【正文】 樓宇信息的處理不在僅僅依靠 下位機(jī)程序來執(zhí)行 [1]。 當(dāng)下位機(jī)在執(zhí)行任何一個(gè)操作時(shí)，上位機(jī)組態(tài)軟件通過對下位機(jī)程序的監(jiān)控，都能用圖形、數(shù)字、動畫來表達(dá)下位機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)；同時(shí)上位機(jī)軟件又能通其內(nèi)部程序?qū)ο挛粰C(jī)的一些變量進(jìn)行修改，使下位機(jī)程序進(jìn)行相應(yīng)操作，通過上位機(jī)與下位機(jī)雙向的信息交換來實(shí)現(xiàn)對樓宇的綜合管理。 系統(tǒng)總體架構(gòu) 根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)的論述，可知系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)可分為三大塊，分別為上位機(jī)組態(tài) 畫面 部分、下位機(jī)部分、硬件仿真電路部分，總體結(jié)構(gòu)圖如圖 111 所示。 上 位 機(jī) （ P C 機(jī) ）地 下 車 庫 操 作 界面溫 度 濕 度 操 作 界面火 災(zāi) 報(bào) 警 操 作 界面下 位 機(jī) （ P L C ）溫 濕 度 硬 件 電 路仿 真 部 分地 下 車 庫 硬 件 電路 仿 真 部 分火 災(zāi) 報(bào) 警 硬 件 電路 仿 真 部 分中 央 空 調(diào)系 統(tǒng) 界 面通 風(fēng) 機(jī) 系統(tǒng) 界 面火 災(zāi) 傳 感 器安 裝 界 面火 災(zāi) 報(bào) 警報(bào) 表 界 面 圖 111 樓宇綜合管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 該設(shè)計(jì)上位機(jī)畫面主要有三大部分組成，分別為地下車庫監(jiān)控系統(tǒng) 、 樓宇溫濕度管理系統(tǒng) 、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。在這三大部組態(tài)畫面中，其中樓宇溫濕度管理系統(tǒng)與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)又分別下分了二個(gè)小部分。整個(gè)系統(tǒng)中以下位機(jī) PLC 為核心，它由 基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等幾部分構(gòu)成， 3 PLC 是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心。而 上位機(jī)電腦 對整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)對整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行則 起 到 輔助作用 。硬件仿真電路是為了更好地來表示樓宇系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)。 整個(gè)樓宇系統(tǒng)分為好多方面，而在本設(shè)計(jì)中只包含了 三大部分，這是因?yàn)樗褂玫慕M態(tài)軟件在沒有正式受權(quán)情況下，對定義變量的僅限于 64 個(gè)點(diǎn)。 設(shè)計(jì) 研究 的目的 國內(nèi)在做樓宇控制的并不少，但大多都只是對某一個(gè)方面，或者二個(gè)方面進(jìn)行控制，而且控制部分大多過分依靠下位機(jī)程序，而監(jiān)控部分也使用一些攝像頭或一些只能監(jiān)控現(xiàn)場的設(shè)備。對一些突發(fā)情況不能夠及時(shí)進(jìn)行處理，對信息實(shí)時(shí)收集達(dá)到了要求，但對信息的及時(shí)處理并沒有達(dá)到要求。而本設(shè)計(jì)克服了這些缺點(diǎn)，它不僅能夠?qū)崟r(shí)對信息進(jìn)行收集，同時(shí)它還能夠?qū)σ恍┬畔⑦M(jìn)行在線處理，做到了樓宇信息的高度集成化 ；而在控制的數(shù)量方面，它完全由 下位機(jī)硬件決定，可以根據(jù)需要選擇下位機(jī)，來達(dá)到多結(jié)點(diǎn)，多樓宇控制，改變了傳統(tǒng)的控制方面單一的問題。