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.docx
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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
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
BuildingIntegratedManagementSystemBasedOnPLCAndKingview
ABSTRACT
Thereal-timetransmissionofbuildinginformationcombinedwiththeProcessMonitorofPC,makeuptheconceptofbuildingintegratedmanagementsysterm.Thedesignmonitorandmanageuppercomputer—PLCthroughthePCconfigurationscreen.whenthePLCcontrolsomeelectricalequipment,thebuildinginformationcanbereal-timedisplayonthescreen.Notonlycanthescreenmonitor,butalsomanagetheoperation.Throughthemanagementoperation,thescreencanprocesstemperature,humidityandfirealarm,inordertomanagebuildingcomprehensively.Theuppercomputer’ssoftware-operationandthejudgmentexecutionoperationoflowercomputermakethemanagementsystemtointegrationandintellectualizationoftheinformation.Thesystemismadeupofuppercomputerdesign,lowercomputerdesignandhardwaredesign.Andthehardwaredesigncanshowthelowerrunningstatus.
Keywords:
upper;PLC;lower;computer
目 录
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。
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,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
2.1.1PPI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]。
2.1.2I/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、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——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
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