基于ＷｉｎＡＣ－ＲＴＸ的商場火災報警實時監控系統

項目支持

1.北京市教委和北京市基金委重點共同資助項目（KZ20041000501）

2.北京市教委基金項目資助（KM200611417007)

[摘 要] 介紹了商場火災實時報警監控系統的組成，基于PC的PLC——WinLC-RTX作為控制器，通過符合PROFIBUS-DP現場總線協議的通信處理器CP5613與遠程I/O（ET200M）、現場設備相連接。系統的硬件組態和控制程序的編寫用STEP7軟件完成，監控功能和數據處理由SIMATIC Computing軟件來實現。系統具有高可靠性、高實時性、易維護、可擴展等特點。

[關鍵詞] 火災報警 WinLC-RTX控制器 監控 SIMATIC Computing軟件

隨著商品經濟的發展，商場的數量和規模都在不斷增加和擴大，而且商場是人員和物資高度集中的地方，其位置多處于市中心和繁華地段，一旦發生火災，后果將不堪設想。另外，隨著近年來商品經營方式的日益改變，倉儲式大型超市和綜合性商場越來越多，現代化商場的出現給的火災報警監控提出了新問題，目前，國外消防報警控制系統己經較多地應用現場總線技術。本系統采用西門子公司的基于PC的PLC——WinLC-RTX作為控制器和上位機，通過符合PROFIBUS-DP現場總線協議的通信處理器CP5613與遠程I/O（ET200M）、現場傳感器等進行通信，構成了分布式智能火災報警監控系統。該系統兼顧實時監視和控制功能，具有很強的可靠性、實時性和靈活性，并且具有友好的可視化操作界面。

一、系統的硬件組成和軟件結構

基于PC的PLC是工業控制領域繼PLC和DCS之后推出的自動化控制系統，鑒于其具有良好的開放性、廣泛的兼容性和較高的性價比，目前已經得以廣泛的應用。WinAC（Windows Automatic Center）即“視窗自動化中心”，將PLC控制、數據處理、通訊及可視化集成于一臺PC機上。SIMATIC WinAC產品包括基本型（WinAC-Basis）、插槽型（WinAC-Slot）和實時型（WinAC-RTX）三大類，本系統使用實時型的WinAC。

本系統的PROFIBUS-DP主站由基于PC的PLC——WinLC-RTX和符合PROFIBUS-DP協議的通訊處理器CP5613共同構成，用于完成控制任務。該主站通過CP5613與PROFIBUS-DP從站——遠程I/O ET200M相連，ET200M上配置有開關量I/O 和模擬量 I/O 模塊，通過信號線連接現場傳感器，如氣體傳感器、煙霧傳感器和溫度傳感器等器件。

系統的硬件組態和控制程序編寫用西門子STEP7軟件完成。WinAC-RTX軟件由WinLC RTX軟件和Computing軟件兩部分組成，WinLC-RTX屬于基于PC的PLC，而且集成了實時操作內核VenturCom，保證系統的實時性;SIMATIC Computing軟件使用Microsoft的控件技術完成WinAC與控制引擎的數據通信，系統監控功能和數據處理由該軟件來實現。整個系統具有高可靠性高、高實時性、易維護、可擴展等特點。系統的軟件和硬件連接如圖1所示。

二、系統硬件組態和用戶程序編寫

1.控制系統硬件組態和通信通道設置

使用STEP7軟件進行硬件組態。首先創建項目，設置項目名稱，在此項目下插入“SIMATIC PC Station”，并要改名為本PC機的名稱。在SIMATIC Manager 左邊瀏覽窗口中選擇站點，雙擊右邊數據窗口的“Configuration”， 打開硬件組態編輯器，按照WinLC-RTX、CP5613、接口模塊IM153-1和ET200M的訂貨編號進行硬件組態以及通信網絡連接，組態結果如圖2所示。

為STEP7與WinAC的連接選擇通信通道。首先使CP5613處于“配置”狀態，打開“Start > SIMATIC > SIMATIC NET > Settings > Set PC station”的“general”欄，在其右側窗口的模塊模式選擇中單擊“configured mode”。然后在WinLC-RTX控制面板上選擇“CPU>Close Controller”，打開元件配置器將CP5613設置為通信子模塊并插入IF1槽內。最后重新啟動PC機即完成了通信通道設置。

