基于S7-200PLC的BAS系统设计.pdf

第 2 期 总第 1 8 3期 2 0 1 4年 0 4月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEE RI NG AUTOMATI ON NO ．2 Apr ． 文章编号 1 6 7 2 - 6 4 1 3 2 0 1 4 0 2 0 1 7 8 0 2 基于 S 7 2 0 0 P L C的 B AS系统设计 杜 欣 ，李长元 ，王长顺 天津职业技术师范大学．天津3 0 0 2 2 2 摘要 基于 S 7 2 0 0 P L C设 计 了一套 简单 的智能楼 宇 B A S B u i l d i n g Au t o ma t i o n S y s t e m模 拟 系统 。其 核心 采用 S 7 2 0 0 P L C的 C P U 2 2 6 C N作为环境信号采集端。通过 Mo d b u s - R T U 通信协议将采集好 的环境信 息传 输到采用组态软件 NK6 0 0 O设计的人机界面 HMI Hu ma n Ma c h i n e I n t e r f a c e ，人们即可在 HMI 上对环境信 息进行实时监测和对危险环境 报警，从而达 到楼 宇环境智 能监控的 目的。 关键词 7 - 2 0 0 P L C；B AS ；设计 中图分 类号 T P 2 7 3 文献标识码 A 0 引言 近些年来， 电子技术 尤其是计算机技术 和网络 通信技术的高速发展使得社会高度信息化。在建筑物 内部 ， 常常将建筑技术 和高科技相结合 ， 于是产生 了 “ 楼宇智能化” ， 即利用计算机技术对建筑物内的设备 进行 自动控制， 对信息资源进行管理， 从而为用户提供 信息与服务 。我国的楼宇智能化是在 2 O世纪 9 O年代 才开始呈现规模化的发展， 虽然起步相对较晚， 但发展 非常迅速， 在大中型城 市 中， 智能化 系统已经相 当普 及， 成为住宅以及社区等地 的必配设施 。根据 国外媒 体的预测， 近期在中国正在或者将要兴建的大型建筑 大约 占了全球的一半， 可见 ， 智能建筑在我国有着极其 重要 的地位 。 基于 当今 智 能 楼 宇 系统 B u i l d i n g Au t o ma t i o n S y s t e m， B AS 的快速发展及广泛应用 ， 加上 P L C具有 的稳定特性 ， 本文利用 S 7 2 0 0 P L C设计 了一套简单 的 B AS模拟系统 ， 其 目的是让更多的楼宇实现监控智 能化， 从而提高人们的工作效率， 保障人们的生活质量。 1 B A S系统设计 1 ． 1 总体设 计 方案 在智能大楼中包含着各种各样的环境信息 ， 如照 明信息 、 空调信息和消防信息等， 分布在整个大厦的许 多部位 ， 这些信息光靠人为地一一监控费工费时， 因此 有必要设计一套可 以集 中监控 的智能系统 ， 将智能大 楼里的环境信息由 P L C采集上来 ， 通过 Mo d b u s 传输 协议， 将监控信号传输到远程上位终端 ， 在上位机上集 中监控各个状态； 一旦大楼 中某些系统发生故障， 能及 时发现， 并解决和修复， 大大减轻人工负担。 1 ． 2 B AS系统设 计 方框 图 智能楼宇系统设计方框图如图 l所示 。 照 明系统 翟墨墨窭 墨 空调系统 巫亚霉 供水系统 露翟霉墨 消防系统 互蚕 互 总 闸开关 现场状 态指示灯 回瘁 鳖型 Q 旦 I 上位界面 数 据采集 实时监控 楼字状态 图 l智能楼字 系统 方框 图 该设计首先将智能大楼 中的环境信息 即照 明信 息、 空调信息、 供水信息、 消防信息和总闸开关信息等， 由 P I C的输入接 口采集 到 P L C中， 然后将采集的环 境信息经过处理 ， 由输出接 口直接控制现场指示灯 ， 通 过该 方 式完成 现场 监控。在 P L C 中配 置 Mo d b u s R TU通信协议 ， 将 采集 的环境信 息参数传输 到上位 机 ， 由于 P L C串 口采用 R S 4 8 5协议 ， 而上位计算机采 用 R S 2 3 2串 口协议， 因此要用一 个 R S 2 3 2转 RS 4 8 5 接 口使传输畅通。上位机采用 NK6 0 0 0设计 ， 其 中包 括数据库 配 置和 图形界 面 监 控等 功 能， NK6 0 0 0将 P L C传输上来的环境信息存储 到数据库中， 再 由组态 界面调用数据库中的信息， 并在组态界面上显示远程 楼宇环境信息， 从而实现远程集 中监控 的 目的。