【正文】 ........................................................................... 24 4. 硬件選型及模擬仿真電路設(shè)計(jì) ................................................................... 28 硬件選型 ........................................................................................................ 28 模擬仿真電路 ................................................................................................ 29 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................... 31 附錄 ............................................................................................................................ 33 致謝 ............................................................................................................................ 33 1 基于 PLC與組態(tài)王的樓宇綜合管理系統(tǒng) 前言 現(xiàn)代建筑中無(wú)論 是小區(qū)，還是寫字樓或者一些酒店大樓，都在向著高樓層發(fā)展。高樓層的建筑節(jié)約 了 用地面積，增加了可 用 空間，但同時(shí)也帶 來(lái)了一些信息傳遞的不便性和結(jié)構(gòu)的不易集成化，信息傳遞的不便性對(duì)用戶來(lái)說(shuō)存在著不 安全、 不 便利 等因素，結(jié)構(gòu)的不易集成化對(duì)社會(huì)來(lái)說(shuō)存在著不夠 高效、 不夠 節(jié)能的缺點(diǎn)。如何使樓宇在使用過(guò)程中 安全、便利、高效、節(jié)能 ，成了當(dāng)前研究的主要方向。 美國(guó) 、 日本 是最早從事這方面研究的國(guó)家， 隨 后英國(guó)、法國(guó)、瑞典等歐洲國(guó)家在這方面也進(jìn)行了大量投入。其中美國(guó)具有代表性的綜合樓宇超過(guò)數(shù) 萬(wàn)幢 ，日本在新建的一些樓宇中占有量 也 超過(guò) 60%。 而我國(guó)在這方面相對(duì)比較晚，只有近些 年在一些一線城市才出現(xiàn)了一些這方面的建筑，其中 以 北京奧運(yùn)會(huì)標(biāo)志性建筑物 —— 鳥巢、水立方 ，廣州亞運(yùn)會(huì)標(biāo)志性建筑物是 —— 亞運(yùn)城綜合體育館， 上海世博會(huì)的標(biāo)志性建筑物 —— 中國(guó)館，這些 最具有代表性 。但 是國(guó)內(nèi)在這方面還 存在著發(fā)展速度過(guò)慢，中小型建筑過(guò)少等問(wèn)題，及中小型建筑技術(shù)過(guò)于單一老舊，在技術(shù)方面沒有太大的改革創(chuàng)新等缺點(diǎn)。 未來(lái)建筑中，一定會(huì)在節(jié)能 、 環(huán)保 、 安全、便利、高效 進(jìn)行 創(chuàng)新，而這些方面的創(chuàng)新與樓宇各方面信息的實(shí)時(shí)傳遞及處理是分不開的。如何處理使上位機(jī)不僅能夠監(jiān)控 處理 一些實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)又能夠?qū)ο挛粰C(jī)進(jìn)行一些合理操作，同時(shí)又不會(huì)影響下位機(jī) 程序 的條件運(yùn)行成了問(wèn)題的關(guān)鍵。該設(shè)計(jì)對(duì)樓宇一些安全 、便利、節(jié)能方面過(guò)行了針對(duì)性 的 設(shè)計(jì) ，以及對(duì)上位機(jī)軟件程序和下位機(jī)程序進(jìn)行了 科學(xué)配置，在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)上位機(jī)操作過(guò)后，下位機(jī)程序進(jìn)入死區(qū)無(wú)法運(yùn)行的現(xiàn)象。 1. 總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì) 所研究 的樓宇綜合管理系統(tǒng)實(shí)際上 是一套上位機(jī)監(jiān)控與管理系統(tǒng)，它利用上位機(jī)軟件組態(tài)王對(duì)樓宇信息進(jìn)行綜合監(jiān)控與管理，使樓宇各方面信息進(jìn)行最大集成化，上位機(jī)軟件的執(zhí)行操作又能使樓宇信息處理變的多元化，同時(shí)又使 2 樓宇信息的處理不在僅僅依靠 下位機(jī)程序來(lái)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(guò)對(duì)下位機(jī)程序的監(jiān)控，都能用圖形、數(shù)字、動(dòng)畫來(lái)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(guò)上位機(jī)與下位機(jī)雙向的信息交換來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(kù) 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(kù) 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(kù)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(chǔ)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)對(duì)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(lái)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(duì)定義變量的僅限于 64 個(gè)點(diǎn)。 設(shè)計(jì) 研究 的目的 國(guó)內(nèi)在做樓宇控制的并不少，但大多都只是對(duì)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(guò)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(chǎng)的設(shè)備。對(duì)一些突發(fā)情況不能夠及時(shí)進(jìn)行處理，對(duì)信息實(shí)時(shí)收集達(dá)到了要求，但對(duì)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(duì)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(lái)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(wèn)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(guó)內(nèi) 外 樓宇控制方面的現(xiàn)狀 ，與現(xiàn)代社會(huì)人們對(duì)樓宇控制方面的需求，以及國(guó)家對(duì)構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)的提倡，從而對(duì)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(duì)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(duì)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(guò)程主要分為以下步驟： （ 1） 前言： 將現(xiàn)代人類對(duì)樓宇綜合管理系統(tǒng)方面的需求，與國(guó)內(nèi)在這方面無(wú)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(duì) 4 上位機(jī)組態(tài)畫面中一些動(dòng)畫進(jìn)行 相應(yīng)程序 編寫 ，及對(duì)一些控制過(guò)程 進(jìn)行流程概述。 （ 4） 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)： 主要針對(duì)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(duì)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(duì) 本設(shè) 計(jì)中還存在的一些不完善地方進(jìn)行 分析 說(shuō)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(guó)產(chǎn)軟件，從 80 年代 末期進(jìn)入我國(guó) 到現(xiàn)在 ，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期 的發(fā)展與完善，已成為一款相當(dāng)成熟的國(guó)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(duì)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(huì)對(duì)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(guò)屏蔽雙絞線來(lái)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(dòng)發(fā)出信息 。 主站 依 靠PPI 通信 協(xié)議 來(lái) 管理共享連接 以及 與從站通訊 等 。 PPI 通信 協(xié)議不 會(huì) 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(duì) 主站 的要求 不能超過(guò)32 個(gè)。 PPI 協(xié)議最基本的用途為使用 PC 機(jī)