风阀开度、水阀开度等，开关型控制可连接现场控制器，模拟性控制的控制信息需要经D/A转换模块转换为电信号，再由执行器对信号大小进行判断，才能对其作出

处理。

3 中央空调监控系统设计

中央空调监控系统由变量定义、系统界面、数据库连接、通信模块设计这四个部分组成，首先要对其系统界面进行设计，由于监控界面窗口主要功能是为用户提供简便的监控操作，是整个监控系统的运行基础。监控系统界面可分为空调机风管系统窗口、主系统监控窗口、报表窗口、PID数据调节窗口，空调风管系统窗口界面可见下图3。

运用组态软件时需要对所有的变量进行定义，下面具体介绍了变量定义的操作流程。首先在浏览器树型目录中找到数据词典，选中并新建图标，系统就会自动弹出变量属性对话框，其次根据实际需求对每一变量进行定义。为了保证数据的实时显示，通过动画连接，使界面图素、数据库变量形成对应关系，当监测界面显示出来后，运用图片仪表输入模拟显示值，选中输入的文字就可弹出动画连接对话框，找到模拟值输出并选中，实现数据库变量的动画连接。组态工具具有访问功能，可通过访问接口与外部数据库进行数据交换，其具体操作如下，在外部建立数据库，并将其保存在存储介质中，运用计算机系统监测面板中的管理工具建立数据源，然后在目录显示区中找到SQL访问管理器，选中并打开表格模板，在工程目录内容显示区建立图标，根据表格模板的对话框对需要的字段作定义，完成表格模板的新建，实现对数据库格式的定义。最后创建记录体、数据库表格，在数据库中新建所需格式的表格，修改后缀词，并将文件保存在存储介质中。

通讯模块有利于组态工具与现场控制器间的数据交换，当硬件连接完成后，可自行定义外部设施的各项变量，保证组态软件参数与现场控制器参数的相同，实现组态工具与外部设施的数据交流，如果通讯参数不相同，通讯连接则失败。

为了保证设计系统的安全有效，还需对其进行检验和改进，使监控系统更加合理与完善，在后期系统运行的过程中，通过不断的调试与试验，使其功能性更高，监控系统运行的可靠程度更高。后期监控系统的基本功能包括生成数据库、实时监控现场参数、控制风阀开度等，后期监控系统运行界面上可直接反映出现场过程的运行参数，例如房间入口温度、风口实时温度、房间出口温度、风阀的开度、空气处理设备出口温度等，由系统自动将收集的数据建立数据库，并对其进行处理和分析，根据监测实时的各项数据与历史数据进行分类存储，便于日后查询。监测系统可事先利用设计模块，对各风阀的开度进行调节，控制系统的传感器完成对现场数据的测量后，需经A/D转换模块转化并上传给现场控制器，与设定温度进行对比，计算出偏差率，根据预先设置的PID控制算法程序计算出控制量，然后根据控制量调节电动调节阀的开度，以便实现对水量的调整。

4 结语

综上所述，基于PLC和力控组态软件设计的中央空调监控系统，不仅可对监控现场各项参数进行控制，还可调节设备的运行状态，将各项测试参数直接反映在主控制界面中，以便操作人员实时了解到各设备的运行情况。此监控系统可实时检测和收集数据，还可对异常运行或非正常操作发出警告，并将警告历史信息记录下来，便于日后对系统进行调试。本系统考虑到后期运行设计了循环泵、阀门控制、变频联动控制、系统报表等多项功能，随着时代的发展，中央空调监控系统应用前景还会更加广泛。

参考文献

[1] 罗启平.基于PLC和力控组态软件的中央空调监控

系统设计[J].煤炭技术，2012，（2）.

[2] 岳子丰.空调机组节能优化控制策略研究[D].北

京林业大学，2013.

[3] 刘光平.中央空调监控实训系统的设计和实现

[J].自动化与仪器仪表，2013，（5）.