一旦 HMI 产生报警， 就预示着楼宇环境出现异常， 这时可 以指派工作人员对相应 的报警点进行检修。 1 ． 3 B AS系统 工作 流程 智能楼宇系统工作流程 图如图 2所示 。 开始 ， 初始化系统各功能 ， 扫描楼宇环境信息 ， 包 收稿 日期 ；2 0 1 3 - 0 8 1 4 ；修 回日期 2 0 1 3 - 1 0 - 1 4 作者简介；杜欣 1 9 9 2 一 ，女，山西 晋中人 ，在读本科生 ，专业为电气工程及 自动化 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年 第 2期 杜欣 ， 等 基 于 S 7 2 0 0 P L C的 B AS系统设计 1 7 9 括照明系统开关状态 、 空调系统开关状态 、 供水系统开 关状态、 消防系统开关状态 和总 闸开关状态。将采集 到的楼宇环境信息在 P L C内部做数据处理 ， 在下位机 上将工作状态显示 出来 ， 实现下位机的实时监控 。处 理完的数据通过 Mo d b u s RT U传输协议 ， 以报文的形 式传输到 P C上位机， 将实时监控量显示到 HMI 监控 界面， 在 HMI 上实现远程集 中监控 。 塑 系统初始化 照明 系统／ ／ 空调系统／ ／ 供水系统／ ／ 消防系统／ ／ 总闸开 开关状态／ ／ 开关状态／ ／ 开关状态／ ／ 开关状态／ ／关状态 P L C 进行 楼宇基 本环境信 号采集 下位机实时监控} ． _ 数据处理 通过M o d b u s - R T U 协议进行信 息传输 H M I 监控1 人 否 结束系统 、 、 、 币 一 图 2 智 能楼 宇 系统 工 作 流 程 图 2 B AS构 架 2 ． 1 底 层环 境 采集 底层 采 用 西 门 子 公 司 的 S 7 2 0 0型 P L C， 用 P L C 的 I ／ O 口进行环境状态信息采集 ， 环境状态包括 照 明系统开关状态 、 空调系统开关状态、 供水系统开关状 态、 消防系统开关状态 以及总闸开关状态量 。由于条 件有限 ， 本设计采用模拟形式完成 ， 采用按钮开关模拟 上述 开关 状 态量 。 2 ． 2下 位 数 据 处 理 P L C采集的状 态量通过 I ／ O 口进入 C P U 内部 ， 用 S TE P编程软件设计程序 ， 将采集到 C P U 内的状态 量通过输出线圈用指示灯显示出来 。下位实时监控图 如 图 3所 示 。 现场状态 指示灯 图 3 下 位 买 时监 控 图 2 ． 3 中间传 输协 议 传输协 议采 用西 门子 S 7 2 0 0的 Mo d b u s R TU， 在 S T E P 7 一 mi c r o ／ WI N编程 软件环境下配置 协议参 数。Mo d b u s 参数配置情况如图 4所示 。 在 MB US _ I NI T中， Mo d e 设为 l ， 表示启动 Mo d b u s 的 R TU传输模式 ； Ad d r 设为 2 ， 表示设定 P L C从 站地址为 2 。B a u d即波特率为 9 6 0 0 b ／ s ， P a r i t y为 0 表示无奇偶校验 ， De l a y 0表示不延时， Ma x I Q一1 2 8 表示可使用 的 I和 Q点数 为 1 2 8个 。Ma x Al 一3 2表 示最大通道个数 为 3 2 ， Ma x Ho l d 一1 0 0表示保持 1 0 0 个寄存器 。在使用 MB US _ S L AVE之前 ， 必须先配置 MB US _ I NI T的参数 。如果 数据 配置完成后 通信正 常， MB l l和 MB 1 2输出均为 0 ， 即无错误 。 I 网络6 I 匿譬墨露 蠢翟 瑟 瑟 墨 墨 娶 二 El i 1 - 1 M o d e D o n e M l 0 l0 0 A d d r Er r o r M B1 1 9 6 0 0 - 1 B a u d P a ri t y D e l a y 1 2 8 M a xl Q l O O - I M a x H o l d V B O - H o l d S t H l I m ． 1 2 I l 1 0 l 1 叫 l J 1 l J 3 2 M 虹A I I I l I J I _ 。 。 。 。 ‘ 。 。 ‘ 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 _ J I 网络7 I 医 墨巫 墨 叠 噩 蚕 瑟 譬 二 ] L D o n e M 1 0 1i ig i 2 卜 卜 翻一 I l l 卜 I I 垦 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年第 2期 机 械 工 程 与 自 动 化 构成， 它可以控制尾翼 的摆动从而对飞行中的外 弹道 偏离进行补偿 。