厦门西门子授权代理商交换机供应商

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 引 言 
建筑设备自动化系统（BAS）的目标是对楼宇设备系统进行自动监测、控制和科学管理。BAS对控制系统有严格的要求：尽可能采用的控制网络技术,即现场总线控制系统（FCS）；对主要监控对象如供热、通风等子系统实施集成协调运作；价格比，BAS的控制网络具有开放性和互操作性，将智能建筑中所有的硬、软件平台，网络、数据库平台整合成一个满足用户功能需要的完整系统。BAS的显著特点是测控点非常分散，被控设备种类繁多，为达到协调控制，保证经济运行和便于科学管理，BAS系统一般采用集散控制系统(DCS)结构[1]。它由现场执行级、监控级和管理级构成：现场执行级直接负责现场控制；监控级用于对现场级进行监控；管理级实施相关系统协调与信息共享。DCS的“控制分散，信息集中”结构 [2]大分散了系统的危险，使系统的性、灵活性和可扩展性都有较大提高。
2 基于FieldBus的 DCS 系统结构 
FCS以单个的传感器和执行器为通信节点，信号点可分散分布，不受距离限制，其测量和控制精度不受距离影响，通过现场总线（FieldBus）技术，使现场传感器和执行器等通过两线制网络互连，进行全数字、双向、多站的数字通信。其优点主要表现在[3][4]：全数字化取代了传统的模拟量信号；开放式系统结构与标准的通信协议，使产品设备有交互操作与互换性；采用通信线供电；通信线延伸到生产现场，构成设备仪表互连的现场通信网络；分散的功能块，有利于向综合自动化发展。DCS具有丰富的监控管理功能，FCS可以实现信号串行双向快速传输，抗干扰能力强，结合FCS与DCS两者优点的DCS系统结构如图1所示，它进一步完善了整个系统的控制、管理、决策等功能。

 
图1  基于FieldBus的DCS系统结构
3  系统设计
针对BAS的特点，LonWorks总线技术满足其要求， 1） LonWorks网络采用了ISO/OSI参考模型的七层协议，有很好的开放性，所定义的网络变量标准使不同厂商的设备具有良好的互操作性。2） 支持多种通信介质，保证系统可以有多种组态。3） Neuron芯片集通信和控制于一体，便于实现直接接入网络的控制系统，为开发应用提供了广阔的空间。因此，LonWorks控制网络为BAS的集成提供了一个的解决方案，具有很好的性、开放性和互操作性。
3.1 系统结构分析与网络总体设计
BAS包括：冷水系统、新风机组、空调机组、给排水系统、变配电系统、电梯系统、照明系统和换热系统等，可采用LonWorks技术作技术平台，系统结构采用基于LonWorks现场总线的DCS结构，如图2所示。该网络结构充分体现了LonWorks控制网络的特点，即使网络中一个设备出现故障也不会影响全网其他设备的正常工作，把故障点分散到小的程度。

 
图2   BAS的网络结构图
3.2  基于LonWorks技术的网络实现
基于LonWorks技术实现的网络控制需要四个步骤：系统设计、网络配置、应用配置和安装。⑴ 系统设计：选择与输入输出部件相配合的LonWorks设备，并运行诸如PID控制应用程序的LonWorks设备；确定适当的通信信道数量和信道类型，并选择连接信息的路由器。⑵ 网络配置：给所有的设备和设备组赋予域ID和逻辑地址；捆绑网络变量，创建设备间的逻辑连接；在每个设备中配置各种各样的LonWorks协议参数，包括信道位率、应答、确认和级服务。网络功能设计可以把设备功能块拖放到设计图中，连接其输入、输出。⑶ 应用配置：通过应用配置，使每个设备的应用程序可进行剪接以达到满意、理想的功能。⑷ 安装：安装信道的物理通信介质；把LonWorks设备连接到网络，包括路由器；把I/O部件连接到LonWorks设备；用网络集成工具下载网络配置数据和设备的应用配置数据。
4 基于LonWorks总线技术的空调控制系统
4.1  空调控制系统
空调系统实现以下控制功能：温、湿度监视，即对新风、回风和排风进行温、湿度监视，给系统温、湿度的调节提供依据；风阀的控制，即对新风和回风阀门进行开关量的控制或模拟量的调节；冷/热水阀门的调节，使温差保持在精度范围内；加湿阀的控制，即在空气湿度设定的下限或者过上，分别控制加湿阀的打开与关闭；风机控制，即实现对风机的启停控制或者变频调速控制；过滤网压差报警监视、防冻开关报警监视、风机故障报警监视；空调机组工况转换（冬季、夏季、过渡季）；手/自动转换。
4.2  基于Lon总线技术的空调控制系统
根据上述分析，可选用LonBAC—3000控制系统。LonBAC—3000系统是以LonWorks技术为基础，以神
 

