智能楼宇基于PLC与组态王的楼宇综合管理系统——毕业设计 精品
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智能楼宇 基于PLC与组态王的楼宇综合管理系统 摘 要 楼宇信息的实时测量传输与PC机的处理监控相结合，构成了楼宇综合管理系统的概念。本设计主要利用上位机的组态画面来监控以及管理下位机——PLC，当PLC对楼宇一些电气设备进行控制时，组态画面能够将实时的楼宇信息显示出来。组态画面不仅能进行监控，而且还可以进行管理操作，通过管理操作来实现对楼宇的温度、湿度、火灾报警等量的处理，从而达到对楼宇综合管理。上位机软件操作，及下位机程序条件判断执行操作，使该管理系统达到了信息的高度集成化与智能化。系统分为上位机程序设计、下位机程序设计、硬件设计，硬件设计是为了模拟显示下位机运行状态。 关键词：组态;PLC;上位机;下位机 Building Integrated Management System Based On PLC And Kingview ABSTRACT The real-time transmission of building information combined with the Process Monitor of PC,make up the concept of building integrated management systerm.The design monitor and manage upper computer—PLC through the PC configuration screen.when the PLC control some electrical equipment,the building information can be real-time display on the screen.Not only can the screen monitor, but also manage the operation.Through the management operation,the screen can process temperature,humidity and fire alarm, in order to manage building comprehensively.The upper computer’s software-operation and the judgment execution operation of lower computer make the management system to integration and intellectualization of the information.The system is made up of upper computer design,lower computer design and hardware design. And the hardware design can show the lower running status. Key words: upper; PLC; lower;computer 目 录 前言 ............................................................................................................................................... 1 1. 总体方案设计 ................................................................................................................... 1 1.1 系统总体架构 .............................................................................................................. 2 1.2 设计研究的目的 .......................................................................................................... 3 1.3 系统设计的总体步骤 ................................................................................................. 3 2. 上位机软件的设计 ........................................................................................................ 4 2.1 通讯协议及通信连接 ................................................................................................. 