组态王在大厦智能监控系统中的应用.docx

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组态王在大厦智能监控系统中的应用

大学远程教育学院

本科生毕业论文（设计）

题目组态王在大厦智能监控系统中的应用

摘要

组态王KINGVIEW6.51开发的监控系统软件以标准的工业计算机软、硬件平台构成的开放式系统取代传统的封闭式系统，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。

它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据功能。

具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。

关键词：

监控系统

　　　　　　　　　第三章

一、概述……………………………………………………………………1

二、组态王6.51为基础的TS3000智能监控系统的开发………………1

（一）数据库点表的生成方法…………………………………1

（二）人机界面的组态…………………………………………3

（三）历史报表，实时报表的生成方法。

……………………4

（四）事故报警功能的实现方法。

……………………………4

三、TS3000系统运行……………………………………………………4

1．供配电监测：

2． 中央空调，通风系统的监控：

3．给排水系统：

4．电梯集群管理系统

5．照明系统的监控：

一、概述

随着城市的发展，城市高楼的建筑规模越来越大，所容纳的住户越来越多。

大厦各单位用水用电的管理越来越复杂，出现消防安全问题的几率也越来越多。

如何高效可靠的管理好水电，在出现问题时能及时排除这是摆在当今物业管理行业的一大难题。

智能建筑应运而生，特别是商业和公共建筑不断提高的智能化管理和节能的要求，使建筑智能化的用途更为广泛，已经成为21世纪建筑业的发展主流。

由于网络技术、视频技术、通信技术、智能配电等新技术的发展，使未来智能建筑正朝着集约化、系统化、标准化的方向发展，智能、绿色、环保、节能成为智能建筑发展的主流方向。

智能监控系统，作为智能建筑的一个重要组成部分，是对建筑物内的高低压配电设备进行统一监视和管理的智能电力监控系统平台，是智能建筑的重要组成部分。

组态王KINGVIEW6.51开发的监控系统软件以标准的工业计算机软、硬件平台构成的开放式系统取代传统的封闭式系统，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。

它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据功能。

具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。

二、组态王kingview6.51为基础的TS3000智能监控系统的开发

在采用组态王开发TS3000智能监控系统过程中要考虑以下四个方面:

（1）数据,就是创建一个具体的数据库,并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性,比如电压、电流、电能、温度等。

（2）图形动画组态,是怎样用形象的图形画面和动画把现场数据显示出来模拟现场设备的运行,以及怎样让操作者输入控制设备的指令。

（3）报表，怎样生成记录报表

（4）报警，出现事故告警时如何实现报警功能。

以下是对上述需求的实现方法的介绍

（一）数据库点表的生成方法

1、定义I/O设备

组态王对设备的管理是通过对逻辑设备名的管理实现的，具体讲就是每一个实际I/O设备都必须在组态王中指定一个唯一的逻辑名称，此逻辑设备名就对应着该I/O设备的生产厂家、实际设备名称、设备通讯方式、设备地址、与上位PC机的通讯方式等信息内容。

在组态王中，有一个I/O设备就必须指定一个唯一的逻辑设备名，特别是设备型号完全相同的多台I/O设备，也要指定不同的逻辑设备名。

在工程浏览器的目录显示区，用鼠标左键单击大纲项设备下的成员1或2，则在目录内容显示区出现“新建”图标，选中“新建”图标后用左键双击，弹出“设备配置向导”对话框，按照配置向导的提示进行相应的参数设置，选择I/O设备的生产厂家、设备名称、通讯方式，指定设备的逻辑名称和通讯地址，则组态王自动完成驱动程序的启动和通信。

2.变量定义

数据库是“组态王”最核心的部分。

在组态王运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，同时工程人员在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，数据库是联系上位机和下位机的桥梁。

在数据库中存放的是变量的当前值，变量包括系统变量和用户定义的变量。

变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。

在工程浏览器中左边的目录树中选择“数据词典”项，右侧的内容显示区会显示当前工程中所定义的变量。

双击“新建”图标，弹出“定义变量”属性对话框。

组态王的变量属性由基本属性、报警配置、记录配置三个属性页组成。

采用这种卡片式管理方式，用户只要用鼠标单击卡片顶部的属性标签，则该属性卡片有效，用户可以定义相应的属性。

设置好后单击“确定”按钮，则工程人员定义的变量有效时保存新建的变量名到数据库的数据词典中。

在本监控系统中我们通过1口用MODBUS规约接入现场开关柜智能仪表数据，通过2口用CDT接入现场开关继电保护装置，通过3口用CDT接入现场公共用电设备的遥控。

（二）人机界面的组态

工程人员在组态王开发系统中制作的画面都是静态的，那么它们如何才能反映工业现场的状况呢？

这就需要通过实时数据库，因为只有数据库中的变量才是与现场状况同步变化的。

数据库变量的变化又如何导致画面的动画效果呢？

通过“动画连接”——所谓“动画连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。

这样，工业现场的数据，比如温度、液面高度等，当它们发生变化时，通过I/O接口，将引起实时数据库中变量的变化，如果设计者曾经定义了一个画面图素——比如指针——与这个变量相关，我们将会看到指针在同步偏转。

