基于ＷｉｎＡＣ－ＲＴＸ的商場(chǎng)火災(zāi)報(bào)警實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

項(xiàng)目支持

1.北京市教委和北京市基金委重點(diǎn)共同資助項(xiàng)目（KZ20041000501）

2.北京市教委基金項(xiàng)目資助（KM200611417007)

[摘 要] 介紹了商場(chǎng)火災(zāi)實(shí)時(shí)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的組成，基于PC的PLC——WinLC-RTX作為控制器，通過(guò)符合PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的通信處理器CP5613與遠(yuǎn)程I/O（ET200M）、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連接。系統(tǒng)的硬件組態(tài)和控制程序的編寫(xiě)用STEP7軟件完成，監(jiān)控功能和數(shù)據(jù)處理由SIMATIC Computing軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)具有高可靠性、高實(shí)時(shí)性、易維護(hù)、可擴(kuò)展等特點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞] 火災(zāi)報(bào)警 WinLC-RTX控制器 監(jiān)控 SIMATIC Computing軟件

隨著商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，商場(chǎng)的數(shù)量和規(guī)模都在不斷增加和擴(kuò)大，而且商場(chǎng)是人員和物資高度集中的地方，其位置多處于市中心和繁華地段，一旦發(fā)生火災(zāi)，后果將不堪設(shè)想。另外，隨著近年來(lái)商品經(jīng)營(yíng)方式的日益改變，倉(cāng)儲(chǔ)式大型超市和綜合性商場(chǎng)越來(lái)越多，現(xiàn)代化商場(chǎng)的出現(xiàn)給的火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控提出了新問(wèn)題，目前，國(guó)外消防報(bào)警控制系統(tǒng)己經(jīng)較多地應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。本系統(tǒng)采用西門(mén)子公司的基于PC的PLC——WinLC-RTX作為控制器和上位機(jī)，通過(guò)符合PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的通信處理器CP5613與遠(yuǎn)程I/O（ET200M）、現(xiàn)場(chǎng)傳感器等進(jìn)行通信，構(gòu)成了分布式智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)兼顧實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制功能，具有很強(qiáng)的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，并且具有友好的可視化操作界面。

一、系統(tǒng)的硬件組成和軟件結(jié)構(gòu)

基于PC的PLC是工業(yè)控制領(lǐng)域繼PLC和DCS之后推出的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，鑒于其具有良好的開(kāi)放性、廣泛的兼容性和較高的性價(jià)比，目前已經(jīng)得以廣泛的應(yīng)用。WinAC（Windows Automatic Center）即“視窗自動(dòng)化中心”，將PLC控制、數(shù)據(jù)處理、通訊及可視化集成于一臺(tái)PC機(jī)上。SIMATIC WinAC產(chǎn)品包括基本型（WinAC-Basis）、插槽型（WinAC-Slot）和實(shí)時(shí)型（WinAC-RTX）三大類，本系統(tǒng)使用實(shí)時(shí)型的WinAC。

本系統(tǒng)的PROFIBUS-DP主站由基于PC的PLC——WinLC-RTX和符合PROFIBUS-DP協(xié)議的通訊處理器CP5613共同構(gòu)成，用于完成控制任務(wù)。該主站通過(guò)CP5613與PROFIBUS-DP從站——遠(yuǎn)程I/O ET200M相連，ET200M上配置有開(kāi)關(guān)量I/O 和模擬量 I/O 模塊，通過(guò)信號(hào)線連接現(xiàn)場(chǎng)傳感器，如氣體傳感器、煙霧傳感器和溫度傳感器等器件。

系統(tǒng)的硬件組態(tài)和控制程序編寫(xiě)用西門(mén)子STEP7軟件完成。WinAC-RTX軟件由WinLC RTX軟件和Computing軟件兩部分組成，WinLC-RTX屬于基于PC的PLC，而且集成了實(shí)時(shí)操作內(nèi)核VenturCom，保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性;SIMATIC Computing軟件使用Microsoft的控件技術(shù)完成WinAC與控制引擎的數(shù)據(jù)通信，系統(tǒng)監(jiān)控功能和數(shù)據(jù)處理由該軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)具有高可靠性高、高實(shí)時(shí)性、易維護(hù)、可擴(kuò)展等特點(diǎn)。系統(tǒng)的軟件和硬件連接如圖1所示。

