圖2 組態(tài)后的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
                                               

2.3 系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)配置

    通信網(wǎng)絡(luò)配置在整個(gè)樓宇自控系統(tǒng)中處于極其重要的地位，是決定系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。該系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)采用兩種方式：主站與從站之間采用 PROFIBUS―DP 網(wǎng)絡(luò)；上位 PC 與主站之間進(jìn)行 MPI 通信。此種通信網(wǎng)絡(luò)配置在該樓宇自控系統(tǒng)中可獲得最高的性價(jià)比。

2.3.1 主、從站之間 PROFIBUS-DP 通信網(wǎng)絡(luò)配置

    PROFIBUS-DP通信網(wǎng)絡(luò)配置分為軟件配置和硬件配置兩部分。軟件配置是通過STEP7編程軟件對(duì)S7-400進(jìn)行配置，其中包含自身PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)地址、通訊速率、從站數(shù)量、從站類型、輸入輸出數(shù)據(jù)的格式以及從站需要的任何參數(shù)信息；在初始化啟動(dòng)PROFIBUS-DP從站時(shí),主站將參數(shù)賦值信息和I/O配置寫入到從站,然后再從從站讀出診斷信息,并驗(yàn)證DP從站已接收參數(shù)和I/O配置,接著主站開始與從站交換I/O數(shù)據(jù),這種數(shù)據(jù)交換方式無限期地繼續(xù)下去,如有例外事件,從站會(huì)通知主站。主站通過將其輸出區(qū)的信息發(fā)送給從站的輸出緩沖區(qū),與每個(gè)從站交換數(shù)據(jù)。從站將其輸入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)返回給主站的輸入?yún)^(qū),以響應(yīng)來自主站的信息。根據(jù)用HWConfig程序進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備硬件組態(tài)時(shí)所分配的地址,輸入/輸出數(shù)據(jù)可通過過程映象直接交換或者通過I/O存取命令進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。軟件配置完成后,接入監(jiān)控信號(hào)在CPU中的對(duì)應(yīng)地址將會(huì)自動(dòng)生成。

在硬件方面，主站利用DP口與從站通訊，它充分體現(xiàn)分布式的特點(diǎn)及PROFIBUS總線中PLC控制網(wǎng)絡(luò)常用的兩種主-從站通信方式:對(duì)于ET200M形式的從站，直接使用ET200M的通訊口進(jìn)行通訊，CPU 應(yīng)用“周期I/O”方式通信,主站訪問從站與訪問本地I/O完全一致；而對(duì)于S7-200形式的從站，則需加裝EM277 PROFIBUS-DP模塊及安裝EM277.gsd文件，對(duì)要交換的變量進(jìn)行連接并通過EM277 PROFIBUS-DP模塊將主從數(shù)據(jù)進(jìn)行交換才能進(jìn)行通訊。硬件配置主要是將EM277 PROFIBUS-DP從站模塊的撥碼開關(guān)設(shè)置與軟件配置相匹配。

2.3.2 主站與上位 PC 之間的 MPI 通訊配置

   

    裝有WinCC監(jiān)控軟件的上位PC要與自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)建立通訊連接，必須滿足三個(gè)條件：為PLC選擇與WinCC進(jìn)行通訊的合適的通訊模塊；為裝有 WinCC 的 PC機(jī)選擇合適的通訊處理器及在WinCC項(xiàng)目上選擇通道單元。該系統(tǒng)中主站采用同時(shí)集成有DP接口和MPI接口的CPU412- 2DP，上位PC機(jī)裝有CP5611通訊卡及WinCC監(jiān)控軟件。主站與上位PC采用MPI通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。上位機(jī)WinCC與PLC之間的通信主要是采用S7協(xié)議中的SIMATIC S7 Protocol Suite協(xié)議通道來實(shí)現(xiàn)。

2.4 WinCC監(jiān)控程序設(shè)計(jì)

    WinCC軟件提供了適宜于過程控制的圖形顯示、消息、歸檔以及報(bào)表等功能，還提供了開放的界面用于用戶解決方案。為了獲得集中、快速、安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行系統(tǒng)，系統(tǒng)中PC機(jī)既用作進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的服務(wù)器，又用作操作員輸入站，在PC機(jī)上應(yīng)用WinCC過程監(jiān)控軟件組態(tài)人機(jī)界面以完成對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理，從而對(duì)各從站進(jìn)行監(jiān)控。

