建筑设备自动化第三章

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1、第三章 分站与中央站基本内容：s分站的硬件组成及功能、分站常用的智能调节器和PLC、分站的软件及注意事项。s中央站的硬件构成及中央站软件的注意事项。重点和难点：s分站的功能，PLC，分站软件设置中的注意事项。s组态王的使用方法。第一节 分站s含义：Substation 指各种现场控制站，是一个可独立运行的计算机监测与控制系统。s 类型：n 可编程逻辑控制器（PLC）n 基于单片机的小型控制器n 工业控制计算机一.分站的功能s对过程信号进行实时数据采集与处理（滤波、非线性校正及各种补偿运算、上下限报警、累积量计算等）s对过程进行直接控制（闭环控制、批量控制、顺序控制）二.分站的结构 由机柜、电源

2、、输入/输出通道和控制计算机等组成。1.机柜n 金属外壳（便于电磁屏蔽和可靠接地）n 内部装有多层机架，非密封式n 内部装有风扇n 内部装有温度自动检测装置2.电源：要求：稳定、无干扰的交流供电电源。措施：n 互为备用的两路交流供电电源；n 采用隔离变压器，并将屏蔽层可靠接地；n 采用交流电子稳压器；n 装设不间断供电电源。二.分站的结构直流稳压电源s各功能模件一般需要+5V，+24V，+/-12V的直流电源。s常用直流稳压电源的形式：采用集成电源。采用体积小、轻便高效的开关电源。二.分站的结构3.控制计算机：核心：微型计算机系统（1）CPUn大型分站：高性能的16位或32位微处理器。（摩托罗

3、拉公司的68000系列和Intel8086X系列）n小型分站：MCS-8096或MCS-8051系列单片机。二.分站的结构控制计算机（2）存储器nROM：占有较大比例，存储系统启动、自检、及驱动程序，通常运行程序固化。nRAM：存储实时数据和中间变量以及用户在线修改的参数。一般具有后备电池。（3）总线（BUS）总线就是PC各部件之间进行通信的通道。（4）I/O通道二.分站的结构控制计算机 模拟量输入通道（AI）模拟量输出通道（AO）开关量输入通道（DI）开关量输出通道（DO）脉冲量输入通道（PI）三.分站的智能调节器与PLCs 智能调节器n数字化过程控制仪表。n由微处理器、RAM、ROM、模拟

4、量与数字量IO通道与独立电源构成的微型计算机系统。n可进行PID控制，串级控制和按预定曲线进行程序控制等。n一般不需要用户进行编程。三.分站的智能调节器与PLCs 可编程逻辑控制器（PLC）1.定义 PLC英文全称Programmable Logic Controller,中文全称为可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。三.分站的智能调节器与PLC2.PLC的构成PLC分为固定式和组合式（模块式）两

5、种。n固定式PLC包括CPU板、IO板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。n模块式PLC包括CPU模块、IO模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。固定式PLC 集成24输入/16输出共40个数字量I/O点，可连接7个扩展模块。26K字节程序和数字存储空间，具有两个PID控制器，2个RS485通讯/编程口。可完全适应于一些复杂的中小型系统。西门子S7-200系列CPU 226XM组合式PLC西门子S7-300系列三.分站的智能调节器与PLC3.PLC的CPU CPU是PLC的核心，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用

6、户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。三.分站的智能调节器与PLC4.PLC的I/O模块 I/O模块是PLC与电气回路的接口，PLC主要配备的是开关量输入、输出通道，较新型的PLC配备了模拟量输入、输出通道。5.PLC的电源模块 为各模块提供工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。三.分站的智能调节器与PLC6.PLC的编程语言 主要是形象化的梯形图语言，编程过程与绘制逻辑控制电路图的过程相似。还有语句

7、表编程语言。三.分站的智能调节器与PLC7.PLC的联网通信 PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232或RS485接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口如MPI等。232-485转换卡智能仪表数字调节器RS485通信口四.分站软件s分站软件应自成体系，包括以下部分：n 通信控制软件n 输入/输出点就地处理软件 (A/D和D/A转换、数据处理）n 直接数字控制（DDC）n 能量管理系统软件（EMS）n 积算软件s分站软件设置和选择中的注意事项：（1）系统开放性 主要

8、针对通信系统。通信软件的开放使分站可以得到更多的信息，便于了解生产过程并进行控制；同时也可以送出更多信息。能体现管理集中、控制分散的思想。s分站软件设置和选择中的注意事项：（2）程序间相互联系问题 对各种“程序命令”设定优先级，控制程序运行的先后顺序，避免冲突。举例：程序命令1：水压低，需要再开启一水泵多送水。程序命令2：水位低，需要停止一水泵防止抽空。程序命令2优先级高。蓄水池蓄水池s分站软件设置和选择中的注意事项：（3）现场设置通信接口问题 便于增加功能和编辑修改系统软件。（4）关于分站软件设置的针对性问题（5）软件的备份问题（6）防病毒问题第二节 中央站n处理机系统：32位以上，内存8M