控制系统控制尾翼 以保持原态 、 每 次 向一侧偏转 3 。 、 每次向另一侧偏转 3 。 的 3种不同的形 态进行运动。这样就完成了制导子弹在飞行过程 中对 偏移预定轨道的补偿 ， 使子弹始终保持在激光束指定 的弹道上 ， 从而实现 了精确 打击 目标 的要求 。激光制 导子弹的输入信号由外部激光束提供 ， 整个制导系统 所需要 的电源 由弹载的锂电池提供 。 光敏传感器 微处理器 激励元件 高密度 材料 控制尾翼 图 2 激光制导 子弹内部结构框架 3 结 论 本文讨论了精确制导子弹的优点 ， 着重说 明了激 光制导子弹的基本控制原理， 为激光制导子弹的外 弹 道控制提供了研究基础 。随着现代高科技技术的不断 开发和利用 ， 激光制导子弹将会不断地完善 ， 在未来 的 战争 中起到更加重要的作用 。 传 图 3 在子弹周 向均布 3 个 光敏传 感器 参考文献 [ 1 ] 周 军． 美 国的灵 巧 子 弹药 研 制现 状[ J ] ． 飞航 导弹 ， 1 9 9 6 6 4 - 8 ． [ 2 ] 郭修煌． 精确制导技术[ M] ． 北京 国防工业 出版社 ， 1 9 9 9 ． [ 3 ] 浦发． 外弹道学 [ M] ． 北京 国防工业出版社 。 1 9 8 0 ． [ 4 ] 范保虎 ． 赵长 明 ， 马 国强． 激光制 导技术 在现 代武器 中 的 应用 与发展 II I [ J ] ． 战术导 弹技术 ， 2 0 0 6 4 1 2 1 7 ． Pr i n c i pl e a nd Ch a r a c t e r i s t i c s o f Pr e c i s i o n S e l f - g u i d e d Bu l l e t GAO Bi n g - l o ng，W ANG Hui - y ua n No r t h Un i v e r s i t y o f Ch i n a，Ta i y u a n 0 3 0 0 5 1，Ch i n a Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r ，t h e t h r e e - d i me n s i o n a l mo d e l o f a s e l f - g u i d e d b u l l e t wa s s e t u p b y S o l i d W o r k s ． Th e c o n t o u r s t r u c t u r e a n d g u i d a n c e p r i n c i p l e o f s e l f - g u i d e d b u l l e t we r e f u l l y d e s c r i b e d ．M e a n wh i l e ，t h e c h a r a c t e s t i c s o f t h e s e l f - g u i d e d b u l l e t wa s i n t r o d u c e d ． Th e a n a l y s i s o n b u l l e t ’ S s t r u c t u r e a n d g u i d a n c e p r i n c i p l e h a s l a i d a t h e o r e t i c a l b a s i s o f b a l l i s t i c s b u l l e t a me n d me n t ． Ke y wo r d s s e l f g u i d e d b u l l e t ；g u i d a n c e p r i n c i p l e ；c h a r a c t e r i s t i c s 上 接 第 l 7 9页 参考文献 [ 1 ] 李 江全 ， 刘 荣． 西 门子 S 7 2 0 0 P I C数 据通 讯及 测控 应用 [ M] ． 北京 电子工业 出版社 ， 2 0 1 1 ． [ 2 ] 姚福来 ， 孙 鹤旭． P L C、 现场 总 线及 工业 网络 实用 技术 速 成[ M] ． 北京 电子工业出版社 ， 2 0 1 1 ． [ 3 ] 周 志敏 ， 纪 爱 华． P r o f i b u s 总 线系 统设 计 与应 用 [ M] ． 