1 引言
随着信息时代的发展，智能愈发显示出其潜在的能力。信息共享在智能管理中起着十分重要的作用。由于传统的智能建筑中各个控制子系统和管理系统相互立，所以信息共享的程度很低。为了充分发挥智能建筑的投资效益，对智能建筑进行系统集成是很有必要的。
智能建筑系统集成是将建筑物中多种控制信息、语音、数据与图像通过网络使原有立的设备进行功能信息的结合，以实现综息、资源和整体任务的共享。在这种情况下，开发具有特色的智能建筑系统集成的工具对于推动国内智能建筑行业的发展具有十分重要的意义[1]。而基于Web的组态技术的发展和应用，给实现智能建筑的系统集成带来了新的思路。
虽然目前国内外的组态软件产品已经较为成熟，但是进行建筑智能化系统集成组态软件方面的研究与开发工作仍然具有重要的意义和。
现有的组态软件价格昂贵。由于现有的组态软件初都是基于工业控制产生的，其中很多功能在智能建筑领域都用不上，这无形中增加了应用的成本，影响了组态软件在智能建筑系统集成的应用与推广。
现有组态软件不能满足智能建筑系统集成的要求。现有的组态软件仅提供对内部的部分子系统如BA系统的集成管理能力，对于其他复杂系统如闭路监控系统的集成却无能为力。
现有组态软件出于自身利益的考虑，一般不允许用户根据自己的应用需求定制自己的组态软件，这样大大限制了组态软件的效能。
实时数据库技术的发展，操作系统性能的提高，各种软件开发工具的出现，以及许多新技术、规范的应用等，所有这些为新的监控组态软件的研制、开发提供有力的技术支持。
本文在借鉴国内外组态产品成功经验的基础上，以智能建筑的系统集成为应用背景，完成了基于Web的组态软件平台的设计与实现，解决了智能大厦内各子系统之间的异构互连问题，从而提升智能的信息化管理水平。
2基于Web的组态软件的实现方式
随着Internet/ Intranet技术和Web技术在的广泛应用，引发了监控系统向Internet/ Intranet的迁移。应用Web技术实现远程监测己经成为越来越多的监控系统的重要组成部分。因此，如何使组态软件具有Web功能有着重要的研究意义。因此我们提出采用基于Web访问模式及Java语言进行组态软件的设计。
应用Web技术，结合面向分布式计算机环境的网络语言Java的的平台无关性和可移植性，可以实现真正具有开放式体系结构的组态软件。
 
图1 基于Web的组态软件的应用模型
基于Web的组态软件的应用模型如图1所示，在Web的三层体系结构中，浏览器的作用就是从网络上下载应用，负责提供图形用户界面GUI、工艺流程监控画面等，并提交客户请求及接收Web服务器返回的查询，完成系统组态功能。在完成数据库及控制回路组态后，Web服务器接收客户端发来的请求，和数据库服务器分别提供系统组态信息，系统运行过程中采集或产生的数据等信息。这样，系统就可以将组态数据及过程数据写入数据库。当用户需要申请有关数据时，终在浏览器端得到相关的信息。
3 系统的总体设计
按功能类别不同，组态软件可分为以下若干个模块，如图2所示：图形界面模块、数据管理模块以及数据通信模块。
 

图形组态完成后，Web服务器程序通过数据通讯程序与现场设备基于TCP/IP进行Socket多线程通讯，获得监控点的新状态信息。同时根据组态所生成的I/O点表关系，将用户正在浏览楼层电子地图上的监控点的状态信息以Socket通讯方式发送到远程的客户端以实时新监控点的信息。组态软件运行时的界面如图6所示。
4.2 工程特点

（1） 以电子地图的形式实现对设备现场实况的再现。用户可利用图形界面系统提供的功能，根据监控现场的实况组态自己需要的监控画面；
（2） 提供组态图形与后台现场设备灵活的I/O映射关系，将监控系统的显示与后台信息交换逻辑剥离开来，大大提高了设备组态的效率；
（3） 提供开放的数据结构和灵活的数据采集方式，实现了常规组态软件所不具备的对CCTV闭路监控系统、报警系统等系统的组态功能；
（4） 基于Internet平台的访问方式，使用户足不出户就可以进行组态管理，提高了组态软件维护与管理的效率。
5结束语
基于Web的组态软件平台应用于建筑智能化系统集成在提高建筑智能化系统集成的品质、性价比、实用性、扩展性、开放性等方面都有着较大的意义。基于Web的组态软件使远程用户可以通过标准Web浏览器对设备现场组态画面的监测，并具有操作简单，维护方便等优点。Web平台提供的多层分布式应用模型以及它的平台无关性使得组态软件具有开放性和灵活性，是理想的智能建筑系统集成的平台。 

