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1、电动通风/排烟窗智能控制系统箴文光 陈一飞（中国农业大学信息与电吒工程聲席 北立审innmuIntelligent Control System for Electric VentilatingDai Wenguang Chen Yifei (College of Information & ElectriUniversity, Beijing 100083 CAbstract This paper studies a intelligent control system for electric ventilating / smoke exhaust window based on Lonw
2、orls network technology This kind of system adopts WAGO 750 field bus controUere. And the bottom layer utilizes FX series PLC from Mitsubishi to build intelligent control network nodes The control nodes （areas） utilize start-slop type asynchronoixs communication protocol and address mapping to commu
3、nicate with the upper bus controllers, which can solve the two-way communication between PLC and WAGO 750.Key words Electric ventilating / smoke exhaust window PLC field bus Network communication摘要论述了一种基于Lonworks网络技术的 电动通风/排烟方智能竝制系统。该系统采用 WAGO 750现场总坝控创吝，底层采用三菱FX系列 PLC构成网络智能竝制节点。控制节点（区城）采用 起止式异步過讯协议
4、和地址映射通讯方式与上展总线 控制器进行通讯.较好地解决了 PLC与WAGO 750 双向通讯问题。关键词 电动通风/排烟窗 PLC现场总线 网 烙通讯1前言现代高层及大型建筑中越来越多地采用自然通 风方式作为室内空气环境的处理手段之一。在窗户 的开/闭控制中，一般采用电动开窗器对窗户进行 一对一的驱动。根据楼宇的通风面积要求，一般 现代大型楼宇中可控制开启的窗体数傲均在几百扇 甚至多达几千扇，要求电动开窗器系统的驱动功率 很大；同时，基于建筑自然通风和自然排烟作用， 有时要求窗户按不同的区域进行开/闭控制，而不 是统一的群开、群关。这样，对于几百只甚至几千 只的电动开窗器的控制显然要用到大型
5、智能网络控 制系统。目前大型楼宇大量采用现场总线（FCS）方式构 建楼宇自动化系统（BAS）o但长期以来，由于对建 筑自然通风的认识不足，且电动开窗器还未大址普及 应用，一般的楼宇BAS均不包含电动通风窗控制系 统。基于此，电动开窗器厂家一般自己构建独立、封 闭的小型电动窗控制系统。但由于与楼宇BAS不兼 容，形响了电动通风/排烟窗的推广应用。如何构建 基于FCS,并与BAS兼容的建筑物大型智能化通风 窗控制系统显得越来越重要。2楼宇电动通风/排烟窗控制系统的一般 要求电动通风/排烟腹控制系统要求具备如下功 能：a. 既有集中控制开启/关闭功能，又具有独立 分区域控制开启/关闭功能。b. 气候
6、参数的检测、处理，实现区域P】D （比 例积分微分）运算，进行开窗通风董的调节控制 及集中控制Cc. 具有分区状态检测反馈。d. 在线程序编写、功能设定及监控。e. 与楼宇BAS系统及消防自动化系统接口兼 容（火灾优先）。f. 底层由FCS组网，上游具备构$ Internet远程监控的功能。g. 个别要求具有触摸屏HMI （人机界面）控制 监控。3系统结构针对以上要求，经多方实践和性价比分析，构建 了一个基于Lonworks技术的FCS智能通风窗控制系 统。利用從国WAGO 750模块作为工作主站，下挂 三菱PLC （可编程逻辑控制器）作为FCS控制智能节 点，来执行现场不同区域电动开窗器工作
7、。图1为通 风/排烟窗智能控制系统框图。以太网TCP/IPH2/Lon消MXLonwotU T厂3网关T楼宇BAS功能设置I/O RS485WAGO 750-819WAGO 75X53在线编程电动开窗器电动开窗器图1基于Lonworiw通风/排烟宙智能控制系统 Fig. 1 lnleHigent ventilating / smoke exhause window control system based on lonworks I/O RS485 車为了兼容目前流行的楼宇现场控制总线，采 用了 Lonworks现场总线技术来组网。而WAGO 750 - 819模块兼容Lonworks标准，可
8、与楼宇BAS联 网，并可通过以太网TCP / IP （传输控制协议/网 际协议）接入Internet,实现电动开窗远程智能监 控。4 WAGO750模块分析及数据传输的实现4. 1 WAG0750模块功能分析WAGO 750系列产品能提供的标准总线接口包 括：Profibus、Interbus、Ethernet、De vicenet x CANopen % ModbusLonworksx II / 0 - LightbusCAL . CC Link、Firewire IEEE 1394、Controlnet 等 此外 WAGO 750系列产品拥有种类丰富的I/O （输入/ 输出）俟块.除常见输