4 2.1.1 PPI通信协议 ..................................................................................................... 4 2.1.2 I/O设备定义 ..................................................................................................... 4 2.1.3 通讯连接与调试 .............................................................................................. 8 2.2 楼宇温湿度控制设计 ................................................................................................. 9 2.2.1 传统楼宇温湿度控制方法 ............................................................................ 9 2.2.2 楼宇温湿度控制方法设计 ............................................................................ 9 2.2.3 楼宇温湿度控制过程流程图 ...................................................................... 10 2.2.4 楼宇温湿度控制组态画面设计 ................................................................. 11 2.3 楼宇单行道地下停车场设计 ................................................................................. 13 2.3.1 常见的地下停车场设计方案 ...................................................................... 13 2.3.2 楼宇地下停车场设计.................................................................................... 13 2.3.3 楼宇地下停车场的控制部分流程图 ........................................................ 13 2.3.4 楼宇地下停车场监控组态画面设计 ........................................................ 14 2.4 楼宇火灾报警系统设计 .......................................................................................... 15 2.4.1 火灾报警在当前楼宇系统中的运用 ........................................................ 15 2.4.2 管理系统中火灾报警方面的设计............................................................. 16 2.4.3 楼宇火灾报警系统控制过程流程图 ........................................................ 16 2.4.4 楼宇火灾报警系统组态画面设计 ............................................................. 17 2.5 组态画面的程序设计 ............................................................................................... 19 2.5.1楼宇温湿度管理系统画面部分程序 ......................................................... 19 2.5.2 地下停车场管理系统画面部分程序 ........................................................ 21 3. 下位机程序设计 ............................................................................................................ 22 3.1 下位机部分程序的顺序功能图 ............................................................................ 22 3.2 下位机PLC程序 ...................................................................................................... 