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(xiàng)目,建設(shè)規(guī)模達(dá)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(jí)酒店;東塔樓為25層超甲級(jí)寫字樓,總車位1500個(gè)。
項(xiàng)目中央空調(diào)系統(tǒng)中，共有末端設(shè)備210臺(tái)，根據(jù)廣場(chǎng)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化、智能化,整個(gè)空調(diào)末端設(shè)備形成獨(dú)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(jìn)行參數(shù)修改，故障報(bào)警，系統(tǒng)狀態(tài)信息顯示等功能。

2設(shè)計(jì)方案

采用德國西門子公司的S7系列PLC作為機(jī)電一體化機(jī)組的現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)化產(chǎn)品WINAC4.0承擔(dān)，該產(chǎn)品可以結(jié)合PCI插槽的CP5613卡實(shí)現(xiàn)4條PROFIBUS總線下最大500個(gè)PROFIBUS從站（125×4）的網(wǎng)絡(luò)連接，上位機(jī)的監(jiān)控軟件則采用西門子公司在自動(dòng)化領(lǐng)域最先進(jìn)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WINCC6.0。而在觸摸屏部分,選用了在HMI市場(chǎng)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(xiàng)目評(píng)估

3.1硬件評(píng)估
　
PLC采用SIEMENSSIMATICS7-200系列PLC。S7-200適用于全面的過程與邏輯檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。它的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立的運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。并且，S7-200具有極高的性能價(jià)格比。

（1）SIMATICS7-200系列PLC具有如下特點(diǎn):

●SIMATICS7-200的結(jié)構(gòu)牢固緊湊;易于安裝和接線。
●SIMATICS7-200在電氣上符合VDE、UL、CSA、CE、FM標(biāo)準(zhǔn)和船籍社船用電器認(rèn)證，其質(zhì)量保證體系已獲得ISO9001認(rèn)證。
●SIMATICS7-200的CPU配有EEPROM，可永久性地存儲(chǔ)用戶程序和其它重要的系統(tǒng)參數(shù)。
●SIMATICS7-200的CPU內(nèi)設(shè)有硬件實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，以便用戶作故障報(bào)警時(shí)間記錄工作以及其它基于時(shí)間控制的工作。
●SIMATICS7-200可對(duì)外供給傳感器/負(fù)載直流24V電源，輸出電流可達(dá)180mA～400mA。此外，還有電源模塊可供選用。
●SIMATICS7-200備有專用的擴(kuò)展模塊，可以很方便地對(duì)系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)作擴(kuò)展。
●SIMATICS7-200具有極高的可靠性;極豐富的指令集、集成功能和強(qiáng)勁的通訊能力;易于掌握和操作。
●SIMATICS7-200PLC具有極高的抗干擾能力，特別適用于電磁干擾大的場(chǎng)合。
●S7-200PLC編程靈活、調(diào)試方便，便于工程技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)修改調(diào)整參數(shù)，節(jié)省調(diào)試周期。
●S7-200PLC通過液晶中文文本顯示器，方便用戶管理人員現(xiàn)場(chǎng)察看設(shè)備運(yùn)行使用情況及報(bào)警信息，同時(shí)可以操作現(xiàn)場(chǎng)液晶中文文本顯示器調(diào)整參數(shù)。
●S7-200PLC通過EM277模塊接口，就能夠聯(lián)網(wǎng)到現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS-DP上進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸，最高波特率為12Mbps。

（2）Pro-faceSimpleTouch可編程觸摸屏特點(diǎn)

HMI則采用Pro-face公司最新推出的小型可編程觸摸屏SimpleTouch系列。Pro-face（即Digital）公司是一家一直致力于HumanMachineInterface（HMI）的領(lǐng)域，從1989年開發(fā)出世界第一臺(tái)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。SimpleTouch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(diǎn):

●3.8英寸亮麗外觀、體積小僅104mm×130mm,安裝方便節(jié)約空間。
●強(qiáng)大的編程功能，6個(gè)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(yùn)行環(huán)境。
●琥珀色背光燈，支持2級(jí)亮度8級(jí)灰度。且可更換背光燈，維護(hù)簡易。
●ST402型具有RS285（MPI）口，專門用于和SIEMENS　PLC通信，速度可高達(dá)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(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能，使用簡單、組態(tài)方便。使用時(shí)，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(shí)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(píng)估

（1）中央監(jiān)控軟件—WINCC6.0

“WINCC”即“WINDOWSCONTROLCENTER”（窗口控制中心），它是應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)PC機(jī)和WINDOWS標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中的,擁有各種便利功能，確保安全可靠地對(duì)生產(chǎn)和工藝過程進(jìn)行控制的人機(jī)界面（HMI）。WINCC是結(jié)合SIEMENS在過程自動(dòng)化領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)和Microsoft的強(qiáng)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(gè)方面:

●全面開放—WINCC采用開放性標(biāo)準(zhǔn)，集成更簡便。MicrosoftSQLServer2000—高性能的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，在任何場(chǎng)合下，可在壓縮的基礎(chǔ)上每秒最大存儲(chǔ)10,000個(gè)測(cè)量值或100條消息，然后通過WINCC內(nèi)置工具進(jìn)行分析。通過各種開放性接口（SQL，ODBC，OLE-DB和OPC），可以隨時(shí)應(yīng)用外部工具進(jìn)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(shí)例。超級(jí)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。

●生動(dòng)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(duì)圖形的各種屬性進(jìn)行變量連接或控制，從而使用戶界面生動(dòng)漂亮。

●可靠性高—WINCC是SIEMENS公司與Microsoft公司共同開發(fā)的人機(jī)界面產(chǎn)品，結(jié)合SIEMENS公司在自動(dòng)化控制領(lǐng)域的卓越技術(shù)與Microsoft公司在IT行業(yè)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，WINCC在運(yùn)行和控制上都非常穩(wěn)定可靠。

●強(qiáng)大的延展能力—WINCC提供大量的擴(kuò)展功能，用戶如有需要，只需花少量的價(jià)格,便能選購WINCC的其余功能軟件，實(shí)現(xiàn)諸如多用戶系統(tǒng)、服務(wù)器/客戶機(jī)系統(tǒng)、WebNavigator、ProAgent、冗余、過程可視化和數(shù)據(jù)分析等功能。

（2）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集軟件—WINAC4.0

由于本工程有210臺(tái)單機(jī)控制設(shè)備,而WINCC只能提供126個(gè)PROFIBUS從站的連接。故本系統(tǒng)采用WINAC4.0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(dòng)化產(chǎn)品。作為工業(yè)領(lǐng)域中成熟的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)人，它已發(fā)展成為全集成自動(dòng)化的中流砥柱，并把PC科技的開放性引入到了所有的自動(dòng)化任務(wù)中。其優(yōu)點(diǎn)在于:

●NAC4.0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(yùn)算功能完美結(jié)合在同一臺(tái)工控機(jī),為用戶節(jié)省投資成本。

●將IT科技與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集結(jié)合在同一平臺(tái)上，SIM-ATICNET通過PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線使基于PC的自動(dòng)化與高端管理系統(tǒng)以及現(xiàn)場(chǎng)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(jī)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(qiáng)的帶負(fù)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(shí)現(xiàn)提供了有力的保障。
工控機(jī)內(nèi)插三個(gè)CP5613卡通過三條PROFIBUS-DP總線與208臺(tái)單機(jī)控制設(shè)備相連，PROFIBUS是目前國際上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之一，它主要特點(diǎn)如下:

●最高12M的通信速率和可靠的通信質(zhì)量（海明距離=4）&nbs