單擊硬件組態程序工具欄上的下載按鈕，將硬件組態信息下載到WinLC-RTX控制器。

2.控制程序的編寫與調試

系統采用STEP7軟件編寫控制程序，編程語言主要有梯形圖、語句表和功能塊圖等類型。用戶程序一般由組織塊(OB）、功能塊(FB）、功能(FC）、數據塊（DB）等構成。OB1作為主程序循環塊是必需的，將所有的程序放入OB1中進行編程。編程時地址的設置方式有絕對地址法和符號地址法兩種，本系統同時采用了這兩種方法。使用符號地址一方面尋找變量比較方便、直觀，另一方面便于在后邊實現Computing軟件與控制引擎進行變量的連接。

對一個實際的監控系統，按照所采用的控制策略編寫用戶程序，將控制程序編譯后下載到WinLC-RTX中，然后打開其控制面板（相當于S7-400 PLC的前面板）進行基于PC的PLC的起、停操作。用STEP7軟件還可以創建變量表，在線調試程序、修改參數和監視變量。

三、基于SIMATIC Computing的火災報警監控

SIMATIC Computing軟件由SIMATIC控件、OPC服務器、標簽文件組態器、OLE軟容器（Soft Container）等幾部分組成。軟容器是使用ActiveX控件的OLE容器，用它可以訪問控制引擎（如本系統的WinLC-RTX）的數據，創建可視化人機界面。Soft Container的工具條包含了由Computing軟件提供的SIMATIC控件圖標，如數據、按鈕、編輯、標簽、滑塊和S7 診斷緩沖等ActiveX 控件，實現監控功能。

1.組態標簽文件

使用WinAC Computing OPC Server 前應設置OPC服務器。點擊“start”>“Simatic”>“PC Based Control”>“Computing Configuration”，打開Computing 的設置程序，在“OPC”選項卡上選擇“通過變量標簽文件連接”。在WinAC中單擊“PC Based Control”下的“Computing TagFile Configurator”，打開WinAC 的符號表編輯器，程序自動新建一個標簽文件，擴展名為“.tsd”，與STEP7中的控制器（即本系統的WinLC- RTX）相連接。標簽文件創建后便可與標簽源文件（采用符號地址編程的STEP7程序）連接，之后可以通過符號的方式訪問WinAC控制器中的數據。

2.使用Computing Soft Container 完成報警監控功能

在Soft Container 中插入數據、按鈕、編輯、標簽和S7診斷緩沖等ActiveX控件進行組態，如圖3所示。數據控件提供與控制引擎的連接。標簽控件與控制引擎相連，僅能用于顯示，把檢測值轉換成字符串并顯示出來，在這里顯示商場男裝部、女裝部報警裝置的狀態。編輯控件與控制引擎的存儲器相連，可讀寫位、字和雙字變量，既可以反映控制的變量，又可以修改控制器的變量，這里用該控件顯示男裝部、女裝部報警裝置的狀態和兩處監測的溫度數值。按鈕控件連接控制引擎的位地址，可實現讀寫兩種方式，這里用于“寫”的工作方式。如果在上述標簽控件及編輯控件顯示某部位發生火災報警，操作該按鈕完成相應的處理功能，既可人工操作，也可通過事件程序自動處理。其中，綠色代表功能加入，紅色代表功能取消。S7 診斷緩沖控件用于顯示控制器WinLC-RTX的診斷緩沖器中的內容，該控件可直接連到控制器。

組態完成后即可用數據控件建立Computing與STEP7的連接。雙擊數據控件，在“Siemens S7Data Control”對話框中選擇“Engine”選項卡，選中“Connnect via Tagsource”，然后在“Browse”中尋找上面完成的后綴為“.tsd”的標簽文件，進而與控制引擎WinLC-RTX相連。單擊Soft Container工具欄的“運行”按鈕，將Soft Container與控制引擎進行動態連接，即可實時反映監控系統的故障、事件、報警等情況。由此構成了一個簡單實用的火災報警監控畫面，其復雜程度可以針對具體情況進行增加和修改。

四、結論

本系統把基于PC的PLC——WinAC-RTX用于商場火災報警監控，集控制功能、監控功能、數據處理、通訊等功能于一臺工業PC機中，集成了PLC和PC的優點，提高了與PLC的通訊速度，具有高實時性、高可靠性、易維護、可擴展和易操作等特點。西門子的WinAC-RTX軟件不僅是一個PLC，完成控制功能，而且可以用它的Computing 子軟件實現人機交互功能，完成對現場火災報警變量的監控及在線修改控制參數等。由于WinAC可以集成第三方軟件，將Computing與VB軟件、ACCESS數據庫結合，可以完成現場變量的實時曲線及監控數據存檔等功能，更好地反映系統的工作情況。

參考文獻:

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