9、B以上n外围存储设备：容量20GB以上，大量存储历史数据n图形显示设备：CRT显示器和LCD显示屏n操作员键盘和工程师键盘：n打印输出设备一.中央站的硬件构成s含义及功能：处于管理层，完成集中管理和监控功能，通常由PC及其外围设备组成。s“中央站”是终端设备s“中央控制室”是中央站所处的位置s“中央站”和“中央控制室”以及其它辅助设施构成一个“监控中心”二.中央站、中央控制室与监控中心三.中央站软件1.主要软件s操作员接口软件s用户现场编制与修改程序的支持软件s直接数字控制程序s报警处理软件s系列标准格式报告s动态图像显示s历史数据的存储与处理三.中央站软件2.中央站软件的注意事项（1）通信软

10、件问题s通信软件是中央站与各分站、硬件与软件之间信息交换的桥梁。通信软件的设置必须以硬件设备为基础，同时考虑系统所要求的主要功能。中央站软件的注意事项（2）系统软件问题s建筑设备自动化系统从以屏幕文字显示为基础的单任务操作系统发展为以图形作为操作员的的基本框架的多任务操作系统。s系统软件由若干“组件”组成，使用“面向对象”的编程语言和设计方法，功能更加强大。中央站软件的注意事项（3）组态软件问题 建筑设备自动化系统的中央站和分站都使用组态软件。s 组态的含义 Configuration，使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，从而达到使计算机和软件按照预先设置自动完成特定任务。组态软件是

11、面向监控和数据采集的软件平台。中央站软件的注意事项s组态软件的产生n组态软件产品80年代初出现，80年代末期进入我国，1995年以后，组态软件在国内的应用逐渐得到了普及。n组态软件对应于原有的人机接口软件（HMI）。n组态软件出现之前，通常用手工或委托第三方编写HMI，开发时间长，效率低，可靠性差，费时费力，得不偿失；若购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。n组态软件出现之后，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。中央站软件的注意事项常用工业组态软件：n 国外 In

12、tellution公司的iFIX(3.0)Wonderware公司的InTouch(7.1)GE公司的Cimplicity(6.0)Siemens公司的WinCC(5.0)n 国内 北京亚控科技发展有限公司的组态王（6.5）北京世纪长秋科技有限公司世纪星组态软件亚控科技组态王6.5s 组态王软件的结构“组态王6.5x”软件包由以下三部分组成：n工程浏览器（TouchExplorer）：查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库的构造、定义外部设备等工作。n工程管理器（ProjManager）：内嵌画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。n画面运行系统（TouchVew）：画面的开发和运行

13、由工程浏览器调用画面制作系统TOUCHMAK和工程运行系统TOUCHVEW来完成的。亚控科技组态王6.5s 组态王怎样与下位机通讯 组态王内置大量设备的驱动作为与外部设备的通讯接口，在开发过程中只需根据工程浏览器提供的“设备配置向导”一步步完成连接过程即可实现组态王与相应外部设备驱动的连接。在运行期间，组态王就可通过驱动接口和外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据/指令。设备驱动4设备驱动3设备驱动2模块PLC智能仪表其它工控设备设备驱动1外部设备 组态王计算机 动画显示线程数据采集线程历史记录线程其他线程COM组件亚控科技组态王6.5亚控科技组态王6.51 1、设计图形界面2 2、构造数据

14、库变量3 3、建立动画连接4 4、运行和调试s 建立一个应用程序大致可分为以下四个步骤：设计图形界面构造数据库变量建立动画连接运行和调试亚控科技组态王6.5 图形画面：希望用怎样的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控控制设备？数据：怎样用数据来描述工控控制对象的各种属性？动画：数据和图形画面中的图素的连接关系是什么？s 四个步骤并不是完全独立的，常常是交错进行。s 在构造应用程序应用工程之前，要仔细规划项目，主要考虑三方面问题：本章总结s分站的功能s分站的结构（硬件组成）s分站常用的智能调节器和PLC s分站的软件l中央站的硬件构成l中央站、中央控制室和监控中心l中央站软件的注意事项思考题s分站的含义是什么？有哪些功能？s简述可编程逻辑控制器的结构特点。s分站软件需要注意的问题是什么？s中央站由哪些硬件构成？s组态的含义是什么？用组态王建立一个应用工程需要哪些步骤，需要考虑什么问题？