24 4. 硬件选型及模拟仿真电路设计 ............................................................................ 28 4.1 硬件选型 ..................................................................................................................... 28 4.2 模拟仿真电路 ............................................................................................................ 29 参考文献 .................................................................................................................................. 31 附录 ............................................................................................................................................. 33 致谢 ............................................................................................................................................. 33 基于PLC与组态王的楼宇综合管理系统 前言 现代建筑中无论是小区，还是写字楼或者一些酒店大楼，都在向着高楼层发展。高楼层的建筑节约了用地面积，增加了可用空间，但同时也带来了一些信息传递的不便性和结构的不易集成化，信息传递的不便性对用户来说存在着不安全、不便利等因素，结构的不易集成化对社会来说存在着不够高效、不够节能的缺点。如何使楼宇在使用过程中安全、便利、高效、节能，成了当前研究的主要方向。 美国、日本是最早从事这方面研究的国家，随后英国、法国、瑞典等欧洲国家在这方面也进行了大量投入。其中美国具有代表性的综合楼宇超过数万幢，日本在新建的一些楼宇中占有量也超过60%。而我国在这方面相对比较晚，只有近些年在一些一线城市才出现了一些这方面的建筑，其中以北京奥运会标志性建筑物——鸟巢、水立方，广州亚运会标志性建筑物是——亚运城综合体育馆，上海世博会的标志性建筑物——中国馆，这些最具有代表性。但是国内在这方面还存在着发展速度过慢，中小型建筑过少等问题，及中小型建筑技术过于单一老旧，在技术方面没有太大的改革创新等缺点。 未来建筑中，一定会在节能、环保、安全、便利、高效进行创新，而这些方面的创新与楼宇各方面信息的实时传递及处理是分不开的。如何处理使上位机不仅能够监控处理一些实时数据又能够对下位机进行一些合理操作，同时又不会影响下位机程序的条件运行成了问题的关键。该设计对楼宇一些安全、便利、节能方面过行了针对性的设计，以及对上位机软件程序和下位机程序进行了科学配置，在运行过程中不会出现上位机操作过后，下位机程序进入死区无法运行的现象。 1. 总体方案设计 本设计所研究的楼宇综合管理系统实际上是一套上位机监控与管理系统，它利用上位机软件组态王对楼宇信息进行综合监控与管理，使楼宇各方面信息进行最大集成化，上位机软件的执行操作又能使楼宇信息处理变的多元化，同时又使 1 楼宇信息的处理不在仅仅依靠下位机程序来执行[1]。当下位机在执行任何一个操作时，上位机组态软件通过对下位机程序的监控，都能用图形、数字、动画来表达下位机运行的状态；同时上位机软件又能通其内部程序对下位机的一些变量进行修改，使下位机程序进行相应操作，通过上位机与下位机双向的信息交换来实现对楼宇的综合管理。 1.1 系统总体架构 根据总体方案设计的论述，可知系统整体设计可分为三大块，分别为上位机组态画面部分、下位机部分、硬件仿真电路部分，总体结构图如图1-1-1所示。 中央空调系统界面地下车库操作界面通风机系统界面温度湿度操作界面火灾报警报表界面火灾传感器安装界面火灾报警操作界面上位机（PC机）下位机（PLC）地下车库硬件电路仿真部分温湿度硬件电路仿真部分火灾报警硬件电路仿真部分 图1-1-1 楼宇综合管理系统总体结构图 该设计上位机画面主要有三大部分组成，分别为地下车库监控系统、楼宇温湿度管理系统、火灾报警系统。在这三大部组态画面中，其中楼宇温湿度管理系统与火灾报警系统又分别下分了二个小部分。整个系统中以下位机PLC为核心，它由基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等几部分构成， 2 PLC是整个系统的控制中心。而上位机电脑对整个系统运行进行监控，同时对整个系统的运行则起到辅助作用。硬件仿真电路是为了更好地来表示楼宇系统运行的状态。整个楼宇系统分为好多方面，而在本设计中只包含了三大部分，这是因为所使用的组态软件在没有正式受权情况下，对定义变量的仅限于64个点。 