基于组态软件的楼宇设备监控系统设计

基于组态软件的楼宇设备监控系统设计内容摘要：

公司， 为用户提供丰富的图形界面以及相关下位机的驱动程序 ， 但是驱动程序和软件分开的，需要用户自己在另行购买。 Intellution也是 OPC（ OLE for Process Control）组织的发起成员之一。 iFiX 第 3 页 的 OPC 组件和驱动程序同样需要单独购买。 （ 3） Citech： 悉雅特集团（ Citect）是世界领先的提供工业自动化系统、设施自动化系统、实时智能信息和新一代 MES 的独立供应商。 CiT 公司的 Citech也是较早进入中国市场的产品。 Citech 具有简洁的操作方式，但其操作方式更多的是面向程 序员，而不是工控用户。 Citech 提供了类似 C 语言的脚本语言进行二次开发，但与 iFix 不同的是， Citech的脚本语言并非是面向对象的，而是类似于 C 语言，这无疑为用户进行二次开发增加了难度。 （ 4） WinCC：西门子自动化与驱动集团 (Aamp。 D）是西门子股份公司中最大的集团之一，是西门子工业领域的重要组成部分。 Siemens 的 WinCC 构建了 一套 完整的组态软件开发系统 ， Simens 提供类 C 语言的脚本 编程语言 ， 其中 包括一个调试环境。 WinCC 内嵌 OPC 支持， 无论集散控制系统还是分布式控制系统都适用。 但 WinCC 软件内部较为繁琐 ，用户如果没有进过 Siemens 的培训 想要 掌握 WinCC 会比较吃力。 （ 5）三维力控：由北京三维力控科技有限公司开发，于 1992 年 开始发布第一个核心产品。 （ 6）组态王 KingView： 由北京亚控科技发展有限公司开发，北京亚控科技发展有限公司成立于 1997 年。 1991年开始创业， 1995 年推出组态王 版本，目前在市场上广泛推广 、 版本，每年销量在 10,000 套以上，在国产 组态 软件市场中市场占有率第一。 （ 7）紫金桥 Realinfo： 由紫金桥软件技术有限公司开发，该公司是由中石油大庆石化总厂出资成立。 （ 8） MCGS： 由北京昆仑通态自动化软件科技有限公司开发，市场上主要是搭配硬件销售。 第 4 页 第二章 组态王软件技术 OPC服务器 OPC 全称是 OLE for Process Control， 广泛应用与工业过程控制中 ，它的出现为基于Windows 的应用程序和现场过程控制应用建立桥梁。 在过去，为了存取现场设备的数据信息，每一个应用软件开发商都需要编写专用的接口函数。 由于现场设备的种类繁多，且产品 的不断升级，往往给用户和软件开发商带来了巨大的工作负担。 通常这样也不能满足工作的实际需要，系统集成商和开发商需要一种具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性的即插即用的设备驱动程序。 OPC 以 OLE/COM/DCOM 机制作为应用程序级的通信标准，采用客户 /服务器模式，把开发访问接口的任务放在硬件生产厂家或第三方厂家，以 OPC服务器的形式提供给用户，解决了软、硬件厂商的矛盾，完成了系统的集成，提高了系统的开放性和可互操作性。 OPC 技术的实现包括两个组成部分， OPC 服务器部分及 OPC 客户应用部分。 OPC 服务器是 一个现场数据源程序，它收集现场设备数据信息，通过标准的 OPC 接口传送给 OPC客户端应用。 OPC 客户应用是一个数据接收程序，如人机界面软件（ HMI）、数据采集与处理软件（ SCADA）等。 OPC 客户应用通过 OPC 标准接口与 OPC 服务器通信，获取 OPC服务器的各种信息。 符合 OPC 标准的客户应用可以访问来自任何生产厂商的 OPC 服务器程序。 OPC 服务器由三类对象组成：服务器（ Server）、组（ Group）、数据项（ Item）。 服务器对象（ Server）拥有服务器的所有信息，同时也是组对象（ Group）的容器。 组对象（ Group）拥有本组的所有信息，同时包容并逻辑组织 OPC 数据项（ Item）。 一般说 来，客户和服务器的一对连接只需要定义一个组对象。 在每个组对象中，客户可以加入多个 OPC 数据项（ Item）。 OPC 数据项是服务器端定义的对象，通常指向设备的一个寄存器单元。 DDE技术 组态王支持动态数据交换（ DDE： Dynamic Data Exchange）能够和其他支持动态数据交换的应用程序方便地交换数据。 