上位機(jī)與下位機(jī)程序的結(jié)合也是本設(shè)計(jì)的一個(gè)突出特點(diǎn)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體 步驟 該設(shè)計(jì) 分析研究了 國內(nèi) 外 樓宇控制方面的現(xiàn)狀 ，與現(xiàn)代社會人們對樓宇控制方面的需求，以及國家對構(gòu)建節(jié)約型社會的提倡，從而對樓宇綜合管理系統(tǒng)進(jìn)行了總體的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)以下位機(jī) PLC 為核心，上位機(jī)為輔方法，綜合對樓宇信息進(jìn)行分析與處理； 采用 PPI 的通信協(xié)議 方式 ，將樓宇信息 在下位機(jī)采集后傳遞給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)了 信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性， 以及信息 處 理的快速性。 下位機(jī) PLC 使用西門子 PLC200 系列，也使整個(gè)系統(tǒng)在復(fù)雜的工控 環(huán)境中有更強(qiáng)的抗干擾能力。如果對多節(jié)點(diǎn)多樓宇進(jìn)行監(jiān)控管理，還可 使用 以太網(wǎng)的通訊方式。 樓宇綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程主要分為以下步驟： （ 1） 前言： 將現(xiàn)代人類對樓宇綜合管理系統(tǒng)方面的需求，與國內(nèi)在這方面無法滿足人們的需求 的 這一矛盾的現(xiàn) 狀進(jìn)行了論述，從而提出了本設(shè)計(jì)的研究意義，與合理性。 （ 2） 總體方案設(shè)計(jì) ：由樓宇綜合管理系統(tǒng)所包含的方面繪制出了總體結(jié)構(gòu)圖，使系統(tǒng)的總體架構(gòu)做到了一目了然。 （ 3） 上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)： 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)包括二方面，一方面是上位機(jī)與下 位機(jī)通訊連接搭建；別一方面是 根據(jù)現(xiàn)有條件設(shè)計(jì)出上位 機(jī) 組態(tài)畫面，并對 4 上位機(jī)組態(tài)畫面中一些動畫進(jìn)行 相應(yīng)程序 編寫 ，及對一些控制過程 進(jìn)行流程概述。 （ 4） 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)： 主要針對下位機(jī) PLC 進(jìn)行相應(yīng)程序編寫，及 順序功能圖 述。 （ 5） 硬件 及硬件 仿真電路設(shè)計(jì)： 對核心硬件 PLC 進(jìn)行 選型，及 硬件仿真電路的一些功能。 （ 6） 總結(jié)： 對 本設(shè) 計(jì)中還存在的一些不完善地方進(jìn)行 分析 說明， 在此基礎(chǔ)之上想 一些可行的解決思路。 最終 提出更多擴(kuò)展 設(shè)計(jì) 以及應(yīng)用技術(shù)的推廣 。 2. 上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì) 上位機(jī)軟件組態(tài)王是一款國產(chǎn)軟件，從 80 年代 末期進(jìn)入我國 到現(xiàn)在 ，經(jīng)過長期 的發(fā)展與完善，已成為一款相當(dāng)成熟的國產(chǎn)軟件。它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期相對較短等特點(diǎn)。并且其系統(tǒng)還可進(jìn)行層次畫分，可分為控制層 、 監(jiān)控層 、 管理層 三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其完美的特點(diǎn)及系統(tǒng)的穩(wěn)定性能使它在樓宇管理系統(tǒng)中起到相當(dāng)大的作用。本節(jié)還會對其別的功能進(jìn)行詳細(xì)講解。 通訊 協(xié)議及通信 連接 PPI 通信協(xié)議 本設(shè)計(jì)中使用的通信協(xié)議為 PPI 通信協(xié)議， PPI 通信協(xié)議是西門子公司專為S7200 系列 PLC 開發(fā)的通信協(xié)議，內(nèi)置于 S7200CPU 機(jī)中。 