1.2 设计研究的目的 国内在做楼宇控制的并不少，但大多都只是对某一个方面，或者二个方面进行控制，而且控制部分大多过分依靠下位机程序，而监控部分也使用一些摄像头或一些只能监控现场的设备。对一些突发情况不能够及时进行处理，对信息实时收集达到了要求，但对信息的及时处理并没有达到要求。而本设计克服了这些缺点，它不仅能够实时对信息进行收集，同时它还能够对一些信息进行在线处理，做到了楼宇信息的高度集成化；而在控制的数量方面，它完全由下位机硬件决定，可以根据需要选择下位机，来达到多结点，多楼宇控制，改变了传统的控制方面单一的问题。上位机与下位机程序的结合也是本设计的一个突出特点。 1.3 系统设计的总体步骤 该设计分析研究了国内外楼宇控制方面的现状，与现代社会人们对楼宇控制方面的需求，以及国家对构建节约型社会的提倡，从而对楼宇综合管理系统进行了总体的规划与设计。系统总体设计以下位机PLC为核心，上位机为辅方法，综合对楼宇信息进行分析与处理；采用PPI的通信协议方式，将楼宇信息在下位机采集后传递给上位机，实现了信息传输的实时性，以及信息处理的快速性。下位机PLC使用西门子PLC200系列，也使整个系统在复杂的工控环境中有更强的抗干扰能力。如果对多节点多楼宇进行监控管理，还可使用以太网的通讯方式。 楼宇综合管理系统设计过程主要分为以下步骤： （1） 前言：将现代人类对楼宇综合管理系统方面的需求，与国内在这方面无法满足人们的需求的这一矛盾的现状进行了论述，从而提出了本设计的研究意义，与合理性。 （2） 总体方案设计：由楼宇综合管理系统所包含的方面绘制出了总体结构图，使系统的总体架构做到了一目了然。 （3） 上位机软件的设计：上位机软件设计包括二方面，一方面是上位机与下位机通讯连接搭建；别一方面是根据现有条件设计出上位机组态画面，并对 3 上位机组态画面中一些动画进行相应程序编写，及对一些控制过程进行流程概述。 （4） 下位机程序设计：主要针对下位机PLC进行相应程序编写，及顺序功能图述。 （5） 硬件及硬件仿真电路设计：对核心硬件PLC进行选型，及硬件仿真电路的一些功能。 （6） 总结：对本设计中还存在的一些不完善地方进行分析说明，在此基础之上想一些可行的解决思路。最终提出更多扩展设计以及应用技术的推广。 2. 上位机软件的设计 上位机软件组态王是一款国产软件，从80年代末期进入我国到现在，经过长期的发展与完善，已成为一款相当成熟的国产软件。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期相对较短等特点。并且其系统还可进行层次画分，可分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其完美的特点及系统的稳定性能使它在楼宇管理系统中起到相当大的作用。本节还会对其别的功能进行详细讲解。 2.1 通讯协议及通信连接 2.1.1 PPI通信协议 本设计中使用的通信协议为PPI通信协议，PPI通信协议是西门子公司专为S7-200系列PLC开发的通信协议，内置于S7-200CPU机中。PPI协议通过屏蔽双绞线来实现通信，在物理上是基于RS-485口。PPI协议是一种主从协议。主站设备发送要求到从站设备，从站设备响应，从站不能主动发出信息。主站依靠PPI通信协议来管理共享连接以及与从站通讯等。PPI通信协议不会限制与任意一个从站在通讯时主站的数量，但在一个网络中通信中，对主站的要求不能超过32个。PPI协议最基本的用途为使用PC机运行STEP7-Micro/WIN软件编程时上载及下载应用程序以及与上位机组态画面在进行实时通信[2]。 2.1.2 I/O设备定义 组态王提供有专门为定义I/O设备的配置的向导，我们根据配置向导的提示进行添加、或者修改和配置硬件设备操作。在进行配置I/O设备时有几个要点[3]。 ① 打开工程浏览器的目录区，左键单击设备栏里的COM1，会在右侧内容显示 4 区出现“新建”栏目图标，如图2-1-1所示。 图2-1-1 组态王管理的I/O设备 ② 左键双击“新建”图标，会弹出“设备配置向导”对话框，如图2-1-2所示。 图2-1-2 设备配置向导 ③ 在设备配置向导中选择PLC并在下分的选项中依次找到西门子、S7-200系列、 5 PPI，选择中后点击“下一步”按钮，会弹出“设备配置向导——逻辑名称”对话框，如图2-1-3所示。 图2-1-3 设备配置向导——逻辑名称 ④ 输入要配置的设备逻辑名称，点击“下一步”按钮，会弹出“设备配置向导——选择串口号”的对话框，如图2-1-4所示。 图2-1-4 设备配置向导——选择串口号 ⑤ 正确选择与设备连接的串口，点击“下一步按钮”会弹出“设备配置向导— 6 —设备地址设置指南”的对话框，如图2-1-5所示。 图2-1-5 设备配置向导——设备地址设置指南 ⑥ 在这一步中，指定的地址要与下位机PLC地址相同。设置完成后点击“下一步”弹出“通信参数”对话框。如图2-1-6所示。 图2-1-6设备配置向导——通信参数 7 ⑦ 通信参数的设置主要是在发生通信故障时对故障处理而配置一些参数，系统会根据这些参数尝试恢复通信。在这里我们使用默认值。点击“下一步”弹出“设备配置向导——信息总结”对话框。该对话框主要是对一些刚刚设备的通信参数进行显示，方便后期设计时对设置的串口设备信息进行查看。如图2-1-7所示。 图2-1-7 设备配置向导——信息总结 2.1.3 通讯连接与调试 当设备完成串口参数设置后，将下位机的PPI通讯电缆与PC机相连接进行通信。