9、入/输出模块外.还包括脉宽调制模）模块、AS - interl!、电源转接模块计数器模块、编主站接口模块等另外，wAUV 1Z1SEW1F fn人仕RE 乖容常用PLC的组网功能。图2所示为利用WAGO实现的基 于串口 RS485通讯、含冇PLC底层控制节点的FCS 解决方案。750系列耦合器750系列牌合括750系列控制器750系列控制器图2利用WAGO实现的基于RS485通讯协议含PLC控制的FCS解决方赛Fig. 2 FCS solution (wiin PLC control) based on RS485communication protocol by means of WAGO在
10、构建的电动开窗器FCS控制系统中，750 - 819模块是WAGO提供的Lonworks可编程现场总 线控制器。其可提供的驱动节点数多达127个（带 中继器），以普通双绞线为传输介质，传输速率为 78 kbps,最大总线段长度可达2 700m （总线型拓扑 结构）。4. 2 PLC与Lonworks设备的数据通借本系统中采用三菱rx系列plc作为底层驱动开 窗器的分控制器核心。在基于Ironworks控制技术组 网时，WAGO 750-819主机模块与PLC的通讯是通 过RS485进行的。RS485总线抗干扰能力强、传输速率高、传送距 离远。当采用屏蔽双绞线传输时，lOOIcbps的速率最 大
11、传送距离为1.2km；若速率降到9600bps,则传送的最大距离可达15kmc另外，RS485允许在釆用 平緬传输方式的电缆上最多连接32个发送器/接收 器对.因此适用于电动通风/排烟窗控制系统的多点 通信。由于在系统的中间层釆用WAGO 750系列模块 作为转接模块，一方面通过750-819总线控制器可 与Lonworks总线挂接.另一方面通过750-653模块 提供的485通讯口与PLC进行串行通讯，从而解决 了 PLC的485通讯口与外部的Lonworks设备进行数 据通讯的问题。FX系列PLC与WAGO 750之间的通信采用FX- 485PC - IF硬件接口.而PLC的通信口设定则通
12、过 FX2N-485 ADP模块完成，何息交换以字符串形式 进行叫4. 3系统的数据传输结构本系统选用起止式异步通讯协议.其特点是一 个字符接一个字符地传输，并且传送一个字符总是 以起始位开始，以停止位结束.字符之间没有固定 的时间间隔要求C传输空闲时.保持高电平状态， 当接收到起始位的低电平时，开始传输数据。每恢 数据(每个字符)由12位组成.具体内容为以下4 部分：a. 1位起始泣(低电平，逻辑值0)。b. 8位数据位，为传送的有效信息，其中包括 通讯方式控制位、节点号位、控制命令位、状态反馈 位以及通讯状态位。传送顺序低位在前，高位在后依 次传送。C. 1位奇偶校验位。d. 2位停止位。
13、在上位机WAGO 750与PLC的通讯过程中，采 用上位机向PLC发送命令启动通讯、PLC自动返回 响应方式进行，而不是PLC主动发送数据。命令 帧和PLC返回响应軌的格式如图3所示。在命令赣和啊应恢格式中，节点号用于多主控 节点加入诵讯时区分不同的主拎制节点。本系统由 于PLC从站的个数在16个以下，主控点只有一个, 因此采用四位数据作为节点号，主站的结点号就设霍 为0000。PLC的节点地址通过内部寄存器D8121来 确定。数据位的通讯协议约定如下：00为通讯方式控 制位，值为0时表示单戍通讯.值为1时表示多点通 讯；DI -D4为通讯地址位；D5位为DO/DC命令， 当值为0时表示DO开
14、窗命令.值为1时表示DC关 窗命令.当从肚pic角士和宠護Ifr抿肘 此位无 效；D6召 行回馈，I状态进:DC状澈据时:主控向向主控态，这个 有效；D7 分控区发 发送状态信息。系统采用的是地址映射通讯方式。远程控制 单元为主控单元，带有I/O链接的PLC为从站。 在从站PLC中冇设定的地址，在主控单元中有其 相对应的地址，当主控为输岀通道时，则从站PLC 变为输入通道，反过来情况相反。主从单元都有自 己各自的I/O模块，运行各自的程序。如果主控单 元要向从站PLC发送控制命令，则可用指令向输岀 通逋写数据。系统网络则定时把数据自动传送到数 据中映射地址所指向的从站PLC上，从站PLC就 可
15、以得到主控发送过来的数据，通讯完成。反之情 况类似。5总结该系统的主控引入Lonworks现场总线模块，可 以方便地接入到以太网或Internet中.使系统具有 BA5兼容性。同时系统的下游使用PLC构成控制驱 动节点.其I/O 口的总数能达到大规模控制需雯， 并且其区域PLC的控制也很方便、实用，且工作稳 定。该系统已应用于2008年北京奥运会某场馆电动 通风窗控制中，运行效昊良好。1陈一飞.李琼等.单体式电动开窗器工程应用选 择要点分析门宙，2008 (8)： 42-46.2陈一飞.基于自然虑风原理的JSW.KW能控制系统 构造(J.建筑电气，2007. 26 (II)： 27-30.3宋伯生.PLC编程实用指南.北京：机械工业出版 社.2006 (6)： 78-82.4谢瑞和.串行技术大全.北京：濟华大学岀版社. 2003 (2)： 45 -47.5刘乐祥.微熨计算机接口技术及应用.武汉：华中 科技大学出版社2000 (4)： 51-55
