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基于LonWorks网络和工控组态软件的地下建筑监控系统 |
| 摘 要：本文主要介绍了基于LonWorks网络和工业控制组态软件开发地下建筑监控系统的实现方法。首先文章概述了一种LonWorks网络控制系统的特点，接着介绍了组态软件“组态王”，最后详细说明了Lonworks控制系统和组态软件在地下建筑控制系统中的应用。 关键词：LonWorks; 组态软件; 监控系统 1 概述 随着科学技术的发展，地下建筑工程逐步转变为由计算机集中控制。LonWorks分布式测控网络技术它真正并彻底的贯彻了“分散控制，集中管理”的控制思想，非常适合地下建筑工程的需要。本文将介绍LonWorks网络控制系统和工控组态软件在地下建筑控制工程的应用。 2 LonWorks网络及LonWorks控制器 LON（Local Operation Networks）总线是美国ECHELON公司在1991年推出的局部操作网络，为集散式监控系统提供了很强的实现手段。它可以广泛应用于冶金、化工、电力以及楼宇自动化等领域中，实现这些系统的全面网络化测控。是使用得最广泛的现场总线，被认为是最有前途的现场总线之一。 893-LM系列LonWorks网络智能控制器是由解放军理工大学工程兵工程学院国防工程自动化研究所研制的，充分利用了LonWorks现有的各种成熟的、先进的技术以及方便的开发手段，具有支持多种通信介质、通信距离长、支持多种网络拓扑结构等特点。同时，由于893-LM系列产品采用独特的命令消息传递方式，实现了测控前端的即插即用，不需配置，更不要专门的配置工具，不但可节约投资，还降低了应用难度，简化了系统维护量。另外，在893-LM网络产品中，还特别设计了针对地下建筑工程的防水、防潮、防盐雾的措施，并通过了相关的专业检测和认证，使之能够在恶劣的环境下长期可靠的工作。 3 “组态王”组态软件 随着计算机控制技术的发展及对工业自动化的要求越来越高，以及大量控制设备和过程监控装置之间的通讯的需要，在工业项目的设计过程中如何提供一个可靠、直观、实时、高效的人机接口日益引起人们的重视。本工程中应用的是国内一种比较优秀的组态软件“组态王6.01”。组态王以Windows98/NT/2000中文操作系统作为其操作平台，充分利用了Windows图形功能完备，界面一致性好，易学易用的特点。它由工程浏览器（TouchExplorer）和画面运行系统（TouchView）以及驱动程序组成;它提供了丰富的动画连接，如“闪烁”、“旋转”、“填充”、“移动”等，使画面生动直观;具有强大的数据库;提供了一种类C语言的命令语言，语言简洁、直观、易学易用;最新的组态王6.01还新增了发布画面供远程机器浏览，远程站点可通过访问Web服务器上的HTML文件来访问组态王的画面和数据。客户端在不需要安装组态王的情况下利用IE浏览器访问组态王工程的数据和画面，非常的方便。总之，使用组态王，管理人员不需要深入生产现场，就可以获得实时和历史数据。 4 LonWorks网络控制系统和工控组态软件在地下建筑工程的应用 4.1 系统概况 本工程主要有车库、通风空调室、办公室及供配电系统等。需要测量一些设备运行情况及温度、湿度、水库水位等实时数据，并能观察人员出入情况对紧急情况发出报警信号等。  图1 基于LonWorks 现场总线网络结构的系统 其控制系统是基于LonWorks的现场总线网络结构，如图1所示。它的具体配置如下：采用台湾的研华工控机作为控制系统的上位机，其内装亚控公司的组态王6.01软件，各个站点的数据采集是通过国防工程自动化研究所的893-LM系列产品完成的，如LM1101，LM1102，LM1204等模块来作为系统的下位机。其中LM1101，LM1102分别是4路和8路模拟量输入模块，用来监控室内温度、湿度和水库水位等。LM1204是16路开关量输入，16路开关量输出模块，用来对各种高、低压开关设备进行监视和控制。上位机和下位机之间的数据传送与通讯也是通过国防工程自动化研究所的893网卡实现的，从而实现对系统的最终控制。本工程中总共用到了300多个测点，有大量的开关量，针对地下建筑工程比较恶劣或紧急状态下能对系统作出快速、准确、有效的操作。 4.2 893-LM设备驱动 KingView6.01提供了893-LM系列控制器的设备驱动程序，直接从设备列表中选择其即可。其中驱动程序中共定义了六种寄存器：AI-模拟量输入;AO-模拟量输出;DI-开关量输入;DO-开关量输出;TC-计数;OI-开关量输出通道状态回读等寄存器。