書庫恒溫恒濕機組遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

師宇騰，魏 蓓，周京華

（1.國家圖書館，北京100081；2.北方工業(yè)大學，北京100144）

書庫恒溫恒濕機組遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

師宇騰1，魏 蓓2，周京華2

（1.國家圖書館，北京100081；2.北方工業(yè)大學，北京100144）

國家圖書館四庫全書書庫恒溫恒濕機組遠程監(jiān)控系統(tǒng)的建立，實現(xiàn)了對各恒溫恒濕機組溫濕度的實時顯示和運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，也能夠實現(xiàn)對報警狀態(tài)的顯示、清除和記錄及對溫度、濕度的記錄和查詢。恒溫恒濕機組監(jiān)控系統(tǒng)運行穩(wěn)定、操作方便，它的設計使用確保了恒溫恒濕機組的高效、安全運行。

四庫全書；恒溫恒濕機組；監(jiān)控系統(tǒng)

1 引言

國家圖書館所藏《四庫全書》是現(xiàn)存唯一一套原架原函原書保存的四庫全書版本，堪稱國寶中的國寶。為滿足四庫全書特定溫濕度的保存環(huán)境，國圖配備了多臺獨立運行的恒溫恒濕機組［1］。恒溫恒濕機組遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計建立，能夠實現(xiàn)機組的實時監(jiān)控報警，提高了恒溫恒濕系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。

2恒溫恒濕系統(tǒng)概述

四庫全書書庫恒溫恒濕系統(tǒng)由多臺水冷型恒溫恒濕機組HJ34H-A組成，如圖1所示為恒溫恒濕機組示意圖。機組采用地板送風、頂部回風的方式，冷源由室外冷卻塔提供冷水并通過壓縮機進一步降低溫度，每臺制冷量為37.5kW，熱源由機組熱水盤管提供，加濕方式為機組外置的電熱加濕器，除濕以壓縮機除濕為主，電加熱為輔。

圖1恒溫恒濕機組

恒溫恒濕機組控制選用S7-200系列CPU 224型PLC。該型號PLC有14路數(shù)字量輸入、10路數(shù)字量輸出，另配有擴展模擬量模塊，型號為EM 235?？刂品秶L閥、風機、壓縮機、電加熱、電加濕以及風壓、壓縮機過流、壓縮機超溫等報警。

3恒溫恒濕機組與組態(tài)王通訊原理與實現(xiàn)

3.1通訊網(wǎng)關PLC配置

通訊網(wǎng)關PLC的作用為:讀取11臺串聯(lián)PLC的數(shù)據(jù)，并儲存到指定位置；將指令寫入對應地址的PLC變量中。

恒溫恒濕機組的對應編號為:-120室為1號機組，-134室由北向南分別為2號、3號機組，-141室為4號機組，-133室由東向西分別為5-10號機組，-147室為11號機組。圖2為恒溫恒濕機組與上位機通訊的結構示意圖，由圖可知某對應編號PLC的設定地址、讀指令存儲地址、寫指令存儲地址以及其對應的標志位。

圖2恒溫恒濕機組與上位機通訊結構示意圖

3.2文本顯示器對通訊的影響

在每個恒溫恒濕機組中，PLC控制器和文本顯示器采用PPI協(xié)議通訊，其中文本顯示器是主機。將PLC機組串聯(lián)后，如果將文本顯示器也加入到通訊網(wǎng)絡，則該網(wǎng)絡共有23臺設備，其中主機有11臺，這樣的通訊設置會造成通訊紊亂或主機尋址錯誤等問題，也會造成通訊速度遲緩，甚至會造成通訊癱瘓。

將文本顯示器單獨連接到PLC外，使用三刀雙擲開關將文本顯示器和通訊輸入分別接入到PLC，使每個PLC都可以有本地（與文本顯示器通訊）和遠程（與通訊網(wǎng)絡連接）兩個通訊狀態(tài)，這樣既解決了文本顯示器接入對通訊網(wǎng)絡的影響，又不影響必要情況下文本顯示器的正常使用。

4監(jiān)控系統(tǒng)設計與控制

4.1監(jiān)控系統(tǒng)界面與程序設計

4.1.1變量設計

由于PLC都是通過通訊網(wǎng)關與上位機進行通訊，所以在上位機的組態(tài)軟件中，只需定義讀取通訊網(wǎng)關的對應變量即可?！癐／O整型”變量為從通訊網(wǎng)關讀取的實際點，“內存離散”變量為組態(tài)軟件的模擬點。

