书库恒温恒湿机组远程监控系统设计

师宇腾，魏 蓓，周京华

（1.国家图书馆，北京100081；2.北方工业大学，北京100144）

书库恒温恒湿机组远程监控系统设计

师宇腾1，魏 蓓2，周京华2

（1.国家图书馆，北京100081；2.北方工业大学，北京100144）

国家图书馆四库全书书库恒温恒湿机组远程监控系统的建立，实现了对各恒温恒湿机组温湿度的实时显示和运行状态的实时监控，也能够实现对报警状态的显示、清除和记录及对温度、湿度的记录和查询。恒温恒湿机组监控系统运行稳定、操作方便，它的设计使用确保了恒温恒湿机组的高效、安全运行。

四库全书；恒温恒湿机组；监控系统

1 引言

国家图书馆所藏《四库全书》是现存唯一一套原架原函原书保存的四库全书版本，堪称国宝中的国宝。为满足四库全书特定温湿度的保存环境，国图配备了多台独立运行的恒温恒湿机组［1］。恒温恒湿机组远程监控系统的设计建立，能够实现机组的实时监控报警，提高了恒温恒湿系统运行的安全性和稳定性。

2恒温恒湿系统概述

四库全书书库恒温恒湿系统由多台水冷型恒温恒湿机组HJ34H-A组成，如图1所示为恒温恒湿机组示意图。机组采用地板送风、顶部回风的方式，冷源由室外冷却塔提供冷水并通过压缩机进一步降低温度，每台制冷量为37.5kW，热源由机组热水盘管提供，加湿方式为机组外置的电热加湿器，除湿以压缩机除湿为主，电加热为辅。

图1恒温恒湿机组

恒温恒湿机组控制选用S7-200系列CPU 224型PLC。该型号PLC有14路数字量输入、10路数字量输出，另配有扩展模拟量模块，型号为EM 235。控制范围包括风阀、风机、压缩机、电加热、电加湿以及风压、压缩机过流、压缩机超温等报警。

3恒温恒湿机组与组态王通讯原理与实现

3.1通讯网关PLC配置

通讯网关PLC的作用为:读取11台串联PLC的数据，并储存到指定位置；将指令写入对应地址的PLC变量中。

恒温恒湿机组的对应编号为:-120室为1号机组，-134室由北向南分别为2号、3号机组，-141室为4号机组，-133室由东向西分别为5-10号机组，-147室为11号机组。图2为恒温恒湿机组与上位机通讯的结构示意图，由图可知某对应编号PLC的设定地址、读指令存储地址、写指令存储地址以及其对应的标志位。

图2恒温恒湿机组与上位机通讯结构示意图

3.2文本显示器对通讯的影响

在每个恒温恒湿机组中，PLC控制器和文本显示器采用PPI协议通讯，其中文本显示器是主机。将PLC机组串联后，如果将文本显示器也加入到通讯网络，则该网络共有23台设备，其中主机有11台，这样的通讯设置会造成通讯紊乱或主机寻址错误等问题，也会造成通讯速度迟缓，甚至会造成通讯瘫痪。

将文本显示器单独连接到PLC外，使用三刀双掷开关将文本显示器和通讯输入分别接入到PLC，使每个PLC都可以有本地（与文本显示器通讯）和远程（与通讯网络连接）两个通讯状态，这样既解决了文本显示器接入对通讯网络的影响，又不影响必要情况下文本显示器的正常使用。

4监控系统设计与控制

4.1监控系统界面与程序设计

4.1.1变量设计

由于PLC都是通过通讯网关与上位机进行通讯，所以在上位机的组态软件中，只需定义读取通讯网关的对应变量即可。“I／O整型”变量为从通讯网关读取的实际点，“内存离散”变量为组态软件的模拟点。

4.1.2画面设计

根据不同场景和功能，监控系统包含登录首页面、主页面、操作页面（如图3所示）、实时趋势与历史曲线页面、报警页面等几个部分。

图3操作页面

4.1.3程序设计

当组态王与机组进行通讯时，应使用PLC-226做为网关与各个机组的PLC-224控制器进行通讯，它无法直接读取PLC-224的通讯状态。这就需要有一个通讯策略来实现对PLC-224通讯状态的监控［2］。图4为主页面通讯状态程序图。

图4主页面通讯状态程序图

该通讯策略为:强制把PLC-226某位数据置1，然后每次与PLC-224通讯时，PLC-224会将该位进行写0操作，然后定时读取该位数据，如果一定时长内其值为0，且未发生变化，则视为这段时间内通讯正常。

4.2监控系统对恒温恒湿机组的控制

4.2.1启动/停止控制

恒温恒湿监控系统能实现对各机组启动／停止的控制。用户在各机组控制页面中，通过运行指示灯观察该机组的运行状态，并通过点击指示按钮来实现对机组的启动／停止操作。由于机组在启动／停止时，都有风机延时动作保护时间，所以在监控系统远程控制中，也应相应增加延时保护倒计时设计，以使用户实现对机组更有效的控制。

4.2.2报警复位

恒温恒湿系统监控页面中既可以实现对各机组报警信息的实时显示，也能对报警进行实时复位，同时，复位操作也会与报警信息一起保存到历史报警信息系统中以供查询。

5结束语

国家图书馆四库全书恒温恒湿机组监控系统已完成了安装和调试，并已经过了一段时间的系统试运行，系统运行情况如下:恒温恒湿机组监控系统能够分别实现对二期全部恒温恒湿机组温湿度的实时显示、运行状态的实时监控；能够分别实现对上述全部机组报警状态的显示、报警清除和报警记录；能够分别记录上述全部机组的温度和湿度，并可以选择日期和时段查询。

恒温恒湿机组监控系统运行稳定、操作方便，它的投入使用确保了恒温恒湿机组以及相关设备的正常、高效、安全运行。

［1］石文生.简析国家图书馆《四库全书》书库及展览区安全防范系统的完善解决方案［J］.安防科技，2011，（12）.

［2］李瑞先.组态王软件在监控系统中的应用［J］.电气传动自动化，2006，（5）.

Design of remote monitoring system for constanttemperature constant-humidity unit stacks room

SHI Yu-teng1，WEI Bei2，ZHOU Jing-hua2
（1.National Library of China，Beijing 100081，China；2.North China University of Technology，Beijing 100144，China）

The advanced design of the remote monitoring system of the constant-temperature constant-humidity unit stacks room for Sikuquanshu of the National Library of China is presented.The system achieves the real-time monitoring and real-time displaying of the temperature and the humidity for each of the constant-temperature constant-humidity units，also can realize the relevant alarming，clearing，recording and inquiring.The advanced design of the system ensures the high efficiency and safe operation of the constant-temperature constant-humidity units.

Sikuquanshu；constant-temperature constant-humidity units；monitoring system

TP277

A

师宇腾（1986-），男，工程师，现在国家图书馆工作。

2016-05-24

1005—7277（2016）04—0059—03