楼宇自动化系统中实时数据交换及集成技术应用研究

摘要

论文的研究工作是以某高档综合性酒店大楼BAS(Building AutomationSystem)集成工程为背景展开的。 随着信息技术和计算机技术的高速发展，人们对建筑物的信息交互性、节能、管理水平、对BAS的可靠性和灵活性，提出越来越高的要求。目前在楼宇自动化系统中各自采用专有的通讯协议，造成相互间通信速率、编码格式、同步方式、通信规程各不相同，因此很难实现设备间的互操作和系统的互连。用户在选择的范围、灵活性及互换性上受到极大限制，常常锁定在某一种产品上，最终造成系统的性能和投资效益遭受损失。OPC(OLE for Process Control)作为与厂商无关的软件数据交换标准和规范，为智能建筑系统的集成开辟了新的途径，它保证了系统集成的开放性。论文将开放式组态软件WinCC和OPC技术引入BAS的控制层和管理层集成中，成功地实现了楼宇中各异构子系统之间的互联互通，完成了实时数据的共享。首先，论文在理论层次上对建筑智能化系统集成模式的发展现状进行深入剖析，总结了各种集成模式的优缺点，并对楼宇自动化系统集成模式可能的发展做了具有一定根据的探索；阐述了作为OPC技术基础的COM(ComponentObject Module)/DCOM(Distribute Component Object Module)的特性和实现机制；深入剖析OPC DA(Data Access)规范，较好地阐述了规范规定的基本对象：OPCServer，OPC Group和OPC Item的功能；用示意图直观地描述了OPC DA如何实现现场设备数据的采集；给出三种数据访问方法下客户端与服务器的交互过程；结合工程的实际情况，提出了现场设备层、控制层、管理层的三层网络结构；论证了PROFIBUS总线应用于楼宇控制系统的可行性；阐述了三层网络之间的通讯；论文还对智能建筑集成相关技术进行了研究，重点研究了论文采用的OPC技术，论证了OPC技术实现BAS集成的可行性；构建了基于OPC和开放式组态软件的楼宇系统软件模型，实现了设备级和控制级、监控级之间的数据融合，解决了异构总线共存的局面；实现了WinCC与KEPServerEX的实时数据交换；利用VB开发OPC客户端，实现了WinCC和Excel之间的实时数据交换，对程序中的关键代码和数据处理方式——订阅方式提供了详细的解释；再通过NetDDE方式实现了第三方组态王系统与Excel之间网络动态数据交换，为两种不同楼宇系统的动态数据集成提出了一种新的思路和方法；最后采用组态软件WinCC进行画面设计，包括各主要监控界面设计和报警组态设计、报表打印等。 结果表明，基于平等子系统的集成模式应用范围广，可适用于各种不同设备制造商子系统的集成，且系统通用性强，易于扩展，有利于降低系统集成成本，加快项目进度，完全能够达到楼宇自动化系统集成的目的。基于这种模式下采用开放式组态软件WinCC和开放式工业标准OPC，大大提高了系统的开放性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1论文研究目的和意义

1.2国内外相关研究现状

1.2.1智能建筑集成模式的发展现状

1.2.2开放式组态软件发展现状

1.2.3 OPC技术的发展现状

1.3论文的研究内容

2相关技术的研究

2.1 OPC技术分析

2.1.1 OPC规范的基础COM/DCOM技术

2.1.2 OPC技术的特点和原理

2.1.3 OPC的接口

2.1.4 OPC对象的分层结构

2.2 OPC数据访问规范(OPC DA)

2.3 OPC数据访问方法

2.4订阅方式数据采集

2.5本章小结

3 BAS网络结构设计

3.1网络总体设计方案

3.2现场设备与控制器通讯

3.2.1 PROFIBUS应用在BAS控制系统的可行性

3.2.2 PROFIBUS-DP总线网络组态设计

3.3控制器与服务器通讯

3.4服务器与管理站通讯

3.5本章小结

4基于OPC和组态软件的BAS集成

4.1智能建筑集成相关技术分析

4.1.1用统一通信协议实现系统集成的方式

4.1.2在控制网络和信息网络之间加入转换接口

4.1.3采用DDE动态数据交换技术

4.1.4运用OPC实现智能建筑的信息集成

4.1.5 Web数据库技术

4.1.6 OPC技术的可行性分析

4.2 BAS系统设计原则

4.3 BAS软件架构

4.4 WinCC监控站和KEPServer数据交换的实现

4.4.1 OPC的DCOM配置

4.4.2 KEPServerEx服务器的功能

4.4.3服务器和客户端的配置

4.5利用VB开发客户端实现Excel和WinCC通信

4.5.1客户端程序流程图设计

4.5.2订阅方式读取数据的实现

4.6 Excel和组态王通过NetDDE方式实现网络动态数据交换

4.7本章小结

5组态监控界面设计

5.1概述

5.2用户管理和主画面设计

5.3状态显示

5.4报警组态

5.5历史曲线

5.6本章小结

6工作总结与展望

6.1论文工作总结

6.2论文工作得出的结论

6.3后续研究方向

致谢

参考文献

附录