4.1.2畫面設計

根據(jù)不同場景和功能，監(jiān)控系統(tǒng)包含登錄首頁面、主頁面、操作頁面（如圖3所示）、實時趨勢與歷史曲線頁面、報警頁面等幾個部分。

圖3操作頁面

4.1.3程序設計

當組態(tài)王與機組進行通訊時，應使用PLC-226做為網(wǎng)關與各個機組的PLC-224控制器進行通訊，它無法直接讀取PLC-224的通訊狀態(tài)。這就需要有一個通訊策略來實現(xiàn)對PLC-224通訊狀態(tài)的監(jiān)控［2］。圖4為主頁面通訊狀態(tài)程序圖。

圖4主頁面通訊狀態(tài)程序圖

該通訊策略為:強制把PLC-226某位數(shù)據(jù)置1，然后每次與PLC-224通訊時，PLC-224會將該位進行寫0操作，然后定時讀取該位數(shù)據(jù)，如果一定時長內其值為0，且未發(fā)生變化，則視為這段時間內通訊正常。

4.2監(jiān)控系統(tǒng)對恒溫恒濕機組的控制

4.2.1啟動/停止控制

恒溫恒濕監(jiān)控系統(tǒng)能實現(xiàn)對各機組啟動／停止的控制。用戶在各機組控制頁面中，通過運行指示燈觀察該機組的運行狀態(tài)，并通過點擊指示按鈕來實現(xiàn)對機組的啟動／停止操作。由于機組在啟動／停止時，都有風機延時動作保護時間，所以在監(jiān)控系統(tǒng)遠程控制中，也應相應增加延時保護倒計時設計，以使用戶實現(xiàn)對機組更有效的控制。

4.2.2報警復位

恒溫恒濕系統(tǒng)監(jiān)控頁面中既可以實現(xiàn)對各機組報警信息的實時顯示，也能對報警進行實時復位，同時，復位操作也會與報警信息一起保存到歷史報警信息系統(tǒng)中以供查詢。

5結束語

國家圖書館四庫全書恒溫恒濕機組監(jiān)控系統(tǒng)已完成了安裝和調試，并已經(jīng)過了一段時間的系統(tǒng)試運行，系統(tǒng)運行情況如下:恒溫恒濕機組監(jiān)控系統(tǒng)能夠分別實現(xiàn)對二期全部恒溫恒濕機組溫濕度的實時顯示、運行狀態(tài)的實時監(jiān)控；能夠分別實現(xiàn)對上述全部機組報警狀態(tài)的顯示、報警清除和報警記錄；能夠分別記錄上述全部機組的溫度和濕度，并可以選擇日期和時段查詢。

恒溫恒濕機組監(jiān)控系統(tǒng)運行穩(wěn)定、操作方便，它的投入使用確保了恒溫恒濕機組以及相關設備的正常、高效、安全運行。

［1］石文生.簡析國家圖書館《四庫全書》書庫及展覽區(qū)安全防范系統(tǒng)的完善解決方案［J］.安防科技，2011，（12）.

［2］李瑞先.組態(tài)王軟件在監(jiān)控系統(tǒng)中的應用［J］.電氣傳動自動化，2006，（5）.

Design of remote monitoring system for constanttemperature constant-humidity unit stacks room

SHI Yu-teng1，WEI Bei2，ZHOU Jing-hua2
（1.National Library of China，Beijing 100081，China；2.North China University of Technology，Beijing 100144，China）

The advanced design of the remote monitoring system of the constant-temperature constant-humidity unit stacks room for Sikuquanshu of the National Library of China is presented.The system achieves the real-time monitoring and real-time displaying of the temperature and the humidity for each of the constant-temperature constant-humidity units，also can realize the relevant alarming，clearing，recording and inquiring.The advanced design of the system ensures the high efficiency and safe operation of the constant-temperature constant-humidity units.

Sikuquanshu；constant-temperature constant-humidity units；monitoring system

TP277

A

師宇騰（1986-），男，工程師，現(xiàn)在國家圖書館工作。

2016-05-24

1005—7277（2016）04—0059—03