基于软逻辑的智能小区设备监控系统设计与应用

    本文介绍了以ADAM-5510KW为核心的智能小区设备监控系统硬件组成及其软件编程。ADAM-5510KW是研华推出的一款软逻辑控制器，它既具有PC编程简单灵活的优点，又具有PLC高可靠性的特点。本系统采用常用的RS-485总线，采用国际通用的Modbus/RTU通讯协议，具有布线简单、扩展灵活、系统可靠稳定、编程简单等特点，实际应用表明该系统具有很高的推广应用价值。
关键字：智能小区、软逻辑、ADAM-5510KW

引言
       自上世纪80年代将智能化小区的概念引入到中国房地产开发领域以来，经过近20多年的发展，目前已经进入到一个高速发展的时期。在全国一些城市如北京、上海、深圳、广州等地已建成许多智能化小区，同时出现了一大批专门从事小区智能化系统设计和开发的公司。小区智能化建设不仅可以大大改善物业管理的效率，更为广大业主提供了舒适、便捷、安全的居住环境。智能小区配备大量的设备如电梯、生活水泵、污水泵、生活水箱以及路灯照明灯，为确保这些设备的正常运行，必须对这些设备进行自动监控，避免因故障或者人为的操作不当给业主代来生活上的不便，甚至造成财产损失。本文所实现的智能小区设备监控系统能自动对小区所有设备进行监控，并实时报警，可靠性高，大大提高了物业管理水平，降低了物业管理人员的劳动强度，节约物业管理的成本，为业主提供安全舒适的生活环境。

1.系统组成
       智能小区设备监控系统由上位机监视设备和下位机控制设备两部分组成。上位机设备采用研华工控机IPC610H，软件采用研华的WebAccess组态软件，下位机控制设备以研华的ADAM-5510KW软逻辑控制器为核心，搭配ADAM-5069以及基于RS-485的分布式数据采集模块ADAM-4051、ADAM-4055和ADAM-4060等组成。系统结构图如图1所示。

系统各部分功能：
       IPC610H：IPC610H是研华工控机，作为上位机工作平台，安装研华WebAccess组态软件，实现上位机的画面组态、I/O点配置、报警显示等功能。操作员通过画面可以清楚地了解到整个小区设备的运行情况，通过报警确认以最快的速度响应现场意外事件，最大限度地挽救业主的生命和财产安全。
       ADAM-5510KW：ADAM-5510KW是一款内置多任务实时操作系统的软逻辑控制器，具有高可靠性和编程简单方便等优点。通过在ADAM-5510KW上编程，并由其COM4（RS-485）口与分布在小区各处的数据采集与输出模块实时通讯，读取各设备的运行状态，并对它们实时控制。同时通过COM2（RS-485）与监控主机进行通讯，将各设备运行状态传送到监控主机，并接受从监控主机发送下来的操作指令。
       ADAM-4051：ADAM-4051为16通道数字量输入模块，既可以接入干接点信号，也可以接入湿接点信号。通过它可以采集如水箱高低液位报警信号，电梯楼层信号、上星下行信号、水泵运行状态信号以及路灯状态信号等，用在一些只有数字量输入的地方。
       ADAM-4055：ADAM-4055是8DI/8DO的数字量输入输出模块，输入既可以是干接点信号，也可以接入湿接点信号。ADAM-4055不仅可以通过输入接点接收数字量输入信号，还可以通过输出接点控制如水泵的启停、排风机的启停控制、路灯的开关以及现场的开关动作等，用在既有数字量输入又有数字量输出的地方。
       ADAM-4060：ADAM-4060是4通道继电器输出模块，用在控制一些应急设备的启动与断开。ADAM-4060用在只有数字量输出点的地方。
       ADAM-5069：ADAM-5069是继电器输出模块，插在ADAM-5510KW模块底座上，用于监控室的报警输出。当远端设备出现故障时，在监控室驱动蜂鸣器或者报警灯进行报警。ADAM-5069模块支持250VAC/5A的大功率继电器输出，不需要外配继电器就可以驱动大功率设备。此外，系统还包括一些液位传感器，电梯信号接口电路板以及输入输出继电器等设备。为保证整个系统安全可靠运行，所有输入点在正常状态下都处于常闭状态，一旦出现报警，常闭触点断开，产品报警输入；此外当线路出现异常断开时，也会产生报警输入，避免因线路故障而导致监控出错。整个系统以ADAM-5510KW为监控核心，独立于监控主机，即使在监控主机关机或者死机的状态下，整个系统仍然正常运行，具有很高的可靠性。

