書庫恒溫恒濕機組遠程監控系統設計

師宇騰，魏 蓓，周京華

（1.國家圖書館，北京100081；2.北方工業大學，北京100144）

書庫恒溫恒濕機組遠程監控系統設計

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控系統的建立，實現了對各恒溫恒濕機組溫濕度的實時顯示和運行狀態的實時監控，也能夠實現對報警狀態的顯示、清除和記錄及對溫度、濕度的記錄和查詢。恒溫恒濕機組監控系統運行穩定、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；監控系統

1 引言

國家圖書館所藏《四庫全書》是現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控系統的設計建立，能夠實現機組的實時監控報警，提高了恒溫恒濕系統運行的安全性和穩定性。

2恒溫恒濕系統概述

四庫全書書庫恒溫恒濕系統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路數字量輸入、10路數字量輸出，另配有擴展模擬量模塊，型號為EM 235。控制范圍包括風閥、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王通訊原理與實現

3.1通訊網關PLC配置

通訊網關PLC的作用為:讀取11臺串聯PLC的數據，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協議通訊，其中文本顯示器是主機。將PLC機組串聯后，如果將文本顯示器也加入到通訊網絡，則該網絡共有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（與通訊網絡連接）兩個通訊狀態，這樣既解決了文本顯示器接入對通訊網絡的影響，又不影響必要情況下文本顯示器的正常使用。

4監控系統設計與控制

4.1監控系統界面與程序設計

4.1.1變量設計

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

4.1.2畫面設計

根據不同場景和功能，監控系統包含登錄首頁面、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

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

圖4主頁面通訊狀態程序圖

該通訊策略為:強制把PLC-226某位數據置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據，如果一定時長內其值為0，且未發生變化，則視為這段時間內通訊正常。

4.2監控系統對恒溫恒濕機組的控制

4.2.1啟動/停止控制

恒溫恒濕監控系統能實現對各機組啟動／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，并通過點擊指示按鈕來實現對機組的啟動／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，所以在監控系統遠程控制中，也應相應增加延時保護倒計時設計，以使用戶實現對機組更有效的控制。

4.2.2報警復位

恒溫恒濕系統監控頁面中既可以實現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控系統已完成了安裝和調試，并已經過了一段時間的系統試運行，系統運行情況如下:恒溫恒濕機組監控系統能夠分別實現對二期全部恒溫恒濕機組溫濕度的實時顯示、運行狀態的實時監控；能夠分別實現對上述全部機組報警狀態的顯示、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。

恒溫恒濕機組監控系統運行穩定、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》書庫及展覽區安全防范系統的完善解決方案［J］.安防科技，2011，（12）.

［2］李瑞先.組態王軟件在監控系統中的應用［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，現在國家圖書館工作。

2016-05-24

1005—7277（2016）04—0059—03