PPI 協(xié)議通過屏蔽雙絞線來實(shí)現(xiàn)通信， 在物理上是基于 RS485 口。 PPI 協(xié)議是一種主從協(xié)議。主站設(shè)備發(fā)送要求到從站設(shè)備，從 站設(shè)備響應(yīng) ， 從站不能主動發(fā)出信息 。 主站 依 靠PPI 通信 協(xié)議 來 管理共享連接 以及 與從站通訊 等 。 PPI 通信 協(xié)議不 會 限制與任意一個(gè)從站 在 通訊 時(shí) 主站的數(shù)量，但在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中 通信中 ， 對 主站 的要求 不能超過32 個(gè)。 PPI 協(xié)議最基本的用途為使用 PC 機(jī)運(yùn)行 STEP7Micro/WIN 軟件 編程 時(shí) 上載 及 下載 應(yīng)用 程序 以及與上位機(jī)組態(tài)畫面在進(jìn)行實(shí)時(shí)通信 [2]。 I/O 設(shè)備定義 組態(tài)王提供有專門 為 定義 I/O 設(shè)備的配置 的 向?qū)?，我們根?jù)配置向?qū)У?提示進(jìn)行 添加、 或 者修改和配置硬件設(shè)備 操作 。 在進(jìn)行配置 I/O 設(shè)備時(shí)有幾個(gè)要點(diǎn) [3]。 ① 打開工程瀏覽器的目錄區(qū)，左鍵單擊設(shè)備欄里的 COM1，會在右 側(cè) 內(nèi)容顯示 5 區(qū)出現(xiàn)“新 建”欄 目圖標(biāo)，如圖 211 所示。 圖 211 組態(tài)王管理的 I/O 設(shè)備 ② 左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，會彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂υ捒?， 如圖 212 所示。 圖 212 設(shè)備配置向?qū)? ③ 在設(shè)備配置向?qū)е羞x擇 PLC并在下分的選項(xiàng)中 依次 找到 西門子、 S7200系列、 6 PPI，選擇中后點(diǎn)擊“下一步”按鈕，會彈出“設(shè)備配置向?qū)?—— 邏輯名稱”對話框，如圖 213 所示。 圖 213 設(shè)備配置向?qū)?—— 邏輯名稱 ④ 輸入 要 配置的設(shè)備邏輯名稱，點(diǎn)擊“下一步”按鈕， 會 彈出“設(shè)備配置向?qū)А?選擇串口號” 的 對話框，如圖 214 所示。 圖 214 設(shè)備配置向?qū)?—— 選擇串口號 ⑤ 正確選擇與設(shè)備連接的串口，點(diǎn)擊“下一步 按鈕 ” 會 彈出“設(shè)備配置向?qū)?— 7 — 設(shè)備地址設(shè)置指南” 的 對話框，如圖 215 所示。 圖 215 設(shè)備配置向?qū)?—— 設(shè)備地址設(shè)置指南 ⑥ 在這一步中，指定的地址要與下位機(jī) PLC 地址相同。設(shè)置完成后點(diǎn)擊“下一步”彈出“通信參數(shù)”對話框。如圖 216 所示。 圖 216 設(shè)備配置向?qū)?—— 通信參數(shù) 8 ⑦ 通信參數(shù)的設(shè)置主要是在發(fā)生通信故障時(shí) 對故障處理而配置一些參數(shù) ，系統(tǒng)會 根據(jù)這些參數(shù) 嘗試恢復(fù)通信。 在這里我們使用默認(rèn)值。點(diǎn)擊“下一步”彈出 “設(shè)備配置向?qū)?—— 信息總結(jié)”對話框。該對話框主要是對一些剛剛設(shè)備的通信參數(shù)進(jìn)行顯示，方便后期設(shè)計(jì)時(shí)對設(shè)置的串口設(shè)備信息進(jìn)行查看。 如圖 217 所示。 圖 217 設(shè)備配置向?qū)?—— 信息總結(jié) 通訊連接與調(diào)試 當(dāng)設(shè)備完成串口參數(shù)設(shè)置后， 將下位機(jī) 的 PPI 通訊電纜 與 PC 機(jī)相連接進(jìn)行通信。如果通信連接成功，在組態(tài)王的信息窗口會出現(xiàn)有關(guān)通 信成功的提示，如圖 218 所示 （ 已用 紅色進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)） 。 如果通信未成功，可以在地址 設(shè)備配置向?qū)?—— 設(shè)備地址設(shè)置指南中對設(shè)備地址進(jìn)行更改，對照著 PLC 地址進(jìn)行更改。