如果通信连接成功，在组态王的信息窗口会出现有关通信成功的提示，如图2-1-8所示（已用红色进行了标准）。如果通信未成功，可以在地址设备配置向导——设备地址设置指南中对设备地址进行更改，对照着PLC地址进行更改。如下图，可以看出，在远行整个系统时，会弹出信息窗口，信息窗口中分别会对系统远行的一些信息进行提示，比如时间，连接的设备名，以及是否开始进行数据库记录，在信息窗口中都会有明确的指示性说明，其中最主要的是会对关联的设备进行一个说明。 8 图2-1-8 通讯成功信息窗口 2.2 楼宇温湿度控制设计 2.2.1 传统楼宇温湿度控制方法 现代建筑中在楼宇温湿度控制方面大多是以用户为单位进行控制，用户根据自己的需求购买相应的设备进行温湿度控制，这样做第一会给用户造成过多的开支；第二对资源的使用会出现过多浪费的情况，不符合现代社会提倡的构建节约型社会的要求；第三会对环境产生过多污染，不符合构建环境友好型社会；第四会对楼宇的整体美观造成破坏。虽然有些楼宇采用了中央空调的设计，但这些楼宇的中央空调系统智能性过低，操作的“复杂性”和不“可视性”也使这种设计需要过多的操作员，并且如果出现故障检修起来相当复杂。本设计针对这些缺点进行了相应的设计，改变了现代楼宇在温湿度控制方面的缺点[4]。 2.2.2 楼宇温湿度控制方法设计 本设计采用二个“一”多个“集”的控制方法。二个“一”分别是指系统采用一个“可视化”中央空调系统和一套“可视化”通风机系统；多个“集”是指管理系统采用多节点集中采集温湿信息以及进行集中化处理的方法。中央空调系统在本设计主要是对温度进行调节的设备，下位机通过多节点的EM235模块对 9 楼宇温度信息进行采集，采集的信息通过PPI通讯电缆将信息传递给上位机，同时上位机也会从下位机读取用户设定的温度数据，上位机程序会自动将二个数据进行对比，判断出是执行送热风操作还是送冷风操作，得出结果后会给下位机发送相应的指令，下位机就会执行相应操作。同样对于通风机系统，下位机通过EM235模块收集相应的湿度信息，并通过PPI通讯电缆将信息传递给上位机，上位机则根据已设定的相对湿度进行分析对比，得出相应的操作指令发送给下位机，下位机将执行相应的操作。整个系统在运行过程中温度与湿度信息传递是实时性的，两者的操作也能同时进行，只要满足相应的条件。同时上位机设计出相应的监控管理画面，可以实时对楼宇温湿度管理系统进行操作[5]。 2.2.3 楼宇温湿度控制过程流程图 楼宇温湿度控制过程流程图，如下图2-2-1所示。 开始EM235模块采集现实温湿度信息及用户设定的温湿度信息对比设定温度与采集温度过低送风机送热风过低送风机送冷风过高通风机开启对比设定湿度与采集湿度温度相等湿度相等关闭对应的调节设备结束 图2-2-1 温湿度控制过程流程图 10 2.2.4 楼宇温湿度控制组态画面设计 针对楼宇在控制时需要一些画面进行监控各个设备的运行状态，因此在设计过程中将数据的改变进行了实时显示，同时监控画面也会与数据改变相同步。这样设计方便宜以后如果系统中设备发生故障时，能从组态画面上第一时间找到是那个设备，那个地方发生了故障，能及时去进行检修。此种设计也是本系统中比较有创新的方面，在系统使用过程中能够为操作人员与维护人员节约大量的时间。 在设计过程中考虑到楼层过多等因素，我们将中央空调系统画面与通风机系统进行了分画面显示，同时为了管理者能够及时查看楼宇温湿度信息，我们在主画面上设置了相应的画面切换按钮，当管理者需要进行画面切换时，可以直接通过点击按钮来进行画面切换。 同时对相对湿度进行固定是因为人类最适合生存的相对湿度为45%PH，在画面中设置了相应的讲解图标，用鼠标点击就可进行查看。楼宇温湿度管理系统总体设计图分为三块[3]，分别如下图2-2-2（楼宇温湿度监管系统图）、图2-2-3（中央空调监控系统图）、图2-2-4（通风机监控系统图）。 图2-2-2 楼宇温湿度监管系统图 11 图2-2-3 中央空调监控系统图 图2-2-4 通风机监控系统图 12 2.3 楼宇单行道地下停车场设计 2.3.1 常见的地下停车场设计方案 停车场要求占有大量的空间，因此在一些一线城市，楼宇停车场的设计相当重要，它无论是对于开发商利益还是用户的需求都息息相关，如何使地下停车场在建造费用最低，同时又能满足用户的要求，成了现代楼宇在建设时要考虑的问题。常见的楼宇地下停车场主要是双行道地下停车场，两个车道合在一起的也有相对独立的。最为常见的是相对独立的，也就是一个下行车道在楼宇的一边，别一个在另一边，这样分开设计是从安全角度进行考虑，防止出现碰撞等问题，但是这样设计也带来了车道占用空间过大（二个地下车道），造成本过高，对地下车库管理不方便等问题。而采用双车道的地下停车场也存在着一些问题，比如设计难度增大，双车道在建造时要求的宽度相当大，会给建造带来相当大的难度，同时双车道使用也不能比较好的提高安全度。这些条件限制了地下停车场的发展，针对这些问题，在本设计中也做了相应的改变，可以从成本、管理难度、建造时难易度、安全成度方面进行集中体现[7]，这样的设计也是基于一些考察后进行的设计。 2.3.2 楼宇地下停车场设计 本设计中在楼宇地下停车场设计方面我们采用单行道地下停车场设计思路，与传统的单行道地下停车场的设计不同之处在于我们采用双向指示管理的方法。