為了使監(jiān)控穩(wěn)定、快速、可靠，系統(tǒng)中從站與PC的通信只能通過主站進(jìn)行,即從站的數(shù)據(jù)只有采集到主站以后才能與WinCC用戶程序交換。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)之前先實(shí)現(xiàn)WinCC與STEP7的動(dòng)態(tài)連接，然后根據(jù)具體的過程控制任務(wù)，利用WinCC完成各種顯示畫面和數(shù)據(jù)的組態(tài)。用WinCC進(jìn)行監(jiān)控的子系統(tǒng)主要包括：冷凍站及換熱站控制系統(tǒng)、給排水監(jiān)控系統(tǒng)、送排風(fēng)及新風(fēng)控制系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)。根據(jù)各個(gè)子系統(tǒng)的具體情況，由WinCC對(duì)22個(gè)從站分別進(jìn)行監(jiān)控，每個(gè)從站均含有一幅或幾幅畫面用來顯示要監(jiān)視的信號(hào),這些信號(hào)有些把實(shí)際數(shù)值直接顯示在屏幕上,有些則是通過其它的形式來展示。本文僅以新風(fēng)控制系統(tǒng)為例，來顯示 WinCC 監(jiān)控軟件如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。

新風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)控內(nèi)容除了常規(guī)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行/停止，故障/正常，手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)遠(yuǎn)程啟停風(fēng)機(jī)之外，還包括對(duì)新風(fēng)機(jī)風(fēng)閥狀態(tài)的監(jiān)視，對(duì)過濾網(wǎng)堵塞及對(duì)新風(fēng)機(jī)表冷器盤管的低溫報(bào)警，以及根據(jù)送風(fēng)的濕度信號(hào)對(duì)加濕器的控制和根據(jù)送風(fēng)的溫度信號(hào)對(duì)冷凍水管上電動(dòng)調(diào)節(jié)水閥的控制。在組態(tài)畫面時(shí)，為了使控制中心工作人員能快速、高效地掌握和操作所有應(yīng)該顯示的信息，我們把控制變量組態(tài)在兩個(gè)層次并且可以相互切換的畫面上：一層是新風(fēng)機(jī)組的總覽圖，三個(gè)單元（A、B、C）的56臺(tái)新風(fēng)機(jī)組的的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手自動(dòng)狀態(tài)和送風(fēng)溫度等變量均被組態(tài)在該畫面上，控制者可以對(duì)整個(gè)BAS中新風(fēng)機(jī)組的總體狀況一目了然；另一層是各個(gè)樓層的新風(fēng)機(jī)組的具體的運(yùn)行過程畫面（如圖3）。此畫面中可以很直觀地觀察到該新風(fēng)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)新風(fēng)機(jī)的動(dòng)力箱的手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)打到自動(dòng)位置時(shí)，還可以進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。在系統(tǒng)運(yùn)行期間，各個(gè)畫面之間可以互相自由切換，相當(dāng)方便。

                   圖3  新風(fēng)機(jī)組的運(yùn)行過程畫面及參數(shù)設(shè)定人機(jī)界面

4 結(jié)語

系統(tǒng)自投入運(yùn)行至今各部分功能正常,運(yùn)行可靠、穩(wěn)定。PLC各種邏輯控制準(zhǔn)確迅速,狀態(tài)控制平穩(wěn),WinCC組態(tài)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控及時(shí)準(zhǔn)確,歷史數(shù)據(jù)維護(hù)管理效果良好,從而提高了樓宇自動(dòng)化的控制管理水平。這種基于PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線和WinCC過程監(jiān)控的樓宇自控系統(tǒng)無論從節(jié)省布線、提高精度、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)合理性等方面均具有較大的優(yōu)越性，具有較優(yōu)的性價(jià)比及較好的工程及設(shè)計(jì)借鑒性。

參考文獻(xiàn):

[1]陽憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,1999.

[2]SIEMENS公司.Introduction to PROFIBUS Industrial Commu2nication SIMATIC NET Manual[Z].1998.

[3]廖常初．S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．