如下圖，可以看出，在遠(yuǎn)行整個(gè)系統(tǒng)時(shí)，會彈出信息窗口，信息窗口中分別會對系統(tǒng)遠(yuǎn)行的一些信息進(jìn)行提示，比如時(shí)間，連接的設(shè)備名，以及是否開始進(jìn)行數(shù)據(jù)庫記錄，在信息窗口中都會有明確的指示性說明，其中最主要的是會對關(guān)聯(lián)的設(shè)備進(jìn)行一個(gè)說明。 9 圖 218 通訊成功信息窗口 樓宇溫濕度控制設(shè)計(jì) 傳統(tǒng) 樓宇溫濕度 控制方法 現(xiàn)代建筑中在樓宇溫濕 度控制方面 大多 是以用戶為單位進(jìn)行控制，用戶根據(jù)自己的需求購買相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行溫濕度控制，這樣做第一會給用戶造成過多的開支；第二對資源的使用會出現(xiàn)過多浪費(fèi)的情況，不符合現(xiàn)代社會提倡的構(gòu)建節(jié)約型社會的要求；第三會對環(huán)境產(chǎn)生過多污染，不符合構(gòu)建環(huán)境友好型社會；第四會對樓宇的整體美觀造成破壞。 雖然有些樓宇采用了中央空調(diào)的設(shè)計(jì)，但這些樓宇的中央空調(diào)系統(tǒng)智能性過低，操作的“復(fù)雜性”和不“可視性”也使這種設(shè)計(jì)需要過多的操作員，并且如果出現(xiàn)故障檢修起來相當(dāng)復(fù)雜。本設(shè)計(jì)針對這些缺點(diǎn)進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)，改變了現(xiàn)代樓宇在溫濕度控制方 面的缺點(diǎn) [4]。 樓宇溫濕度控制方法設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用二個(gè)“一”多個(gè)“集”的控制方法 。 二個(gè)“一”分別是指系統(tǒng)采用一個(gè)“可視化” 中央空調(diào)系統(tǒng) 和一套“可視化”通風(fēng)機(jī)系統(tǒng) ；多個(gè)“集”是指管理系統(tǒng)采用多節(jié)點(diǎn)集中采集溫濕信息以及進(jìn)行集中化處理的方法。中央空調(diào)系統(tǒng)在本設(shè)計(jì)主要是對溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的設(shè)備，下位機(jī)通過 多節(jié)點(diǎn)的 EM235 模塊 對 10 樓宇溫度信息進(jìn)行采集，采集的信息通過 PPI 通訊電纜將信息傳遞給上位機(jī)，同時(shí)上位機(jī)也會從下位機(jī)讀取用戶設(shè)定的溫度數(shù)據(jù)，上位機(jī)程序會自動將二個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，判斷出是執(zhí)行送熱風(fēng)操作還是送 冷風(fēng)操作，得出結(jié)果后會給下位機(jī)發(fā)送相應(yīng)的指令，下位機(jī)就會執(zhí)行相應(yīng)操作 。同樣對于通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，下位機(jī)通過EM235 模塊收集相應(yīng)的濕度信息，并通過 PPI 通訊電纜將信息傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)則根據(jù)已設(shè)定的相對濕度進(jìn)行分析對比，得出相應(yīng)的操作指令發(fā)送給下位機(jī)，下位機(jī)將執(zhí)行相應(yīng)的操作。整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中溫度與濕度信息傳遞是實(shí)時(shí)性的，兩者的操作也能同時(shí)進(jìn)行，只要滿足相應(yīng)的條件。 同時(shí)上位機(jī)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的監(jiān)控管理畫面，可以實(shí)時(shí)對樓宇溫濕度管理系統(tǒng)進(jìn)行操作 [5]。 樓宇溫濕度控制過程 流程圖 樓宇溫濕度控制過程流程圖， 如下圖 221 所示。 