双向指示是指我们设计出的单行道地下车库无论是车辆上行还是下行，车库的入口出口处都能够及时对车道中行驶车辆的状态进行指示，并且能够记录并且显示出车库中剩余的停车位的数目，这样不仅能够使在外面等待停车的人能够及时了解到空余停车位，还能在车位不足时及时改变行驶路线去别的停车场。同时这个系统还能够使管理员实时了解到车库中一些状态，可以进行相应的管理，并对一些突发状况做出及时处理。这个系统无论从建造成本还是安全成度，占用空间面积及建造的难易成度方面都做出了相当大的改进，使单行道地下车库能够更大发挥它的作用[8]。 2.3.3 楼宇地下停车场的控制部分流程图 楼宇地下停车场的控制部分采用上行与下行双向同时进行判断，这样设计也是为了使整个系统在运行过程中能够更加接近与现场情况，其楼宇地下停车场的 13 控制部分流程图，如下图2-3-1所示。 开始程序初始化车库记录显示判断是否有车上行是入口出口上行指示灯闪烁否否判断是否有车下行是入口出口下行指示灯闪烁车库计数器减一车库计数器加一记录数据显示结束 图2-3-1 地下停车场的控制部分流程图 2.3.4 楼宇地下停车场监控组态画面设计 在设计时为了能更好地将地下停车场中的一些情况反应给上位机画面，我们在现实的车库中安装了多个行程开关，这些开关可以分为两类，第一类为对上行下行车辆情况进行指示的，另一类为方便对车库中现存空余车位数目进行统计的。在单行道地下车库中对上下行入口处设置指示灯，即可以对上行与下行的车辆进行指示提高安全可靠性，另一方面这样可以节约大量的空间，方便地下车库管理人员进行管理。地下车库系统与上位机的连接可以使现地下车库信息的实时 14 传输，相比与传统的地下车库管理系统，上位机的模拟画面监控的成本会比安装一些摄像头监控成本低的多，而且性能方面会更加稳定，对长远利益来看，会更加适合现代楼宇的应用。组态设计图如下图2-3-2所示。 图2-3-2 地下停车场监控管理系统图 2.4 楼宇火灾报警系统设计 2.4.1 火灾报警在当前楼宇系统中的运用 楼宇是将空间转换成可使用面积一个转换体，这也决定了它在使用的过程中人类会出现高密度集中的情况。而楼宇安全通道局限性造成了它在发生一些突发状况时无法及时疏散，这样会对人类的生命及财产安全造成巨大的损害，这些突发状况中以火灾最为常见。 如何在发生火灾时能够第一时间进行一些处理措施，将火灾造成的危害降低 15 到最小成了楼宇设计者要考虑的重要问题。现在的一些楼宇在设计时都设计了一些专用的火灾报警及灭火设备，能够在发生火灾时第一时间进行火灾报警的信息的传递及进行灭火，但这些系统在长时间使用或者一些比较小的因素都可能造成误操作，如何使这个系统更加稳定，使报警信息及灭火措施更准确地传输及动作，成了现代楼宇火灾报警系统需要提高的地方[9]。 2.4.2 管理系统中火灾报警方面的设计 本设计与传统火灾报警系统相比在实时响应与报警记录方面进行提升，传统火灾报警系统集自动灭火与一体，当发生火灾时就要求管理员按下消火栓报警按钮，这样灭火系统就会开始运行，喷头进行喷水操作，从而达到灭火目的，其设计过于简单。 但这种系统存在一定的局限性，比如火灾在发时，管理员不能及时通过一定的设备直接了解发生火灾的准确地点，还有一些误动作的处理方面都相对不尽完善，在发生误动作或者是发生火灾时对其信息进行备案记录方面也没有比较好的设计。 本设计针对这些问题进行了设计，可以进行火灾报警信息的实时传输，及误动作或火灾发生时一些信息进行在线记录与在线确认的功能，在线确认功能只有达到一定的管理权限才能进行在线确认，如果权限不能达到则只能阅读报警信息。在信息的记录与存储方面我们采用了Access数据库格式的存储，这样无论是在系统运行时还是在系统关闭时都能进行对报警信息的查看，并且这样的存储格式可以占用比较小的存储空间。组态画面的实时监控与管理操作可以在火灾发生的第一时间将火灾发生的一些信息通过弹出画面方式来进行提示，这样做可以使楼宇在火灾报警系统这块的安全可靠性大大提高[6]。 2.4.3 楼宇火灾报警系统控制过程流程图 楼宇火灾报警系统控制，在设计时考虑到了火灾报警与消防相结合，但楼宇火灾报警还存在一种传感器误动作的情况，如果使两者相结合虽然能够达到提高安全性的目的，但是在发生误动作时会对用户造成比较大的损失。因此在进行设计时采用了二次确定火灾报警信息的方式，如果发生火灾需要管理进行两次火灾确定方能够使火灾报警消除，同时也可以在组态中设计相应的消防按钮。楼宇火灾报警系统控制过程流程图，如下图2-4-1所示。 16 开始管理员登陆信息存储是是否有火灾报警否进行报警画面弹出提示及报警确认否判断是否有足够权限是一直进行报警提示进行报警消除并记录操作员进行信息记录存储结束 图2-4-1 火灾报警系统控制过程流程图 2.4.4 楼宇火灾报警系统组态画面设计 本设计中在火灾报警画面中主要包含三大部分，其中以楼宇火灾综合监控管理系统画面和楼宇报警记录画面为主要设计画面。在楼宇火灾综合监控管理系统 17 中，火灾报警信号的采集我们采用多节点，星型网络的连接的方式，而最末端的采集节点我们使用单片机作为最下层设备，采集信号的传感器主要使用MQ-2与火焰传感器相结合的方式，这样能够最大程度降低误报警，对整个系统的可靠性与稳定性都有很大提高，因最低层设备不是我们设计的重点，因此在这里就不做过多讲解。对管理员的权限我们进行了最大化配置，这样管理员就可以进行配操作员的操作，而权限过低的操作员是不能进行一些过高权限的操作，同时系统的操作员还可进行对一些密码进行修改等方面的操作[10]。