通过 DDE，工程人员可以利用 PC 机丰富的软件资源来扩充组态王的功能，比如用电子表格程序从组态 王的数据库中读取数据，对生产作业执行优化计算，然后组态王再从电子表格程序中读出结果来控制各个生产参数；可以利用VISUAL BASIC 开发服务程序，完成数据采集、报表打印、多媒体声光报警等功能，从而很容易组成一个完备的上位机管理系统；还可以和数据库程序、人工智能程序、专家系统等进行通信。 DDE（ Dynamic Data Exchange：动态数据交换）是 WINDOWS 平台上的一个完整的通信协议，它使支持动态数据交换的两个或多个应用程序能彼此交换数据和发送指令。 DDE 始终发生在客户应用程序和服务器应用程序 之间。 DDE 过程可以比喻为两个人的对话，一方向另一方提出问题，然后等待回答。 提问的一方称为 “顾客 ”（ Client），回答的一方称为 “服务器 ”（ Server）。 一个应用程序可以同时是 “顾客 ”和 “服务器 ”：当它向其他程序中请求数据时，它充当的是 “顾客 ”；若有其他程序需要它提供数据，它又成了 “服务器 ”。 DDE 对话的内容是通过三个标识名来约定的： （ 1）应用程序名（ application）：进行 DDE 对话的双方的名称。 商业应用程 序的名称在产品文档中给出。 组态王运行系统的程序名是 VIEW， Microsoft Excel 的应用程序名是 Excel， Visual Basic 程序使用的是可执行文件的名称。 第 5 页 （ 2）主题（ topic）：被讨论的数据域（ domain）。 对组态王来说，主题规定为 tagname，Excel 的主题名是电子表格的名称，比如 sheet sheet2 „„， Visual Basic 程序的主题由窗体（ Form）的 LinkTopic 属性值指定。 （ 3）项目（ item）：这是被讨论的特定数据对象。 在组态王的数据词典里，工程人员定义 I/O 变量的同时，也定义项目名称。 Excel 里的项目是单元，比如 r1c2（ r1c2 表示第一行、第二列的单元）。 对 Visual Basic 程序而言，项目是一个特定的文本框、标签或图片框的名称。 组态王实时数据库 实时数据库 RTDB(Real TimeDataBase)是数据和事务都有定时特性或显示的定时限制的数据库。 RTDB 的本质特征是定时限制，定时限制可以归纳为两类 : 一类是与事务相联的定时限制，典型的就是截止时间；另一类为与数据相联的时间一致性。 时间一致性是作为过去的限制的一个时间窗口，它是由于要求数据库中数据的状态与外部环境中对应实体的实际状态随时一致，以及由事务 存取的各数据状态在时间上一致而引起的。 实时数据库是一个新的数据库研究领域，它在概念、方法和技术上都与传统的数据库有很大的不同，其核心问题是事物处理既要确保数据的一致性，又要保证数据与事物状态的正确性，而它们都与定时限制相关联。 工业实时数据库 KingHistorian是亚控科技最新推出的产品。 KingHistorian定位于企业一体化方案中的数据中心和应用平台，能够为企业的各级人员及时的提供所需要的信息。 它不仅是企业管理信息系统（ MIS， Management Information System）与分布控制 系统（ DCS，Distributed Control System）之间的桥梁，而且是整个生产执行系统（ MES， Manufacturing Execution System）的基石。 通过使用工业实时数据库 KingHistorian，可以实现： （ 1） 高速在线存储长达数年的企业生产过程数据。 （ 2） 组态画面与数据采集功能分离。 （ 3） 为生产过程优化提供数据。 （ 4） 为企业扩展提供参考模型。 （ 5） 为事故追诉提供事实依据。 （ 6） 为企业 MIS、 ERP、 MES 集成提供平台。 组态王软件主要构成 组态王软件包由工程管理器 （ TOUCHEXPLORER）、工程浏览器（ PROJMANAGER）和画面运行系（ TOUCHVEW）三部分组成。 在工程浏览器中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器内嵌画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。 画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统TOUCHMAK 和运行系统 TOUCHVEW 来完成。 