開 始E M 2 3 5 模 塊 采 集 現(xiàn) 實(shí) 溫 濕度 信 息 及 用 戶 設(shè) 定 的 溫 濕度 信 息對 比 設(shè) 定 溫 度與 采 集 溫 度對 比 設(shè) 定 濕 度與 采 集 濕 度送 風(fēng) 機(jī)送 熱 風(fēng)關(guān) 閉 對 應(yīng) 的 調(diào)節(jié) 設(shè) 備送 風(fēng) 機(jī)送 冷 風(fēng)通 風(fēng) 機(jī)開 啟溫 度 相等濕 度 相等過低過低過高結(jié) 束 圖 221 溫濕度控制過程流程圖 11 樓宇溫濕度控制 組態(tài)畫面 設(shè)計(jì) 針 對樓宇在控制時(shí)需要一些畫面進(jìn)行監(jiān)控各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，因 此 在設(shè)計(jì)過程中將數(shù)據(jù)的改變 進(jìn)行了實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)監(jiān)控畫面也會與數(shù)據(jù)改變相同步。這樣設(shè)計(jì)方便宜以后如果系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能從組態(tài)畫面上第一時(shí)間找到是那個(gè)設(shè)備，那個(gè)地方發(fā)生了故障，能及時(shí)去進(jìn)行檢修。 此種設(shè)計(jì)也是本系統(tǒng)中比較有創(chuàng)新的方面，在系統(tǒng)使用過程中能夠?yàn)椴僮魅藛T與維護(hù)人員節(jié)約大量的時(shí)間。 在 設(shè)計(jì)過程中考慮到樓層過多等因素，我們將中央空調(diào)系統(tǒng)畫面與通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了分畫面顯示，同時(shí)為了管理者能夠及時(shí)查看樓宇溫濕度信息，我們在主畫面上設(shè)置了相應(yīng)的畫面切換按鈕，當(dāng)管理者需要進(jìn)行畫面切換時(shí)，可以直接通過點(diǎn)擊按鈕來進(jìn)行畫面切換。 同時(shí)對相對濕度進(jìn)行固定是因?yàn)槿祟愖钸m合生存的相對濕度為 45%PH，在畫面中設(shè)置了相應(yīng)的講解圖標(biāo)，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊就可進(jìn)行查看。 樓宇溫濕度管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖分為三塊 [3]，分別如下圖 222（樓宇溫濕度監(jiān)管系統(tǒng)圖）、圖 223（中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)圖）、圖 224（通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)圖） 。 圖 222 樓宇溫濕度監(jiān)管系統(tǒng)圖 12 圖 223 中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)圖 圖 224 通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)圖 13 樓宇單行道地下停車場設(shè)計(jì) 常見的地下停車場設(shè)計(jì)方案 停車場要求占有大量的空間，因此在一些一線城市，樓宇停車場的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要，它無論是對于開發(fā)商利益還是用戶的需求都息息相關(guān)，如何使地下停車場在建造費(fèi)用最低，同時(shí)又能滿足用戶的要求，成了現(xiàn)代樓宇在建設(shè)時(shí)要考慮的問題。常見的樓宇地下停車場主要是雙行道地下停車場，兩個(gè)車道合在一起的也有相對獨(dú)立的 。 最為常見的是相對獨(dú)立的， 也就是一個(gè) 下行車道在樓宇的一邊，別一個(gè)在另一邊，這樣分開設(shè)計(jì)是從安全角度進(jìn)行考慮，防止出現(xiàn)碰撞等問題，但是這樣設(shè)計(jì)也帶來了車道占用空間過大（二個(gè)地下車道），造成本過高，對地下車庫管理不方便等問題。而采用雙車道的地下停車場也存在著一些問題，比如設(shè)計(jì)難度增大，雙車道在建造時(shí)要求的寬度相當(dāng)大，會給建造帶來相當(dāng)大的難度，同時(shí)雙車道使用也不能比較好的提高安全度。這些條件限制了地下停車場的發(fā)展，針對這些問題，在本設(shè)計(jì)中也做了相應(yīng)的改變，可以從成本、管理難度、建造時(shí)難易 度、安全成度方面進(jìn)行集中體現(xiàn) [7]，這樣的設(shè)計(jì)也是基于一些考察 后