监控系统的基本要求是让运行员可以直观的通过计算机了解现场设备的工作状况。

所以如果把现场的实际照片导入到监控画面中，配上数据的动态显示，可以完美的模拟现场运行情况。

1.图片的导入。

组态王的工具箱经过精心设计，把使用频率较高的命令集中在一块面板上，非常便于操作，而且节省屏幕空间，方便您查看整个画面的布局。

工具箱中的每个工具按钮都有“浮动提示”，帮助您了解工具的用途。

点击工具箱中的“画点位图”按纽，用鼠标确定点位图的位置和大小，用第三方工具编辑好照片，拷贝到剪贴板，然后用“编辑＼粘贴点位图”把图片导入到我们的监控画面中。

2.仪表数据动画连接

通过图片导入，现场设备的照片已经在我们画面里，然后我们在图片的仪表的位置输入“8888”模拟仪表的显示值，双击文字，弹出“动画连接”对话框，点击模拟值输出按纽，在弹出的模拟值输出连接对话框里就完成与数据库变量的动画连接。

（三）历史报表，实时报表的生成方法。

数据报表是反应生产过程中的数据、状态等，并对数据进行记录的一种重要形式。

是生产过程必不可少的一个部分。

它既能反映系统实时的生产情况，也能对长期的生产过程进行统计、分析，使管理人员能够实时掌握和分析生产情况。

进入组态王开发系统，创建一个新的画面，在组态王工具箱按钮中，用鼠标左键单击“报表窗口”按钮，如下图1所示，此时，鼠标箭头变为小“+”字形，在画面上需要加入报表的位置按下鼠标左键，并拖动，画出一个矩形，松开鼠标键，报表窗口创建成功。

鼠标箭头移动到报表区域周边，当鼠标形状变为双“+”字型箭头时，按下左键，可以拖动表格窗口，改变其在画面上的位置。

将鼠标挪到报表窗口边缘带箭头的小矩形上，这时鼠标箭头形状变为与小矩形内箭头方向相同，按下鼠标左键并拖动，可以改变报表窗口的大小。

当在画面中选中报表窗口时，会自动弹出报表工具箱，不选择时，报表工具箱自动消失。

报表创建完成后，在页面属性里用ReportSetCellValue（）函数来把需要的数据填充到报表单元格里,这样系统运行时就会调用这里的命令来把数据显示在表格中。

（四）事故报警功能的实现方法。

双击数据词典里的变量，在弹出的“变量定义”对话框里，可以设置变量的“报警定义”。

报警是指当系统中某些量的值超过了所规定的界限时，系统自动产生相应警告信息，表明该量的值已经超限，提醒操作人员。

如通过某路开关电流超过额定值形成危险。

有了报警，就可以提示操作人员注意。

组态王中报警和事件的处理方法是：

当报警和事件发生时，组态王把这些信息存于内存中的缓冲区中，报警和事件在缓冲区中是以先进先出的队列形式存储，所以只有最近的报警和事件在内存中。

当缓冲区达到指定数目或记录定时时间到时，系统自动将报警和事件信息进记录。

报警的记录可以是文本文件、开放式数据库或打印机。

另外，用户可以从人机界面提供的报警窗中查看报警和事件信息。

三、TS3000系统运行

TS3000系统系统中，主要包括：

供电部分（高低压变电、交流低压配电、直流供电）；机电设备（中央空调、给排水、电梯、照明）。

按监控节点进行划分，可分为如下5个节点。

下面以实际的某工程的设备配置为例子，说明组态王为基础的TS3000系统的主要内容。

1．供配电监测：

1）．高压侧检测项目：

 高压进线主开关的分合状态及故障状态；高压进线三相电流检测 ；高压进线ABBCCA线电压检测 ； 频率检测； 功率因数检测； 电量检测 ； 变压器温度检测； 以上参数送入供配电系统监测节点中，由系统自动监视及记录，为电力管理人员提供高压运行的数据，便于管理及分析。