对一些实时报警信息确认时，报警记录表同时会记录下操作员的姓名及操作的时间，这样在后期需要进行查找信息时，可以更加明了地找到责任人。组态图如下图2-4-2（楼宇火灾综合监控管理系统图），图2-4-3（楼宇报警记录图）所示。 图2-4-2楼宇火灾综合监控管理系统图 18 图2-4-3 楼宇报警记录图 2.5 组态画面的程序设计 组态画面程序主要分为二个部分，第一部分为楼宇温湿度管理系统画面程序，另一部分为地下停车场管理系统画面程序，因其它一些画面程序过少，在这里就不进行介绍了。 2.5.1 楼宇温湿度管理系统画面部分程序 if(\\本站点\未用楼流温>=0) //叶片旋转程序开始 {\\本站点\叶片旋转状态=\\本站点\叶片旋转状态+1;} if(\\本站点\叶片旋转状态==3) {\\本站点\叶片旋转状态=0;} //叶片旋转程序结束 if(五层实际温度1>五层设定温度)语 //降温操作程序开始 { SetRealDBForBool("\\本站点\送冷风启动",1); 五层实际温度1=五层实际温度1-0.1; 五楼流温=10; } 19 else { 送冷风启动=0; SetRealDBForBool("\\本站点\送冷风停止",1); 送冷风停止=0; 五楼流温=0; } //降温操作程序结束 if(一层设定温度>一层实际温度) { SetRealDBForBool("\\本站点\送热风启动",1); 一层实际温度=一层实际温度+0.1; 一楼流温=10; } else { SetRealDBForBool("\\本站点\送热风停止",1); 送热风启动=0; 送热风停止=0; 一楼流温=0; } if(一楼相对湿度>(未用楼湿度+0.1)) { SetRealDBForBool("\\本站点\一楼通风机启动",1); 一楼相对湿度=一楼相对湿度-0.1; 一楼流湿=10; } else { 一楼通风机启动=0; SetRealDBForBool("\\本站点\一楼通风机停止",1); //升温操作程序开始 //升温操作程序结束 //降湿操作程序开始 20 一楼通风机停止=0; 一楼流湿=0; } if(五楼相对湿度>(未用楼湿度+0.1)) { SetRealDBForBool("\\本站点\五楼通风机启动",1); 五楼相对湿度=五楼相对湿度-0.1; 五楼流湿=10; } else { 五楼通风机启动=0; SetRealDBForBool("\\本站点\五楼通风机停止",1); 五楼通风机停止=0; 五楼流湿=0; } //降湿操作程序结束2.5.2 地下停车场管理系统画面部分程序 if(\\本站点\车库上行输出==1) //小车上行程开始 { SetRealDBForBool("\\本站点\出车后空车位0",1); 小车上行离开车位=小车上行离开车位+10; } if(小车上行离开车位>=170) { 小车上行离开车位横动=小车上行离开车位横动+5; } if(小车上行离开车位横动>=40) { 小车上行准备入弯=小车上行准备入弯+10; } 21 if((小车上行准备入弯>=90)&&(小车上行到出库开关==1)) { 小车上行到出库限位开关=小车上行到出库限位开关+10; } if(小车上行到出库限位开关>=60) {小车上行入弯=小车上行入弯+5; } if(小车上行入弯>=30) {小车上行=小车上行+10; } if((小车上行>=460)&&(车库出车限位开关==1)) {小车出库=小车出库+10; } if(小车出库>=10) { SetRealDBForBool("\\本站点\小车上行位置到达置位",1); 小车上行位置到达置位=0; } //小车上行程结束if(\\本站点\小车下行输出==1) //小车下行程开始 {小车下行=小车下行+10; } if(小车下行>=500) {小车下行进入弯路=小车下行进入弯路+5; } if((小车下行进入弯路>=50)&&(车库进车限位开关==1)) {小车下行进入车位=小车下行进入车位+10; } if((小车下行进入车位>=340)&&(小车入库到位限位开关==1)) {SetRealDBForBool("\\本站点\小车下行到达置位",1); 小车下行到达置位=0; SetRealDBForBool("\\本站点\空车位0",1); 小车入库到位限位开关=0; } //小车下行程结束3. 下位机程序设计 3.1 下位机部分程序的顺序功能图 22 下位机中程序包含了整个系统中各个部分的程序，因有多数程序是由硬件外部输入和软件内部程序定入共同决定的，因此动作条件不在仅仅限于一些行程开关和按钮来触发。对程序中的地下车库程序做出顺序功能图，如下图3-1-1所示。 