二、系統(tǒng)硬件組態(tài)和用戶程序編寫(xiě)

1.控制系統(tǒng)硬件組態(tài)和通信通道設(shè)置

使用STEP7軟件進(jìn)行硬件組態(tài)。首先創(chuàng)建項(xiàng)目，設(shè)置項(xiàng)目名稱，在此項(xiàng)目下插入“SIMATIC PC Station”，并要改名為本PC機(jī)的名稱。在SIMATIC Manager 左邊瀏覽窗口中選擇站點(diǎn)，雙擊右邊數(shù)據(jù)窗口的“Configuration”， 打開(kāi)硬件組態(tài)編輯器，按照WinLC-RTX、CP5613、接口模塊IM153-1和ET200M的訂貨編號(hào)進(jìn)行硬件組態(tài)以及通信網(wǎng)絡(luò)連接，組態(tài)結(jié)果如圖2所示。

為STEP7與WinAC的連接選擇通信通道。首先使CP5613處于“配置”狀態(tài)，打開(kāi)“Start > SIMATIC > SIMATIC NET > Settings > Set PC station”的“general”欄，在其右側(cè)窗口的模塊模式選擇中單擊“configured mode”。然后在WinLC-RTX控制面板上選擇“CPU>Close Controller”，打開(kāi)元件配置器將CP5613設(shè)置為通信子模塊并插入IF1槽內(nèi)。最后重新啟動(dòng)PC機(jī)即完成了通信通道設(shè)置。

單擊硬件組態(tài)程序工具欄上的下載按鈕，將硬件組態(tài)信息下載到WinLC-RTX控制器。

2.控制程序的編寫(xiě)與調(diào)試

系統(tǒng)采用STEP7軟件編寫(xiě)控制程序，編程語(yǔ)言主要有梯形圖、語(yǔ)句表和功能塊圖等類型。用戶程序一般由組織塊(OB）、功能塊(FB）、功能(FC）、數(shù)據(jù)塊（DB）等構(gòu)成。OB1作為主程序循環(huán)塊是必需的，將所有的程序放入OB1中進(jìn)行編程。編程時(shí)地址的設(shè)置方式有絕對(duì)地址法和符號(hào)地址法兩種，本系統(tǒng)同時(shí)采用了這兩種方法。使用符號(hào)地址一方面尋找變量比較方便、直觀，另一方面便于在后邊實(shí)現(xiàn)Computing軟件與控制引擎進(jìn)行變量的連接。

對(duì)一個(gè)實(shí)際的監(jiān)控系統(tǒng)，按照所采用的控制策略編寫(xiě)用戶程序，將控制程序編譯后下載到WinLC-RTX中，然后打開(kāi)其控制面板（相當(dāng)于S7-400 PLC的前面板）進(jìn)行基于PC的PLC的起、停操作。用STEP7軟件還可以創(chuàng)建變量表，在線調(diào)試程序、修改參數(shù)和監(jiān)視變量。

三、基于SIMATIC Computing的火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控

SIMATIC Computing軟件由SIMATIC控件、OPC服務(wù)器、標(biāo)簽文件組態(tài)器、OLE軟容器（Soft Container）等幾部分組成。軟容器是使用ActiveX控件的OLE容器，用它可以訪問(wèn)控制引擎（如本系統(tǒng)的WinLC-RTX）的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建可視化人機(jī)界面。Soft Container的工具條包含了由Computing軟件提供的SIMATIC控件圖標(biāo)，如數(shù)據(jù)、按鈕、編輯、標(biāo)簽、滑塊和S7 診斷緩沖等ActiveX 控件，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。

