【Tridium Niagara Vykon N4 物联网平台】 08_热水泵控制 （2/3）

1 实验原理

1.1 实验目标

在Workplace中利用时间表及模拟函数实现热水泵控制。

1.2 实验要求

参照实验练习手册实验练习2、3的要求，对照完成利用时间表实现热水泵控制以及用Ramp函数模拟外部温度在-15℃到25℃之间周期性变化的实验练习。

2 实验过程

2.1 启动平台

首先在Niagara软件中启动平台。输入用户名和密码进入platform，并在Application Director界面，将站点启动。如下图2.1所示。

站点启动后，双击站点名并输入密码可以进入该站点。

2.2 添加时间表组件

上次实验已经对热水泵系统进行了简单的搭建，使用Tstat组件设定了温度的阈值。本次实验试图实现在Tstat组件不控制热水泵的时候，或者在某些特定的时间点，实现由时间表来控制热水泵的启动。比如在春节等节假日时，让时间表自动控制热水泵。
首先需要在原有实验布局的基础上添加组件。在WorkPlace左侧的导航栏中找到PumpControl文件夹并双击，进入到Wire Sheet界面。

Wire Sheet界面如下图2.3所示。

这是我们上次实验所做的热水泵控制流程，其中的SineWave是我自己添加上去的，是为了让温度数据可以在一定范围内波动，以便我们查看系统的运行效果。现在可以将该组件删除掉了。删掉该组件之后的逻辑布局如下图2.4所示。

打开软件上部分菜单栏中的导航组件，选择Palette选项。

在Palette界面找到schedule组件库，并在其中找到BooleanSchedule组件，拖拽到Wire Sheet界面上。如下图2.6所示。

将组件命名为PumpSchedule。


双击时间表PumpSchedule设置其属性。在打开的Scheduler界面中，找到界面底部的Properties选项，设置该界面中的Facets属性。将TrueText设置为Pumps_Enables；将FalseText设置为Pumps_Disabled。

修改时间表的Default Value属性，设置其默认值为Pumps_Disabled。

设置完成后，点击Save保存修改。双击左侧导航栏中的PumpControl文件夹回到Wire Sheet界面。
右键点击HotWaterPump_1组件，选择Pin Slots选项，勾选In16和Out。HotWaterPump_2租金按也以相同的方法勾选In16和Out。

设置完成后，将PumpSchedule组件的OUT引脚分别连接至HotWaterPump_1和HotWaterPump_2组件的In16端口上。如下图2.12所示。

可以看到，HotWaterPump组件的输入端都已经有了两个端口输入，分别是In5和In16。当组件的输入端有两个及以上数量的端口时，就会涉及输入优先级的问题。In5的优先级比In16要高，所以当In5有输入的时候，In16的输入就是无效的。HotWaterPump组件的Out输出引脚的输出，是由输入的高优先级决定的。现在是In5的优先级高，但由于In5没有输入，所以就输出了OFF的结果。如果想让时间表的In16端口有效，则需要对Tstat组件进行设置。
双击Tstat组件设置其属性，在Property Sheet界面将Null On Inactive设置为True。这样表示，当该组件需要输出OFF时，组件会输出Null（不输出）。

设置完成后回到Wire Sheet界面，将Outside_Temp点的数值设置为-1。右键单击Outside_Temp组件，选择Actions -> Set，将数值设置为-1。


当数值设置为-1后，数值是比PumpEnableSetPoint的预设数值低，所以Tstat会输出ON。而此时时间表组件PumpSchedule在In16端口的输入为OFF，由于Tstat组件的优先级较高，所以最终HotWaterPump组件的输出为In5端口的ON。如下图2.16所示。

再次将Outside_Temp组件的数值设置为10，HotWaterPump组件的输出如下图2.17所示。

此时由于温度高于预设值，所以Tstat不会输出。这样HotWaterPump的输出就会由时间表来控制，所以会输出OFF。

2.3 设置时间表

接下来设置水泵的时间表，在Wire Sheet界面双击PumpSchedule组件，设置具体时间。在时间表设置的Weekly Schedule界面，拖动鼠标设置时间。将时间表设置为周一的早上六点至晚上六点为水泵开启状态。如下图3.18所示。

右键点击周一的工作时间区域，选择Apply M-F选项，将周一的时间安排应用到周一至周五。如下图2.19所示。

设置完成后，周一至周五会开启水泵，周六周日默认关闭水泵。如下图2.20所示。

设置完成后点击Save保存更改，回到Wire Sheet界面。

2.4 添加日历组件

在Palette界面中，找到Schedule组件库，将该组件库中的CalendarSchedule组件拖拽至Wire Sheet界面。如下图2.21所示。将该组件命名为HolidayCalendar，如下图2.22所示。


双击设置该组件的属性，点击属性界面下方的Add，添加新的节日事件。将每年的12月25日的圣诞节记录到时间表中。如下图2.23所示。

继续添加节日时间，将感恩节作为特殊节日事件，添加到时间表中。如下图2.24所示。

添加的两个节日事件如下图2.25所示。

点击Save保存后回到Wire Sheet界面。
双击PumpSchedule组件，在SpecialEvents特殊事件界面点击Add按钮添加新的事件。将新事件命名为Holidays，Type类型属性选择Reference。鼠标左键点击Calendars中的选项，点击OK键确认。如下图2.26所示。