北 京 中 国电力 出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 4 ] 孙传 友 ， 孙 晓斌． 测 控 系统 原理 与设 计 [ M] ． 第 2版． 北 京 北 京航空航天大学 出版社 ， 2 0 0 7 ． [ 5 ] 陈建明． 电气控制与 P L C应 用[ M] ． 北 京 电子 工业 出版 社 ， 2 O l O ． [ 6 ] 郁有文 ． 常健 。 程继红 ． 传感 器原 理及工程 应用[ M] ． 第 3 版． 西 安 西安 电子科技 大学出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 7 ] 李辉 ． 李 宏 伟． S 7 2 0 0 P L C编程原 理 与工程 实训 [ M] ． 北 京 北京航 空航天大学 出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 8 ] 李若谷． 西门子 S 7 2 0 0系列 P I C编程指 令与梯形 图快 速 人门[ M] ． 北京 电子工业 出版社 ， 2 0 1 1 ． [ 9 ] 向晓汉． 西 门子 P l C工 业通信 完全精通 教程 [ M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 O 1 3 ． [ 1 O ] 闰磊 ， 朱海涛． 基 于 Mo d b u s 协议 的 P I C与智能 仪表 通 信l- J ] ． 工业控 制计算机 ． 2 0 0 7 ， 2 0 7 2 1 2 2 ． [ 1 1 ] 金鹰． 基于 Mo d b u s 的主从 通信系 统的设计 [ J ] ． 南通 大 学学报 自然科学版 ， 2 0 0 7 ， 6 3 7 7 8 2 ． De s i g n o f BAS Ba s e d o n S 7 2 0 0 PLC DU Xi n．LI Ch a ng - y ua n，W ANG Cha ng - s hu n T i a n j i n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y a n d Ed u c a t i o n ， Ti a n j i n 3 0 0 2 2 2 ，C h i n a Ab s t r a c t Ba s e d o n S 7 2 0 0 PL C，a s e t o f s i m p l e s i m u l a t i o n s y s t e m f o r b u i l d i n g a u t o ma t i o n s y s t e m B AS i s d e s i g n e d ． Th e s y s t e m u s e s S 7 2 0 0 P I C CP U 2 2 6 CN a s c o l l e c t i o n p o r t s o f e n v i r o n me n t a l s i g n a l s ．t r a n s m i t t i n g t h e c o l l e c t e d i n f o r ma t i o n t O H M I d e s i g n e d b y c o n f i g u r a t i o n s o f t wa r e NK6 0 0 0 t h r o u g h M o d b u s - RTU c o mm u n i c a t i o n p r o t o c o 1 ． I n t h i s wa y， we c a n mo n i t o r t h e r e a l t i me e n v i r o n me n t a l i n f o r ma t i o n a n d a l a r m t h e d a n g e r o u s e n v i r o n me n t o n t h e HM I S O a s t o a c h i e v e t h e g o a l o f b u i l d i n g e n v i r o n me n t a l i n t e l l i g e n t mo n i t o r i n g ． Ke y wo r d s S7 2 0 0 PI C；B AS；d e s i g n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m