基于DeviceNet的小區監控解決方案

一.引言

　　智能建筑是信息時(shí)代的必然產(chǎn)物，建筑物智能化程度隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐步提高。將4C技術(shù)（即Computer計算機技術(shù)、Control控制技術(shù)、Communication通信技術(shù)、CRT圖形顯示技術(shù)）綜合應用于建筑物之中，在建筑物內建立一個(gè)計算機綜合網(wǎng)絡(luò )，使建筑物的設備智能化，結合現代化的服務(wù)與管理方式，給人們提供一個(gè)安全、舒適的生活、學(xué)習與工作環(huán)境空間，是智能建筑追求的目標。

　　電梯、供水、供電、防盜、防火、家庭水煤電用量監測等設施是小區智能化的重要組成部分。采用計算機監控管理系統，對商務(wù)或居住小區分散的設備進(jìn)行監控和管理，是提高小區設備運行可靠性的有效途徑。DeviceNet（設備網(wǎng)）是低成本、高可靠性、基于連接的數據網(wǎng)絡(luò )，具有強大的通信功能，提供在多種應用之間交換信息的路徑，可以在網(wǎng)絡(luò )中的設備之間傳送I/O數據。

　　本文討論了采用DeviceNet主單元和PLC共同實(shí)現電梯控制，完成與上位機通信和信號傳輸（簡(jiǎn)稱(chēng)方案1）和小區建筑設施的控制與檢測都采用DeviceNet現場(chǎng)總線(xiàn)的解決方案（簡(jiǎn)稱(chēng)方案2）。這兩種系統結構和目前通用的小區監控方案相比，不僅可以節省遠程控制器的I/O接點(diǎn)和大量電纜，而且，便于軟件設計和硬件的備用。文中討論了通過(guò)遠程通信的冗余方式解決電梯運行可靠性和安全性的問(wèn)題。

二.小區監控管理系統現狀

　　目前，小區建筑群的電梯和供水系統主要是用傳統的集中式可編程控制器。與其配套的小區計算機監控管理系統大多是采用分布式監控的方案，例如，利用LonWorks、ProfiBus、DeviceNet等現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，采集小區建筑群的電梯和供水系統、供電系統以及防盜、防火、家庭水煤電用量等信號。也就是說(shuō)，小區建筑設施的控制與檢測是基于兩套相互完全獨立的系統。雖然這種方案不影響小區建筑設施的控制和檢測，但是，顯然它需要重復的I/O接點(diǎn)和接線(xiàn)，缺乏統一的規劃。電梯是小區智能建筑的重要組成部分，電梯的運行正常與否，直接影響到小區居民的日常生活。在小區建設中，為了確保居民生活的安全、高效、舒適便利，一般都采用雙梯或多梯運行。同時(shí)，在線(xiàn)監測電梯設備的運行狀況，對突發(fā)情況做出實(shí)時(shí)處理。這種控制和監測都利用PLC的方案，使得PLC在小區監控系統中扮演了重要的角色。它的特點(diǎn)是系統運行安全可靠，系統各個(gè)檢測信號直接輸入PLC，便于PLC及時(shí)做出判斷和處理。但是，在這種情況下，系統的連線(xiàn)很多，占用較多的I/O點(diǎn)，安裝成本高，施工不便，工程量大，容易出錯，而且一旦出現故障，也難以排除。同時(shí)，PLC還要和上位機通信，進(jìn)行信息交換，以使監控系統獲得控制系統的運行信息，這樣對CPU的要求較高。而且，在同一個(gè)控制系統中，需要采用同一個(gè)廠(chǎng)商的相關(guān)產(chǎn)品，缺少多供貨商同類(lèi)產(chǎn)品之間的兼容性和互換性。基于上述的問(wèn)題，本文首先討論采用DeviceNet主單元和PLC共同實(shí)現電梯控制，完成和上位機的通信和信號傳輸。

三、DeviceNet單元和PLC的通信

　　DeviceNet是一種低成本的通訊總線(xiàn)鏈接，具有開(kāi)放現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )標準，規范和協(xié)議都是開(kāi)放的。DeviceNet將控制和數據融合在一起，信息具有數據標識區，網(wǎng)絡(luò )利用標識區進(jìn)行優(yōu)先級仲裁，可以高效傳送I/O數據。DeviceNet有兩種不同類(lèi)型的消息：I/O消息和顯式消息（ExplicitMessage）。顯式消息用于兩個(gè)設備間點(diǎn)對點(diǎn)消息傳遞，是典型的請求/響應方式，常用于設備主參數、節點(diǎn)的配置、故障診斷數據等。顯式消息可以在不同公司的設備間進(jìn)行通信，I/O消息適用于實(shí)時(shí)性要求較高和面向控制的數據。遠程I/O通信功能使得在從單元和安裝主單元的CPU之間能自動(dòng)地傳送I/O數據，對于需要位數據又需要信息數據交換的應用，非常適合采用DeviceNet網(wǎng)絡(luò )。其典型的應用如圖1所示：

圖1DeviceNet典型應用圖示

　　主DeviceNet單元作為特殊I/O單元，和CPU的通信非常方便，比如，OMRON公司的C200HG和CJ系列的CPU和OMRON公司的DeviceNet的主單元C200HW-DRM21-V1間的通信，只需利用PLC本身具有的豐富的數據傳送指令，即可對數據進(jìn)行讀寫(xiě)，而不需編寫(xiě)特別的程序。本文以C200HW-DRM21-V1主單元與傳感器終端模塊DRT1-ND16S間的通信為例說(shuō)明。

　　在組網(wǎng)時(shí)，首先通過(guò)主單元上的旋轉開(kāi)關(guān)設置主單元的單元號（即MACHINENO.）,通過(guò)DIP開(kāi)關(guān)設置節點(diǎn)號（即NODENO.），以及通信的波特率。波特率不同的單元間不能通信，否則系統會(huì )出錯，并給出提示。主單元的單元號可以設置為十六進(jìn)制的0～F。主單元和從單元的節點(diǎn)可以設置為0～63。主單元的DIP開(kāi)關(guān)除了設置波特率外，還需設置通信出錯時(shí)通信是否停止。各單元設置好以后，在PLC的內存區中有對應的字（見(jiàn)表1和2）來(lái)實(shí)現對它的控制，不需要編程，在系統上電后各個(gè)單元會(huì )自動(dòng)地被寫(xiě)入掃描表，從而完成網(wǎng)絡(luò )連接。比如，設置主單元的單元號為1，則其對應的軟件開(kāi)關(guān)和狀態(tài)區分配的字為IR110～IR119和DM6034～6035。如果把主單元C200HW-DRM21-V1的節點(diǎn)號設置為8，則在CPU單元的I/O存儲區中為從單元分配字地址：輸出區為IR58，輸入區為IR358。不同的節點(diǎn)，對應于不同的字地址。這樣，CPU對各個(gè)單元的讀寫(xiě)操作就是讀寫(xiě)存儲區，可以直接利用PLC本身的指令系統。C200HG系列PLC的每個(gè)主單元可以有多個(gè)從單元，能控制相當多的現場(chǎng)設備，可以方便地在PLC和從單元之間的遠程I/O進(jìn)行通信，也可以在OMRONPLC之間、OMRONPLC和從單元及其兼容產(chǎn)品之間進(jìn)行通信。在小區的監控中，水煤電等儀表的信號也可以接入DeviceNet網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現遠程的數據讀取和工況監測。相應地，要求它們具有DeviceNet接口。