监视主开关的状态，发生故障及时报警。

监视大厦的用电情况。

负荷的变化情况，便于管理人员分析。

 2）．低压侧检测项目：

 变压器二次侧主开关的分合状态及故障状态；变压器二次侧AB、BC、CA线电压； 母联开关的分合状态及故障状态；母联的三相电流； 各低压配电开关的分合状态及故障状态； 各低压配电出线三相电压，电流，电量，谐波电压，浪涌电流，功率参数；中央控制室楼宇自控系统的显示器上以图形的方式模拟出了供配电的系统图和电力分配拓扑图，如果供配电系统中有什么问题，管理人员可立即发现，并很快确定故障位置，从而及时处理问题。

KINGVIEW6.51组态王软件可对采集的各电量参数进行分析和判断，对即将发生故障的元器件和线路进行预报警，在上位做出反应并下传,对要发生故障的元器件采取有效的保护措施。

对发生故障的元器件有画面自动锁定的功能，并进行语音元器件号提示。

对以上的监测内容用表格的形式在监控主画面上进行显示，并能进行存储，打印，存储的模式可进行选择：

定时（存储的周期可人工设定）；过滤存储（对每隔一定时间连续存储的电量参数进行判断，如无超常变化，则存入定时连续纪录的最后一条纪录），如这段时间内电量参数有异常偏差变化，则整段记录会被完整的保留，以供分析判断用。

这样可以减少电量参数的数据库容量，优化监测系统的运行时间。

    一般在上位对电力设备都是只监不控，但当发生紧急事件时，在上位要提供对电力设备的操作接口。

电力监控节点在上位进行电力元件的操作时，要具有很高的权限，在操作每个元件时都会有提示画面弹出，并有被操作元件的语音开关号提示，使操作人员作出进一步的判断。

每次的操作对操作人员的工号和操作内容都有记录且记录为只读文件。

    当大厦负载的用电量发生变动时，上位监测节点可根据采集的电量参数调整变压器的投切台数，节约电能，缩减大厦管理成本。

    由于高低压配电间采用无人监守模式的方式，故在高低压配电间内接入4---6路视频信号，当发生火灾时可对其进行实时监视，有助于灭火工作。

此项功能的实现可借助开物软件具有国内先进的视频画面显示插件单元（在监控的模拟主画面上可有一个或多个时实的视频小画面时实监视被监控对象）。

3）．应急发电部分 ：

通常为避免正常外部电网供电出现问题，造成大厦停电，因此大厦内选用柴油发电机作为备用电源。

在故障时由柴油发电机供电，保证消防设施、电梯、应急照明等设施的用电。

大厦的配电自控系统对发电系统及切换系统并不进行控制，但为保障应急发电装置正常运行，楼宇自控系统对一些有关参数进行监测，如油箱油位，各开关的状态，蓄电池电压，发电电流，电压，频率等。

4）．直流供电部分 直流蓄电池组的作用是产生直流220V、110V、24V直流电。

它通常设置在高压配电室内，为高压主开关操作、保护、自动装置及事故照明等提供直流电源。

 为保证直流正常工作，楼宇自控系统监视各开关的状态，尤其要对直流蓄电池组的电压及电流进行监视，及记录，若发现异常情况及时处理。

 由于供配电系统的参数是只监不控，因此使用KMC公司的KMD-5210网络控制器，配用KMD-5220输入卡最为合适。

这样的配置最多可有128个输入点，并且其输入的A/D转换可达16位，因此可以非常精确的采集数据。

它还可存储256个报警、96个曲线记录。

它的输入卡的每个输入点可通过软件及拨码开关任意改变，可设定为DI、0-5V、4-20mA等等。

 KMC公司还提供各种各样的电量转换器或变送器，如电压变送器、电流变送器、功率变送器等，它们将电量信号转换为标准信号，如0-5V、4-20mA，便于DDC接受。

2． 中央空调，通风系统的监控：

    在大厦机电设备中，中央空调是第一用电大户，对中央空调的监控最终目标是在保证中央空调稳定运行的前提下，实现真正意义上的节能控制。

从节能和环保方面考虑，中央空调的工作模式采用变频。

kingview6.51能够实现真正意义上位软逻辑功能的软件。

对于一个很复杂的被控对象在上位组态中使用专家算法，来提高控制精度，达到满意的控制效果。

    在大厦机电设备监控中，对中央空调的控制采用DDC控制器（辅助备用）和上位软逻辑（采用模糊控制）混合应用的方式在不增加其他任何硬件成本的前提下来实现它的节能控制，降低大厦中央空调的能耗。

大厦的中央空调系统在投入运行后，可实现节电40%的性能指标。

    对中央空调的监控，可分成两部分：

中央空调的水循环系统，中央空调的空气调节系统。

    对中央空调系统的水循环调节主要包括，冷冻（热供）水泵，冷却水泵的变频监控，启停监控，故障监控；对冷却塔的启停，故障等项的监控；对出入水蝶阀工作状态的监控；对供冷，供热等参数的监测和调节。