1.組態(tài)標(biāo)簽文件

使用WinAC Computing OPC Server 前應(yīng)設(shè)置OPC服務(wù)器。點(diǎn)擊“start”>“Simatic”>“PC Based Control”>“Computing Configuration”，打開(kāi)Computing 的設(shè)置程序，在“OPC”選項(xiàng)卡上選擇“通過(guò)變量標(biāo)簽文件連接”。在WinAC中單擊“PC Based Control”下的“Computing TagFile Configurator”，打開(kāi)WinAC 的符號(hào)表編輯器，程序自動(dòng)新建一個(gè)標(biāo)簽文件，擴(kuò)展名為“.tsd”，與STEP7中的控制器（即本系統(tǒng)的WinLC- RTX）相連接。標(biāo)簽文件創(chuàng)建后便可與標(biāo)簽源文件（采用符號(hào)地址編程的STEP7程序）連接，之后可以通過(guò)符號(hào)的方式訪問(wèn)WinAC控制器中的數(shù)據(jù)。

2.使用Computing Soft Container 完成報(bào)警監(jiān)控功能

在Soft Container 中插入數(shù)據(jù)、按鈕、編輯、標(biāo)簽和S7診斷緩沖等ActiveX控件進(jìn)行組態(tài)，如圖3所示。數(shù)據(jù)控件提供與控制引擎的連接。標(biāo)簽控件與控制引擎相連，僅能用于顯示，把檢測(cè)值轉(zhuǎn)換成字符串并顯示出來(lái)，在這里顯示商場(chǎng)男裝部、女裝部報(bào)警裝置的狀態(tài)。編輯控件與控制引擎的存儲(chǔ)器相連，可讀寫(xiě)位、字和雙字變量，既可以反映控制的變量，又可以修改控制器的變量，這里用該控件顯示男裝部、女裝部報(bào)警裝置的狀態(tài)和兩處監(jiān)測(cè)的溫度數(shù)值。按鈕控件連接控制引擎的位地址，可實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)兩種方式，這里用于“寫(xiě)”的工作方式。如果在上述標(biāo)簽控件及編輯控件顯示某部位發(fā)生火災(zāi)報(bào)警，操作該按鈕完成相應(yīng)的處理功能，既可人工操作，也可通過(guò)事件程序自動(dòng)處理。其中，綠色代表功能加入，紅色代表功能取消。S7 診斷緩沖控件用于顯示控制器WinLC-RTX的診斷緩沖器中的內(nèi)容，該控件可直接連到控制器。

組態(tài)完成后即可用數(shù)據(jù)控件建立Computing與STEP7的連接。雙擊數(shù)據(jù)控件，在“Siemens S7Data Control”對(duì)話框中選擇“Engine”選項(xiàng)卡，選中“Connnect via Tagsource”，然后在“Browse”中尋找上面完成的后綴為“.tsd”的標(biāo)簽文件，進(jìn)而與控制引擎WinLC-RTX相連。單擊Soft Container工具欄的“運(yùn)行”按鈕，將Soft Container與控制引擎進(jìn)行動(dòng)態(tài)連接，即可實(shí)時(shí)反映監(jiān)控系統(tǒng)的故障、事件、報(bào)警等情況。由此構(gòu)成了一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控畫(huà)面，其復(fù)雜程度可以針對(duì)具體情況進(jìn)行增加和修改。

四、結(jié)論

本系統(tǒng)把基于PC的PLC——WinAC-RTX用于商場(chǎng)火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控，集控制功能、監(jiān)控功能、數(shù)據(jù)處理、通訊等功能于一臺(tái)工業(yè)PC機(jī)中，集成了PLC和PC的優(yōu)點(diǎn)，提高了與PLC的通訊速度，具有高實(shí)時(shí)性、高可靠性、易維護(hù)、可擴(kuò)展和易操作等特點(diǎn)。西門(mén)子的WinAC-RTX軟件不僅是一個(gè)PLC，完成控制功能，而且可以用它的Computing 子軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)報(bào)警變量的監(jiān)控及在線修改控制參數(shù)等。由于WinAC可以集成第三方軟件，將Computing與VB軟件、ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合，可以完成現(xiàn)場(chǎng)變量的實(shí)時(shí)曲線及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存檔等功能，更好地反映系統(tǒng)的工作情況。

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