SM0.1M0.0M0.4/M0.5复位下行启动I0.3M0.1I0.0M0.4上行启动下行灯闪烁Q0.1 下行到达坡道出口Q0.0 上行离开车位上行到达坡道口I0.4M0.2I0.1M0.5下行灯关闭Q0.3 下行到停车位Q0.2上行指示灯闪烁上行到达坡道出口I0.5M0.3I0.2M0.6车位灯灭M0.2M0.0上行指示灯关闭图3-1-1 地下车库顺序功能图 23 3.2 下位机PLC程序 SM0.1I0.0Q0.0I0.1M0.5M0.4R1M0.5R1M0.6R1M1.0R1M1.5R1M1.6R1I0.1M0.5M0.1I1.0Q0.0I0.0I0.2M0.1I0.1M0.5 24 M0.5T38INT37TON+10PTM0.4T37T37INT38TONI0.2M0.0I0.3Q0.1+10PTM0.1I1.0M0.0I0.4M0.2M0.4I1.0Q0.1 25 Q0.1T40INT39TON+10PTQ0.3T39T39IN+10PTI0.3I0.5T40TONM0.4I1.0M0.2I0.4M0.2I0.5M0.3I0.1I0.3M0.4I1.0M0.3C1CUCTUDCDM31.7R+28PV 26 SM0.0SUB_IENENOAIW0IN1ENOVW20+6400TN2SM0.0DIV_IENENOVW20IN1ENOVW30+256TN2SM0.0SUB_IENENOAIW2IN1ENOVW40+6400TN2SM0.0DIV_IENENOVW40IN1ENOVW50+256TN2M0.6M0.7Q0.427 M1.0M1.1Q0.5M1.2M1.3Q0.6M1.4M1.5Q0.7I0.6Q1.0I0.7Q1.1M1.6I1.0Q1.0M1.6I1.0Q1.1 4. 硬件选型及模拟仿真电路设计 4.1 硬件选型 针对系统工作环境的特点，及本设计为模拟仿真设计的特性，对一些画面进行监控管理时不需要每一个变量都进行定义，只用选取一些比较有代表性的量进行管理控制，因此我们选取西门子公司生产的PLC226，PLC226具有24个数字量输入和16数字量个输出，当外接模拟量扩展模块EM235后可以实现4路模拟 28 量输入和1路模拟量输出的特性。PLC226无论是在抗干扰方面还是在扩充方面都有不错的特性，并且它还具有 400 mA 输出电流，可用作负载电源。 4.2 模拟仿真电路 在设计完成后，为了能够更好地表示系统在运行时的一些IO量的变化，进行手工搭建了一个仿真电路，在进行系统运时可以通过仿真控制板进行模拟一些外部信号的变化，使系统画面进行相应的动作。模拟控制面板实物图如下图4-1-1所示。 图4-1-1 控制面板实物图 29 总 结 本论文从国家楼宇建设的现有程度出发，分析出现代楼宇在管理系统方面存在着的一些不足之处，以及现代人对于一些相对智能的楼宇系统的急切需求。从而根据现有的一些条件进行有针对性的设计开发，本设计主要介绍了如何将上位机与下位机进行实时通信联接以及如何进行相互结合性开发，通过上位机程序及画面操作还有下位机的条件程序运行来实现对楼宇的一些信息进行管理监控等方面的操作。 本设计只是电气枝术在现代建筑方面应用研究的略微体现。此外，本设计因软件还未进行授权操作，软件在对一些变量进行定义时有个数限制，因此设计只针对了楼宇的某些方面，或者是某些点进行监控管理，如果进行一些授权操作及对主硬件进行更换可以实现对楼宇多个方面多个层次进行管理监控操作。同时这个系统还能进行一定的推广，例如，移植到汽车方面，进行对汽车进行管理操作等。科技在进步的同时，人类对科技在生产生活方面的需求也越来越高，本设计也是针对人类在楼宇管理系统的需求出发进行相应设计，在设计的过程中也考虑到如何使人类在建设与使用过程中更加便利。 30 参考文献 [1] 张万忠,刘明芹. 电器与PLC控制技术[M]. 北京:化学工业出版社,2008.05 :1-2 [2]王善斌,龚琳,周燕. 组态软件应用指南[M]. 北京:化学工业出版社,2011.05 :4-8 [3]罗庚兴.基于PLC的液位模糊自适应PID控制研究与应用[J].机床与液压.2012（7）14-107:11-12 [4]伍乾永.一种简单的控制对象建模方法[J].重庆师范学院学报(自然科学版)，1999年02期:8-9 [5] 过新坤，张桂珠，檀朝红.基于嵌入式技术的远程抄电表系统的开发研究[J].电脑知识与技术.2009年36期:10 [6]贾旭阳.基于局域网饲料生产线控制系统的研究与设计[D].南昌航空大学.2010年:15-16 [7] 姜远利.无线远程视频监控终端软件优化设计与实现研究[D] .华中科技大学.2005年:13 [8] 陈福，周树杰，林小竹，杨跃翔.应用嵌入式系统进行数据采集的研究[A] .2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集（下册）[C] .2004年:13 [9] 王晓涛.物联网勿求中心和终端两全其美[N] .中国经济导报.2010年:14-15 [10] 郭淳学.嵌入式系统是嵌入式软件与IC发展基础[N] .中国电子报.2008年:17-18 31 附录 实物图。 32 致 谢 在进入大学的四年来，我学到好多知识，这些知识中有上课老师讲的，也有通过课本学到的，还有一些软件运用方面的知识是通过网络学到的。通过本设计对以前学到知识进行真正验证，同时把从课堂或者课本上学到的知识运用到实际中去解决一些问题是作为一个理工科学生最低的要求。本设计从开始选题到研究设计及论文书写都查找了很多与本设计相关的资料，通过各方面知识的综合及对一些资料的研究，最终确定了设计思路及设计方案。 在整个设计过程中，罗老师严谨求实的精神和积极负责的态度让我感动，不时为我进行指导也是我能够完满完成本设计不可缺少的因素。此外，本设计在制作过程中，能够更好地进行实物制作与张老师提供的一些设备是分不开的。在此，对于罗老师及张老师给予我的关心和帮助表示衷心的感谢！ 33 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/b35ca9ec5cbfc77da26925c52cc58bd63186938f.html