对中央空调的空气调节主要包括：

对风机，盘管，送（回）风门开度状态的监视和调节，对过滤网工作状态的监测，对加湿器的工作状态监控和调节。

    对这中央空调水循环系统和空气调节系统的上位控制主要是依靠采集现场的温湿度，空调运行的设备参数，在上位经过开物的软逻辑单元模块的计算后把控制数据下传给DDC控制器或PLC进行设备调节以达到节能效果。

    对通风及排烟系统（包括厕所楼顶排风系统、地下机房、人防及地下车库送/排风系统以及空调新风进风系统、放烟系统、排烟系统及加压送风系统）采集每个风机的运行状态，故障状态，以便进行集中的监视。

3．给排水系统：

　　从节能方面考虑，给排水系统采用变频工作模式。

    对给排水的监控主要是对给排水系统的工作参数进行采集，监视给水池，排污池的水位高低，管网的流通状况（堵塞、泄漏）。

污水过滤网的状态，水泵的工作状态和故障状态等，以保证设备的正常运行。

在上位对排污和给水，能够进行紧急控制，在发生管网泄漏和污水堵塞的情况下能够判断出明确的事故位置。

保证维修工作的快速进行。

4．电梯集群管理系统    大厦的电梯交通系统采用6台三菱电梯。

通过通讯接口与电梯控制系统联网，来实现对电梯的集群管理。

对电梯的集群管理主要是显示电梯的运行状态，故障状态，电梯运行时的楼层号显示，电梯的启/停控制，累计电梯运行时间对到达指定时间的电梯自动提示维护信息，在发生火警时电梯要求与消防联动停在首层（消防电梯出外）。

5．照明系统的监控：

    照明系统在大厦的用电设备是仅次于中央空调的第二用电大户，对照明系统的集中监控在保证照明稳定可靠的前提下还要考虑它的节能性。

    大厦的照明可分为三类：

办公室照明、公共区域照明、泛光照明。

办公室照明指通常房间内的照明，这部分照明所用的电量是照明系统中最大的。

公共区域照明指走廊、过道、楼梯间、车库等区域的照明，包括应急照明。

泛光照明指为了大厦的美观，在晚间照射大厦外观，使大厦在晚间呈现出色彩斑斓的照明。

1）办公室的照明节能控制：

在大厦的灯光节能方式上采用灯光的调光控制。

根据自然光的亮度，来调节灯光的亮度。

KMC公司的PSR-1型感光电阻可感应自然光的亮度，然后转换为4-20mA信号，将其传送给DDC控制器，DDC控制器处理该信号，再输出控制信号给调光器，从而调节灯光亮度。

这样即可以使光线柔和，为房间内人员创造一个良好的视觉环境，又可以节约能源。

同时在每个灯排上安装红外电子眼对灯下的人体进行检测，如果在一分钟内无人进入它的感应X围，则开始把亮度调小直到10分钟后如仍无人进入感应区域，灯自动关闭 。

2）．泛光照明的控制：

在大厦的楼下，安装了50个不同颜色的射灯。

照明监控节点采用定时开关的方法控制泛光照明。

在上位监控系统中制定时间表，每天晚上7点开灯，凌晨3点关灯；在上位的控制表内可以人工设定开哪些灯，不开哪些灯；节假日怎么开灯等等。

这些方案存储在上位监控节点的数据库里，管理人员可随时调整这些方案。

3）．公共区域照明的控制 ：

公共区域包括走廊、楼梯间、车库等区域的照明的控制方法采用定时控制法。

既在下班后除保留必要的值班照明外，其它的照明应关掉，以节约能源。

 照明的控制采用KMC公司的KMD-5801控制器，它可独立运行，也可通过Peer-to-Peer方式连成网络。

它有8个通用输入通道，8个通用输出通道。

一个这样的控制器可控制多达8个照明开关点。

四、总结

本次毕业设计的课题，是利用KINGVIEW6.51做一个智能大厦的监控。

利用KINGVIEW6.51（组态王）通用监控系统支撑软件作为上位监控平台，配以国内知名厂商硬件搭建的大厦智能化工程，无论在功能上还是在安全和稳定性上都达到了预期的标准，满足了客户的需求，同时在工程成本上与选用国外的成套设备相比节约了50%左右。

另外组态王KINGVIEW6.51开发的监控系统软件以标准的工业计算机软、硬件平台构成的开放式系统取代传统的封闭式系统，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。

它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据功能。

具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。

参考文献

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.powerproduct./news/18197.htm