眾所周知，對于每一個復雜的控制系統都是由各種各樣的傳感器、變送器等檢測設備組成，以便及時地將現場設備的運行狀態和被控對象的各種參數反應到控制器或控制計算機，從而實現整個系統的精確控制。隨著計算機、通信、集成電路、傳感器技術的發展，在控制領域又出現了一種新興的控制技術，即現場總線（FCS）。現場總線的出現，為數據采集和系統控制提供了一種新的手段。

　　2、現場總線技術

　　2.1現場總線技術概念

　　根據國際電工委員會IEC1158定義，現場總線（Fieldbus）是“安裝在生產過程區域的現場設備/儀表與控制室內的自動控制裝置/系統之間的一種串行，數字式，多點通信的數據總線”。或者說，現場總線是以單個分散的，數字化智能化的測量和控制設備作為網絡節點，用總線相連接，實現相互交換信息，共同完成自動控制功能的網絡系統與控制系統。

　　2.2現場總線的優點

　　現場總線系統結構的簡化，使控制系統的設計、安裝、投運到正常生產運行及其檢修維護，都體現出優越性。

　　1、節省硬件數量與投資。由于現場總線系統中分散在設備前端的智能設備能直接執

　　行多種傳感、控制、報警和計算功能，因而可減少變送器的數量，從而節省了一大筆硬件投資，由于控制設備的減少，還可減少控制室的占地面積。

　　2、節省安裝費用。現場總線系統的接線十分簡單，既節省了投資，也減少了設計、安裝的工作量。據有關典型試驗工程的測算資料，可節約安裝費用60%以上。

　　3、節省維護開銷。由于現場控制設備具有自診斷與簡單故障處理的能力，并通過數字通訊將相關的診斷維護信息送往控制室，用戶可以查詢所有設備的運行，診斷維護信息，以便早期分析故障原因并快速排除。

　　3、系統的硬件設計

　　整個系統的連接簡圖如下所示：

　　在這個實驗中我采用的是將DS100控制器通過485/232轉接口與計算機串行口連接的策略，計算機的串行口作為RS-232接口的主控設備，一切由計算機來控制。需要注意的是在實驗開始前要先運行一下控制器自帶的一個軟件setdevice來設置一下控制器的通訊參數，如波特率等。采集過程中，電腦發送一個特定幀格式的讀命令給控制器，控制器將返送由傳感器傳來的數據作為應答，實現數據的采集功能。連接環境溫濕度和水溫調節設備的控制器負責系統的控制，控制過程中，由計算機發送一個帶有數據的寫命令，控制器在收到正確的寫命令以后，在對計算機回應的同時將數據傳遞給與其相聯的調節設備，調節設備在收到命令以后將按照給定的溫度對水溫或環境的溫濕度進行調節，實現系統的控制功能。

　　4、系統的軟件設計

　　系統的各模塊框圖如下：

　　主模塊作為獨立的頁面選擇室內側還是室外側的空調測控，主模塊下有系統設置，數據顯示，系統控制，實驗報告生成4個獨立的頁面。系統開始前需要先對系統進行設置，其中包括對串口的設置，通道選擇等。數據采集作為獨立的模塊負責數據的接收和發送，接收到的數據送入一個緩沖區中，數據處理模塊負責對數據的處理，它從緩沖區中讀取數據，對于需要顯示的數據，送到數據顯示模塊進行顯示，并對數據進行一定的計算得到我們需要的結果。數據顯示模塊定時的刷新數據，顯示數據，系統控制模塊主要實現寫功能，對于要寫的控制數據送到數據采集模塊，寫入串口，由控制器傳送到相應的空調控制設備，實驗報告生成模塊將生成一個EXCEL表格形式的實驗報告來反映整個實驗的重要數據。

　　4.1數據采集

　　數據采集模塊實現對DS100控制器的讀寫操作。

　　要采集的數據量主要有以下幾個：水流量，干球溫度，濕球溫度，進口水溫，出口水溫，功率。

　　實驗過程中采集到的一組數據如下：

　　4.2數據處理

　　DS100采用MODBUS協議的ASCII傳輸模式，它有自己對應的幀格式。數據處理模塊實現對DS100控制器寫前的編碼工作和讀后的解碼工作。并對采集到的數據進行計算得到制冷熱量，能效比等需要計算的量。以室外側為例：

　　室外側計算量（共2個）：

　　4.3系統控制

　　對水進口溫度和環境的溫濕度進行控制，以測試空調在不同狀況下的性能。

　　控制過程中，由計算機發送一個帶有數據的寫命令，控制器在收到正確的寫命令以后，在對計算機回應的同時將數據傳遞給與其相聯的調節設備，調節設備在收到命令以后將按照給定的溫度對水溫或環境的溫濕度進行調節，實現系統的控制功能。

　　4.4性能演示

　　負責數據（包括直接采集到的和計算出的）的顯示。能夠顯示空調性能的計算量（能效比，制冷熱量等）由圖像動態演示其變化。

　　上面兩圖分別為能效比和制冷量隨時間變化的關系曲線，其中制冷熱量的刻度單位為W，能效比的刻度單位為W/W，時間的刻度單位為半小時，試驗為每隔15分鐘計算一次能效比和制冷熱量，曲線變化越小，說明空調的性能越穩定。從上面的圖中可以看出被測空調的性能是比較穩定的。

　　5、實驗結果

　　所設計的空調測控系統在動力二館實驗室進行了為期半年的試運行，結果表明整套測控系統運行穩定，性能可靠，操作使用方便。

　　6結語

　　本文借助于現場總線技術設計的空調測控系統具有硬件結構簡單，實用性強的特點，運行及維護成本都較低，是獨立空調測控中值得推廣的一種方案。