2 工艺流程
    在棒材生产线，成品棒材经过冷床区域冷却，再经过冷剪定尺剪切，进入包装台架输入辊道控制区，从而进入包装台架区域。整个包装台架依据工艺划分为三个部分：入口区、区和出口区。下面对三个区域的工艺流程加以说明：
2.1入口区域
主要工艺说明：当钢进入包装台架，从辊道上由“移钢台架”移到一级和二级移钢链上，如果有短尺钢，当钢移到“短尺剔除辊道”上时，“剔除电磁铁”得电吸起标尺钢材，“剔除辊道”开动将短尺钢移到短尺辊道区域，再经“剔除翻钢”将其移走。入口区域结束。其中“移钢台架”的动作原理（如图1：移钢台架动作周期），从原位上升，前进，到前位，再下降到低位，后退到原位；“一级链”上可以设定把数（一般设计1-4把）；在“二级链”的链轮上设定计数拨轮，用于准确计数，并且“二级链”具有高位和低位限位。
注释：在工艺控制部分，涉及到控制元件的术语加双引号，以利于理解和叙述。下同。

2.2区域
主要工艺说明：钢从入口区的“二级链”移到“三级链”，其中“三级链”由“液压马达”实现加速控制，使叠加的钢材在“三级链”上散开，确认钢材是否有短尺，同时确认钢材的支数；“三级链”把钢材移到“分   

离臂”处，“分离臂”接近开关感应使“分离臂”上升，同时“分离轮”转动，把钢材移到“上收集臂”上，由对射光电判断“上收集臂”有钢；到一把的钢支数后，“下收集臂”上升，“上收集臂”下降，把钢移到“下收集臂”上，由对射光电判断“下收集臂”有钢，“下收集臂”下降，把钢放到“收集辊道”上，区结束。
2.3出口区域
主要工艺说明：钢从区移到在“收集辊道”上，“收集辊道”开动，由“撞齐档板”把钢撞齐，此时有对射光电判断钢在“收集辊道”上，依据工艺要求，“收集辊道”设计有9米和12米档板和立式夹送辊；钢在“收集辊道”上经过撞齐，移送到“打捆辊道”，此时有四个“液压成型器”，夹紧将钢打捆；由对射光电判断打捆结束，“打捆档板”下降，把钢移送到“称重辊道”上，延时称重；由对射光电判断称重结束，降下“称重档板”，把钢移到卸“载辊道一段”和“卸载辊道二段”，有“撞齐档板”撞齐，同时对射光电判断“卸载辊道”有钢；“卸载链”上升，上升到高位，向前移动钢捆，移动到“存储链”，“存储链”可以存储3-4捆钢，出口区结束，参见图2：工艺流程图。
3 控制系统设计
为实现包装台架的自动控制，新的包装工艺控制使用了一台西门子S7-300作为逻辑控制，使用Intouch软件通过工业以太网通讯实现报警、监控和控制，其中还应用了液压传动和变频技术控制辊道鼠笼电机，无触点开关柜控制链条和部分辊道。（附图3：控制框图）
3.1逻辑控制部分
在逻辑控制部分，入口区、去、和出口区，分别实现手动和自动转换，可以任意选择三个区域的手动和自动切换。现场使用的检测元件选用了接近开关和对射光电两种器件，来判断自动步骤的连续性，使自动状态的包装工艺流畅。在关键的钢材计数器设计上，由PLC中实现计数支数的逻辑控制时，在操作台画面上设计有“计数到”，来实现模拟自动状态和对故障状态时的手动干预；在短尺剔除工艺部分，剔除电磁铁可以在横梁上前后移动，依据钢材不同长度设定对应的定尺，同时设定限位开关，实现自动短尺剔除功能。
3.2画面控制部分
画面实现了包装工艺的全流程自动/手动设备的运行状态监控显示，可以在不工作空车状态下模拟整个工艺流程，以便于操作人员熟悉工艺流程和交接班时间检测设备运行状态；同时实现画面操作和操作台操作两地控制现场设备，并编制有设备故障维护说明，以利于设备维护排除故障的快速和准确；其中液压控制部分，实现设备监控和液压设备温度、压力、液压塞堵塞、电机投入连锁等显示和报警提示功能。并在画面实现：历史曲线，交接班记录，规格记录，包装支数记录，程序设定，屏幕显示，打印记录，故障检测，故障报警及自动处理等功能。
3.3液压控制部分
液压控制移钢台架，上下收集臂，链升降，三级链，打捆成型器，五个升降档板，卸载链升降等。其中三级链控制，使用液压快速马