[NextPage]2.软件编程
       本系统上位机WebAccess组态软件与下位机ADAM-5510KW设备之间通过Modbus协议（也可以通过研华ADAM5K协议）进行通讯，完成数据采集、控制输出、历史曲线、报表查询、报警显示与确认等功能，实时显示各设备的运行状态和报警状态，设置上位机软件和下位机软件的运行参数。在ADAM-5510KW设备中有16K Modbus空间专门用于与上位机进行交换数据，对应于Modbus/RTU地址是42001至49999。上位机不能直接操作下位机的输入输出端口，可以很好的保护下位机输入输出状态，避免误操作。下位机软件编程采用Multiprog软件编写。Multiprog编程软件遵循IEC-61131-3的国际PLC编程标准，同时支持IL、ST、FBD、LD和SFC等五种编程语言，并且支持在同一个编程页面中FBD、LD和SFC三种图形化语言的混合编程。

 
图2 下位机软件开发流程图

下位机软件开发依照图2的开发流程，各步骤完成功能介绍如下：
       第一阶段：主要完成选择模版文件、资源配置、系统I/O模块配置和下载配置等，如图3。
       在ADAM-5510KW上运行的是一个基于ROM-DOS的实时操作系统，因此要选择加载支持此操作系统的Template for ProConOS DOS模版文件。资源设置是指设置你用来下载系统配置和程序的串口通讯参数，如：波特率、数据位、停止位、奇偶校验等。此外，选择并设置连接的PLC对象。配置系统I/O模块指根据选用的本地I/O模块和远程I/O模块分别加载。对于本地I/O模块选择ADAM-5510KW选择进行配置，对于远程I/O模块选择Read Modbus Slave选项进行配置。配置好所有参数后，就可以通过Project Control Dialog下载所有配置。

图3 初始化一个项目流程图

       第二阶段：选择最熟悉的编程语言编写下位机监控软件。本监控软件采用LD语言编程。
       第三阶段：当下位机软件编程完成后，可以选择工具栏上的Make按钮或按F9键进行编译，看是否出现报警和错误，如果没有错误和报警，就可以下载程序。
       第四阶段：通过Project Control Dialog下载程序，同时你可以将你的源程序下载，方便以后可以从PLC上传你所编制的软件。
       第五阶段：通过Project Control Dialog可以选择Cold、Warm或者Hot启动，观察系统运行情况。
       第六阶段：选择工具栏上的Debug按钮或按F10启动在线调试功能，可以在线对每一个变量进行赋值和监视；同时还可以建立交叉索引表来进行调试。如果调试发现错误，就返回第二阶段进行程序修改，然后重复以后各步骤。确认调试无误后，就可以最终下载到ADAM-5510KW。整个下位机软件编程开发简单，调试方便快捷，大大降低了开发难度，缩短了开发时间。

[NextPage]3.监控画面
       上位机通过WebAccess软件与下位机设备通讯，实现对下位机各个子系统设备的实时监视，典型运行画面如下图。

 
图 4 电梯系统运行监视画面

 
图 5 排风扇运行状态监视

4.结论
       本智能小区设备监控系统布线简单、安装方便、软件编程快捷方便、可靠性高，应用此系统，大大提高了物业管理人员的管理效率。该系统已应用于上海一住宅小区，从系统开始运行到目前已经半年多时间，没有出现过任何问题，对小区设备进行了良好的监控，大大改善了物业的生活环境，获得物业管理部门和业主的一致好评。