TOUCHMAK 是应用工程的开发环境。 需要在这个环境中完成画面设计、动画连接等工作。 TOUCHMAK 具有先进完善的图形生成功能；数据库提供多种数据类型，能合理地 提取控制对象的特性；对变量报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能都有简洁的操作方法。 组态王软件是一个易用性、开放性和集成能力的通用组态软件。 组态软件因为其功能强大，而每个功能相对来说又具有一定的独立性，因此其组成形式是一个集成软件平台，由若干程序组件构成。 其中必备的典型组件包括： 第 6 页 （ 1）应用程序管理器 应用程序管理器是提供应用程序的搜索、备份、解压缩、建立新应用等功能的专用管理工具。 在自动化工程设计工程师应用组态软件进行工程设计时，经常会遇到下面一些烦恼：经常要进行组态数据的备份；经常需要 引用以往成功应用项目中的部分组态成果（如画面）；经常需要迅速了解计算机中保存了哪些应用项目。 虽然这些要求可以用手工方式实现，但效率低下，极易出错。 有了应用程序管理器的支持，这些操作将变得很简单。 （ 2）图形界面开发程序 图形界面开发程序是自动化工程设计工程师为实施其控制方案，在图形编辑工具的支持下进行图形系统生成工作所依赖的开发环境。 通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统 ,供图形运行环境运行时使用。 （ 3）图形界面运行程序 在系统运行环境下，图形目标应用系统被图形界面运行程序装 入计算机内存并投入实时运行。 （ 4） 实时数据库系统组态程序 目前比较先进的组态软件都有独立的实时数据库组件，以提高系统的实时性，增强处理能力。 实时数据库系统组态程序是建立实时数据库的组态工具，可以定义实时数据库的结构、数据来源、数据连接、数据类型及相关的各种参数。 （ 5） 实时数据库系统运行程序 在系统运行环境下，目标实时数据库及其应用系统被实时数据库系统运行程序装入计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务。 历史数据的查询、检索、报警的管理都是在实时数据库系统运行程序中完成的。 （ 6） I/O 驱动程序 I/O 驱 动程序是组态软件中必不可少的组成部分，用于和 I/O 设备通讯，互相交换数据，DDE 和 OPC Client 是两个通用的标准 I/O 驱动程序，用来和支持 DDE 标准和 OPC 标准的I/O 设备通讯。 多数组态软件的 DDE 驱动程序被整合在实时数据库系统或图形系统中，而OPC Client 则多数单独存在。 组态王的主要功能 （ 1）可视化操作界面，真彩显示图形、支持渐进色、丰富的图库、动画连接。 （ 2）较强的动力和灵活性，拥有全面的脚本与图形动画功能。 （ 3）可以对画面中的一部分进行保存，以便以后进行分析或打印。 （ 4）变量导入导出功能，变量可以导出到 Excel 表格中，方便地对变量名称等属性进行修改，然后再导入新工程中，实现了变量的二次利用，节省了开发时间。 （ 5）强大的分布式报警、事件处理，支持实时、历史数据的分布式保存。 （ 6）强大的脚本语言处理，能够帮助你实现复杂的逻辑操作和决策处理。 （ 7）全新的 Web Sever 架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布。 （ 8）方便的配方处理功能。 （ 9）丰富的设备支持库，支持常见的 PLC 设备、智能仪表、智能模块。 （ 10）提供硬加密及软授权两 种授权方式。 第 7 页 第三章 楼宇设备监控系统的设计方案 设计依据 为了保证系统既能适应今后网络技术的发展，又具有极高的可靠性，系统设计遵从以下标准和规范： 《智能建筑设计标准》 GB/T50314－ 2020 《智能建筑工程质量验收规范》 GB 503392020 《民用建筑电气设计规范》 JGJ 162020 《智能建筑防雷设计规范》 DB32/T 1198－ 2020 《建筑电气工程施工质量验收规范》 GB503032020 《低压配电设计规范》 GB5005495 《建筑设计防 火规范》（ GB 50016－ 2020） 《商用建筑线缆标准》 ( EIA／ TIA—568A) 《信息技术互连国际标准》 (ISO／ IECl1801—95) 《采暖通风与空气调节设计规范》（ GB 50019。