设置完成后点击该事件，鼠标拖动该事件的右侧的时间表，将全天设置为OFF。

接下来继续增加事件，点击Add按钮添加一个名称为Inventory的特殊事件。Inventory事件会在每年一月份的每个周二，从早上五点到晚上九点开启热水泵。将Inventory按下图2.28所示进行设置。

设置完成后保存该事件，然后选中该事件并在右侧设置其时间表。将早上五点到晚上九点的事件设置为Enable。如下图2.29所示。

设置完成后点击Save保存更改。
Inventory事件仅会在设定的早上五点到晚上九点之间起作用，其余时间段状态为Unscheduled，表示没有设置具体事项。在该时间段内，预置的事件不会受到时间表的影响。
点击时间表界面的Summary选项，找到随意一年一月份的星期二，查看其时间表。可以看到，时间表会在早上5点开启水泵，并在晚上九点关闭，如下图2.30所示。这是由特殊事件Inventory控制的。其他时间会由之前设置的每周的时间表控制，即早上六点到晚上六点开启水泵。

需要注意的是，在Special Events界面所设置的特殊事件，其优先级是按照从上到下、由高到低的顺序排列的。当事件存在冲突时，会按照高优先级的事件执行。
回到Wire Sheet界面，现在的逻辑组件如下图2.31所示。

总结一下目前的效果：Outside_Temp组件用来表示室外的温度，其默认值为10℃。PumpEnableSetPoint组件表示设定的温度阈值，数值为5℃。Tstat用来比较Outside_Temp和PumpEnableSetPoint组件的数值，也就是用来比较当前温度与设定温度的高低。Tstat的输出连接到了两个HotWaterPump组件的In5引脚上，HotWaterPump组件表示两个热水泵。HolidaySchedule组件表示节假日的时间表，其中设置了两个节日。PumpSchedule组件也表示设定的时间表，PumpSchedule时间表将HolidaySchedule所设置的两个节日作为特殊事件引入，并将这两个事件的效果设置为了Pumps_Disabled，表示这两个节日都会关闭热水泵。同时PumpSchedule时间表将它的输出连接到了HotWaterPump组件的In16输入引脚，用时间表控制热水泵的开闭。但此时的Tstat优先级高于PumpSchedule组件，当Tstat组件有输出时，时间表组件将会失效。
接下来的实验中，将使用斜坡函数对室外温度进行模拟，使温度在-15到20℃之间周期变化，以便于测试整个系统的控制效果。

2.5 添加Ramp组件

在Palette界面的KitControl组件库中，找到Ramp组件，将其拖拽到Wire Sheet界面。Ramp组件是一个斜坡函数发生器，用来产生斜坡函数。

组件使用Ramp默认名称即可。
添加组件完成后，双击该组件进行如下图2.33所示的设置。将Facets属性中的unit设置为摄氏度。将Period设置为40秒，Amplitude设置为20，Offset设置为5。

设置完成后点击保存。该设置的含义是：period表示数据的波动周期；Amplitude表示数据的振幅；Offset表示偏移量。整个Ramp函数实现的效果就是产生了一个在-15到25之间的矩形波，数据周期为40秒。
在Wire Sheet界面将Ramp组件的输出连接到Outside_Temp组件的In10输入端口，作为室外温度的模拟数据。如下图2.34所示。

3 实验结果

本次实验实现了对热水泵的阈值控制和时间表控制两种方式，使用斜坡函数对室外温度的数据进行模拟，便于测试实验结果。

3.1 阈值控制

使用斜坡函数来模拟室外温度的数值，当室外温度数值低于设定的5℃时，阈值控制方式开始工作，其Out端口输出为ON状态，表示启动热水泵加热。如下图3.1所示。

3.2 时间表控制

当室外温度是指高于设定的阈值数据时，Tstat组件不输出，将控制权限交给时间表，由时间表控制水泵的开闭。如下图3.2所示。

时间表中设置的控制时间规则为：“每周周一至周五早上六点至晚上六点开启水泵，其余时间默认关闭”、“每年一月份的周二上午五点至晚上九点开启水泵，其余时间不改变”、“每年的感恩节和圣诞节关闭热水泵”，这三项规则。当前我的时间是2020年5月27日下午六点18分，符合“每周周一至周五早上六点至晚上六点开启水泵，其余时间默认关闭”中默认关闭热水泵的情况，所以此时会关闭热水泵。

4 实验过程中存在的问题及解决方案

平台启动失败问题。
在打开软件启动平台时，有可能会因为Niagara服务尚未运行而导致平台启动失败。如下图4.1所示。

解决办法是在任务管理器中找到Niagara服务并启动，如下图4.2所示。

5 实验总结

本次实验实现了对热水泵的阈值控制和时间表控制两种方式，使用斜坡函数发生器模拟室外温度的变化情况。为时间表制定了“每周周一至周五早上六点至晚上六点开启水泵，其余时间默认关闭”、“每年一月份的周二上午五点至晚上九点开启水泵，其余时间不改变”、“每年的感恩节和圣诞节关闭热水泵”，这三项规则。阈值控制的权限高于时间表，当室外温度改于设定的阈值时，控制权限由Tstat交至时间表。
通过本次实验，学习了函数发生器、数据比较器、时间表等常见的组件，使我对Niagara软件的控制流程有了更深入的理解。

原文链接：https://blog.csdn.net/ZHJ123CSDN/article/details/106444582