并且在组态王中配置模拟量时，只支持INT，LONG，FLOAT三种类型，开关量只支持BIT，计数支持LONG。 4.3 人机界面设计 在组态王画面开发系统中，可实现多种画面监控方式： ⑴ 按工程布局监控。设计了工程主画面，通过点击主画面的各个按纽可进入系统的各个重要部分画面，如车库画面、办公室画面、控制室画面，空调系统画面等。 ⑵ 工艺流程图。设计了电气主接线图、水系统和通风系统等画面。 ⑶ 棒状图。设计了办公室温、湿度变化示意图、水库水位变化示意图等，用棒状图再加以数据说明的形式来表示，既形象又直观。 ⑷ 历史和实时曲线图。针对本工程对办公室温、湿度要求的严格性，重要性，在有棒状图表示的基础上在利用历史和实时曲线图加以说明，能够更加清楚的了解和掌握温湿度的变化。 此外，还实现了其他监控功能：按主画面的登录按纽时，系统提示你输入密码，只有输入正确密码后才能登录并对系统的各个开关按纽进行操作，否则是无法操作的，从而保证了系统的安全性;另外，还有报警记录和对报表的查询、编辑和打印等功能;此外，还设计了状态栏，可显示工程运行了多长时间以及当前时间还有当前操作员名称和报警显示等等。 4.4 设计画面中的一些技巧和体会 在设计画面解决问题的过程中总结了一些技巧和体会： ⑴ 如何实现开机就直接进入监控运行画面。 拷贝touchview.exe到开始菜单—程序—启动文件夹中。 ⑵ 如何禁止运行系统退出 进行运行系统设置，在工程浏览器中的运行\特殊中选中禁止退出运行环境。 ⑶ 如何实现风管中风的流动。 这里有两种方法都能形象的显示出流动的效果。第一种办法是先用绘图工具画一个箭头，再拷贝4组，表示风流动的方向。为了要使风真正动起来，在数据词典中定义了一个整形变量A，在画面命令语言中启动时设定“A=1;”，运行时设定每100毫秒编写以下程序：“A=A+1;if（A>5）｛A=1;｝”。最后实现动画连接，在这里巧妙的应用到了隐含功能。在第一条箭头动画连接的隐含条件表达式赋予“A=1”，并确定表达式为真时显示，在第二条箭头的隐含条件表达式中赋予“A=2”，其他条件不变。以此类推。这样当A=1时，第一条箭头显示，A=5时，第五条箭头显示，当A>5时，A=1，程序又重复运行，于是风就真正的动起来了。第二种办法只须画一个箭头。然后在数据词典中定义一整形变量B，在画面命令语言中启动时设定“B=0;”，运行时设定每55毫秒编写以下程序：“B=B+10;if（B>100）｛B=0;｝”。最后也实现动画连接，箭头的水平移动表达式中填写B，并填写好方框中移动距离，对应值取100。这样也能达到风动的效果。此外叶片的转动也可参照上述方法分别用隐含和旋转功能加以实现。 ⑷ 如何将AutoCAD中的图片拷贝到组态王画面中来。 先将AutoCAD的要拷贝的画面选定用File菜单中的Export功能转化出来，再用ACDsee软件打开转化为.jpeg格式。回到组态王中用编辑菜单中拷贝点位图功能拷贝过来即可。 ⑸ 如何在画面中增加变化多样的字体。 可利用Word中的艺术字功能，选择自己喜欢的字体后保存为.bmp格式，然后在组态王开发系统中选择“从文件中加载点位图”加载开始保存好的图画，并将其透明化即可。 ⑹ 图库精灵的另一种用法。 组态王提供了许多图库精灵，但有时它们定义的动画连接还不能完全符合工程的要求。选择一个图库精灵，在图库栏选择“转化为普通图素”，再“合成组合图素”，然后在根据所需要求进行动画连接。 ⑺ 如何复制运行画面。 在运行时按下键盘上的屏幕拷贝键（print screen），在画图软件中使用粘贴即可。 ⑻ 如何实现历史报表的实时打印。 可以利用命令语言实现。例如每天早八点打印一次，利用事件命令语言，在“事件描述”中写入事件 “$小时==8”在事件“发生时”执行函数reportprint2（）即可。 ⑼ 开发工程如何不让别人看到。 在工程浏览器的工具菜单中选择工程加密可以避免别人打开工程，但一定要记住密码，因为一旦密码丢失，没有后台可以解密。 ⑽ 如何给按纽添加注释。 选中按钮按鼠标右键选择字符串切换，在按钮属性的提示文本中添加注释即可。 ⑾ WebServer发布的页面如何进行切换。 组态王6.01提供了Web页面发布功能，允许在其他未装组态王的计算机上通过IE浏览发布的页面，但遗憾的是发布的页面上的按钮无法操作，所以为了要实现发布的页面的切换只有利用FrontPage对发布的页面进行编辑，建立新的超级连接。 总之，通过巧妙运用组态王中的各种功能能使制作的画面生动、逼真，达到预想的效果。 5 总结 基于LonWorks网络和工控组态软件组建的地下建筑工程监控系统具有开发成本低，运行稳定，数据采集速度快等优点，在实际工程应用中运行效果良好。该系统在地下建筑工程自动化领域有着广阔的应用前景。 |