西門子PLC和Pro-face HMI在空調(diào)末端控制系統(tǒng)的應(yīng)

????某超大型現(xiàn)代化綜合購物中心項目,建設(shè)規(guī)模達420000平方米建筑面積。其中購物中心面積300000平方米，地上7層，地下2層半;西塔樓是48層超五星級酒店;東塔樓為25層超甲級寫字樓,總車位1500個。
項目中央空調(diào)系統(tǒng)中，共有末端設(shè)備210臺，根據(jù)廣場設(shè)計要求，系統(tǒng)必須實現(xiàn)機電一體化、智能化,整個空調(diào)末端設(shè)備形成獨立控制網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)采用上位集中監(jiān)控，未端采用觸摸屏（HMI）進行參數(shù)修改，故障報警，系統(tǒng)狀態(tài)信息顯示等功能。

????2?設(shè)計方案

????采用德國西門子公司的S7系列PLC作為機電一體化機組的現(xiàn)場控制設(shè)備，通過智能通訊模塊與中央數(shù)據(jù)采集的PROFIBUS總線相連，中央數(shù)據(jù)采集由德國西門子公司最新推出的基于PC的自動化產(chǎn)品WINAC?4.0承擔，該產(chǎn)品可以結(jié)合PCI插槽的CP5613卡實現(xiàn)4條PROFIBUS總線下最大500個PROFIBUS從站（125×4）的網(wǎng)絡(luò)連接，上位機的監(jiān)控軟件則采用西門子公司在自動化領(lǐng)域最先進技術(shù)與微軟公司共同開發(fā)的處于世界領(lǐng)先地位的組態(tài)軟件WINCC?6.0。而在觸摸屏部分,選用了在HMI市場處于領(lǐng)先地位的Pro-face公司最新推出的小型觸摸屏ST系列。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參見圖1:

????3?項目評估

????3.1?硬件評估
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????PLC采用SIEMENS?SIMATIC?S7-200系列PLC。S7-200適用于全面的過程與邏輯檢測、監(jiān)測及控制的自動化。它的強大功能使其無論在獨立的運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。并且，S7-200具有極高的性能價格比。
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????（1）?SIMATIC?S7-200系列PLC具有如下特點:

????●SIMATIC?S7-200的結(jié)構(gòu)牢固緊湊;易于安裝和接線。
????●SIMATIC?S7-200在電氣上符合VDE、UL、CSA、CE、FM標準和船籍社船用電器認證，其質(zhì)量保證體系已獲得ISO9001認證。
????●SIMATIC?S7-200的CPU配有EEPROM，可永久性地存儲用戶程序和其它重要的系統(tǒng)參數(shù)。
????●SIMATIC?S7-200的CPU內(nèi)設(shè)有硬件實現(xiàn)的實時時鐘，以便用戶作故障報警時間記錄工作以及其它基于時間控制的工作。
????●SIMATIC?S7-200可對外供給傳感器/負載直流24V電源，輸出電流可達180mA～400mA。此外，還有電源模塊可供選用。
????●SIMATIC?S7-200備有專用的擴展模塊，可以很方便地對系統(tǒng)的輸入輸出點作擴展。
????●SIMATIC?S7-200具有極高的可靠性;極豐富的指令集、集成功能和強勁的通訊能力;易于掌握和操作。
????●SIMATIC?S7-200?PLC具有極高的抗干擾能力，特別適用于電磁干擾大的場合。
????●S7-200?PLC編程靈活、調(diào)試方便，便于工程技術(shù)人員現(xiàn)場根據(jù)實際情況隨時修改調(diào)整參數(shù)，節(jié)省調(diào)試周期。
????●S7-200?PLC通過液晶中文文本顯示器，方便用戶管理人員現(xiàn)場察看設(shè)備運行使用情況及報警信息，同時可以操作現(xiàn)場液晶中文文本顯示器調(diào)整參數(shù)。
????●S7-200?PLC通過EM277模塊接口，就能夠聯(lián)網(wǎng)到現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP上進行高速數(shù)據(jù)傳輸，最高波特率為12Mbps。

????（2）?Pro-face?Simple?Touch可編程觸摸屏特點

????HMI則采用Pro-face公司最新推出的小型可編程觸摸屏Simple?Touch系列。Pro-face（即Digital）公司是一家一直致力于Human?Machine?Interface（HMI）的領(lǐng)域，從1989年開發(fā)出世界第一臺可編程觸摸屏以來，一直以高品質(zhì)的產(chǎn)品滿足客戶的使用要求。Simple?Touch系列小型可編程觸摸屏作為Pro-face最新推出的產(chǎn)品，具有以下特點:

????●3.8英寸亮麗外觀、體積小僅104mm×130mm,安裝方便節(jié)約空間。
????●強大的編程功能，6個功能鍵可自由定義。
????●可連接國內(nèi)外多種PLC，適應(yīng)各種惡劣運行環(huán)境。
????●琥珀色背光燈，支持2級亮度8級灰度。且可更換背光燈，維護簡易。
????●ST402型具有RS285（MPI）口，專門用于和SIEMENS　PLC通信，速度可高達187.5kbps。
????●和GP系列觸摸屏共用一套編程軟件GP-PROPBIII，該軟件具有強大的網(wǎng)絡(luò)通信功能，使用簡單、組態(tài)方便。使用時，只需要設(shè)置PLC的類型和通信參數(shù)，并在監(jiān)控畫面的部件屬性中設(shè)置正確的PLC位地址或字址，觸摸屏工作時就能根據(jù)不同PLC的通信協(xié)議建立起與PLC內(nèi)部地址的連接和通信。