达，实现三级链的快速移钢，同时应用了液压比例阀参与调节。液压传动相对于电气传动，节能降耗，使包装台架的工艺控制加科学合理并降。
3.4自动称重系统
采用PC机自动称重系统，降低检测误差，提高称重精度，自动检测钢捆的重量，结合支数，实现了企业内部ERP系统的联网，可以实现自动打印报表，统计吨数和成材率，实现全轧线工艺流程跟踪检测的终数据结果汇总。
3.5变频器和无触点开关柜
在辊道控制上，使用变频器，减少常规的电器元件的机械损耗，同时减少故障点，集中控制辊道，使自动控制工艺实现免维护状态。无触点开关柜，依据双向可控硅特性，具有全数字直流控制面板，可实现能耗制动，同时可设定正反转延时时间，过载电流，堵转时间等，提高了设备的稳定性。开关柜采用的箱式结构，有利于换设备，变线上维护为线下检修，变被动维护为定期点检，使设备维护故障率明显下降。
4 结束语
综合上述，新的成品包装台架结合PLC、画面、液压、无触点控制、变频等技术实现全自动控制，提高了包装台架的工作效率，在以往的轧钢工艺中，由于工艺轧钢节奏的缓慢，包装部分一直是人们忽略的问题，现在快节奏的生产需要，双线切分轧制和提速轧制的实现，要求在轧制线秒必争，因此全自动包装台架，在现有成熟的技术支持下，实现了准确流畅的自动控制，在实际的生产和应用中，有着非常重要的经济。

2 CC-bbbb总线
         CC-bbbb是Control  &  Communication　bbbb　(控制与通信链路系统)的简称，由日本三菱电机于1996年推出的开放式现场总线，其数据容量大，通信速度多级可选择，而且它是一个复合的、开放的、适应性强的网络系统，能够适应于较高的管理层网络到较低的传感器层网络的不同范围。CC-bbbb是一个以设备层为主的网络，一般情况下，CC-bbbb整个一层网络可由一个主站和六十四个从站组成。网络中的主站由PLC担当，从站可以是远程I/O模块、特殊功能模块、带有CPU和PLC本地站、人机界面、变频器及各种测量仪表、阀门等现场仪表设备。且可实现从CC-bbbb到AS-I总线的联接。CC-bbbb具有高速的速度，达可达10Mbps。CC-bbbb的底层通信协议遵循RS485，一般情况下，CC-bbbb主要采用广播一轮询的方式进行通信，CC-bbbb也支持主站与本地站、智能设备站之间的瞬间通信。
CC-bbbb的通信形式可分为2种方式：循环通讯和瞬时传送。循环通讯意味着不停地进行数据交换。各种类型的数据交换即远程输入RX，远程输出RY和远程寄存器RWr、RWw。一个从站可传递的数据容量依赖于所占据的虚拟站数。占据一个从站意味着适合32位RX和/或RY，并以每四个字进行重定向。如果一个装置占据两个虚拟站，那么它的数据容量就扩大了一倍。除了循环通信，CC-bbbb还提供主站、本地站及智能装置站之间传递信息的瞬时传送功能。信息从主站传递到从站，信息数据将以150字节为单位分割，并以每批150字节传递。若从从站传递到主站或其他从站，每批信息数据大为34字节。瞬时传送需要由指令来完成。瞬时传送不会影响循环通信的时间。
CC-bbbb特点：
（1） 高速度大容量的数据传送；
（2） 拓扑结构有多点接入、T型分支、星型结构；
（3） CC-bbbb使分布控制成为现实；
（4） 自动刷新功能、预约站功能；
（5） 完善的RAS（性；有效性；可维护性。）功能。备用主站功能、在线
换功能、通信自动恢复功能、网络监视功能、网络诊断功能提供了一个可以信赖的网络系统，帮助用户在短时间内恢复网络系统；
(6） 异抗噪性能和兼容性；
(7） 互操作性和即插即用；
(8） 瞬时传送功能。