????3.2?軟件評估

????（1）?中央監(jiān)控軟件—WINCC6.0

????“WINCC”即“WINDOWS?CONTROL?CENTER”（窗口控制中心），它是應(yīng)用于標準PC機和WINDOWS標準環(huán)境中的,擁有各種便利功能，確保安全可靠地對生產(chǎn)和工藝過程進行控制的人機界面（HMI）。WINCC是結(jié)合SIEMENS在過程自動化領(lǐng)域中的先進技術(shù)和Microsoft的強大功能的產(chǎn)物。其卓越的技術(shù)突出地表現(xiàn)再以下幾個方面:

????●全面開放—WINCC采用開放性標準，集成更簡便。Microsoft?SQL?Server?2000—高性能的實時數(shù)據(jù)庫，在任何場合下，可在壓縮的基礎(chǔ)上每秒最大存儲10,000個測量值或100條消息，然后通過WINCC內(nèi)置工具進行分析。通過各種開放性接口（SQL，ODBC，OLE-DB和OPC），可以隨時應(yīng)用外部工具進行數(shù)據(jù)歸檔處理。

????●組態(tài)簡便、高效—WINCC提供方便組態(tài)的用戶界面、工具提示以及范圍廣泛的在線幫助和應(yīng)用實例。超級控制面板、組態(tài)向?qū)?、圖形庫、交叉引用表、多語言應(yīng)用、離線檢查、在線組態(tài)等一系列功能可使原本煩瑣單調(diào)的組態(tài)工作變得簡便和有趣。
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????●生動的用戶界面—WINCC提供大量的圖形庫、開放的結(jié)構(gòu)能導(dǎo)入各種制圖軟件所生成的圖形，并能通過C++或VB對圖形的各種屬性進行變量連接或控制，從而使用戶界面生動漂亮。
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????●可靠性高—WINCC是SIEMENS公司與Microsoft公司共同開發(fā)的人機界面產(chǎn)品，結(jié)合SIEMENS公司在自動化控制領(lǐng)域的卓越技術(shù)與Microsoft公司在IT行業(yè)的絕對優(yōu)勢，WINCC在運行和控制上都非常穩(wěn)定可靠。

????●強大的延展能力—WINCC提供大量的擴展功能，用戶如有需要，只需花少量的價格,便能選購WINCC的其余功能軟件，實現(xiàn)諸如多用戶系統(tǒng)、服務(wù)器/客戶機系統(tǒng)、Web?Navigator、ProAgent、冗余、過程可視化和數(shù)據(jù)分析等功能。

????（2）?遠程數(shù)據(jù)采集軟件—WINAC4.0

????由于本工程有210臺單機控制設(shè)備,而WINCC只能提供126個PROFIBUS從站的連接。故本系統(tǒng)采用WINAC?4.0作為從站設(shè)備數(shù)據(jù)采集。?
西門子公司提供全范圍的基于PC的自動化產(chǎn)品。作為工業(yè)領(lǐng)域中成熟的市場領(lǐng)導(dǎo)人，它已發(fā)展成為全集成自動化的中流砥柱，并把PC科技的開放性引入到了所有的自動化任務(wù)中。其優(yōu)點在于:

????●NAC?4.0與上位監(jiān)控軟件WINCC通過WINDOWS內(nèi)部連接,將可視化功能和數(shù)據(jù)采集運算功能完美結(jié)合在同一臺工控機,為用戶節(jié)省投資成本。
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????●將IT科技與遠程數(shù)據(jù)采集結(jié)合在同一平臺上，SIM-?ATIC?NET通過PROFIBUS現(xiàn)場總線使基于PC的自動化與高端管理系統(tǒng)以及現(xiàn)場領(lǐng)域的I/O之間得以通訊。

????上傳的采集數(shù)據(jù)由CP5613卡通過PCI總線與工控機CPU數(shù)據(jù)交換,PCI總線具有133MB/S的數(shù)據(jù)傳輸率及很強的帶負載能力,故與傳統(tǒng)的RS-232串口115.2K/S的數(shù)據(jù)傳輸率相比提高了上千倍的速率,突破了大型建筑樓宇自控中央監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率的瓶頸,為本系統(tǒng)成功實現(xiàn)提供了有力的保障。
工控機內(nèi)插三個CP5613卡通過三條PROFIBUS-DP總線與208臺單機控制設(shè)備相連，PROFIBUS是目前國際上通用的現(xiàn)場總線標準之一，它主要特點如下:
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????●最高12M的通信速率和可靠的通信質(zhì)量（海明距離=4）?
????●適用多種通信介質(zhì)（電、光、紅外、導(dǎo)軌以及混合方式）?
????●靈活的拓撲結(jié)構(gòu),支持線型、樹型、環(huán)型結(jié)構(gòu)以及冗余的通信模型?
????●強大的通信功能,支持基于總線的驅(qū)動技術(shù)和符合IEC61508的總線安全通信技術(shù)?
????●先進的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模（最多支持126個總線站,網(wǎng)絡(luò)規(guī)格可達90公里）?

????4?觸摸屏（HMI）典型畫面設(shè)計

????共分為三個畫面:控制畫面、數(shù)據(jù)顯示畫面及報警信息畫面

????4.1?控制畫面
用于選擇空調(diào)運行模式:夏季模式和過渡季模式,設(shè)備啟動和停止并顯示設(shè)備狀態(tài),如圖2:

????4.2?報警信息畫面
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????用于顯示設(shè)備錯誤報警及報警發(fā)生的時間,如圖3:

????5?結(jié)束語

????系統(tǒng)采用SIEMENS公司以及Pro-face公司高端科技產(chǎn)品，其產(chǎn)品質(zhì)量和性能是不用致疑的，優(yōu)秀的產(chǎn)品使得本系統(tǒng)的自動化和先進性保持領(lǐng)先，以確保中央空調(diào)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。