艇用除濕機(jī)通信與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)李建民秦洪艷韓訓(xùn)梅姜金花徐偉王海巧（三江學(xué)院，江蘇從除濕機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案入手，介紹了通信網(wǎng)絡(luò)、通信程序和監(jiān)控的組態(tài)與設(shè)計(jì)過程。根據(jù)應(yīng)用的需要，將通信網(wǎng)絡(luò)分為了艇內(nèi)總線和艇間總線兩個(gè)層次，選擇了IEC61158中的PROFIBUS作為現(xiàn)場層的艇內(nèi)總線，選擇IEC61158中的PROFINET作為艇間總線，并采用WinCC作為上位機(jī)的監(jiān)控組態(tài)軟件。整個(gè)系統(tǒng)層次清晰，結(jié)構(gòu)合理，符合艇用除濕機(jī)的監(jiān)控要求。經(jīng)試驗(yàn)和測試，該系統(tǒng)可以很好的完成多空間多節(jié)點(diǎn)除濕機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。

　　除濕機(jī)是廣泛應(yīng)用于艦艇、船只和地下空間的除濕裝置。艇用除濕機(jī)通信與監(jiān)控系統(tǒng)是在傳統(tǒng)小型除濕機(jī)基礎(chǔ)上開發(fā)的新型除濕解決方案。在傳統(tǒng)的小型除濕機(jī)的單機(jī)工作的基礎(chǔ)上，增加了網(wǎng)絡(luò)通信和遠(yuǎn)程監(jiān)控等主要功能，特適用于艦艇多空間除濕的集中監(jiān)控與管理。艇用除濕機(jī)通信與監(jiān)控系統(tǒng)是多節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場通信，在通信上要求高可靠性和實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到工業(yè)級(jí)的等級(jí)。在除濕機(jī)上增加了工業(yè)現(xiàn)場總線接口，使所有除濕機(jī)具有通信功能。

　　本文從系統(tǒng)的總體方案入手，分介紹了通信網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和監(jiān)控設(shè)計(jì)。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，根據(jù)艇用除濕機(jī)的特點(diǎn)，將監(jiān)控系統(tǒng)的總線分為艇內(nèi)總線和艇間總線。根據(jù)應(yīng)用的需要進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　1總體方案艇用除濕機(jī)通信與監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系如所示。通信網(wǎng)絡(luò)主要為艇內(nèi)總線和艇間總線。艇內(nèi)總線是現(xiàn)場設(shè)備層，而艇間總線是監(jiān)控層。

　　傳統(tǒng)的中小型除濕機(jī)均采用單片機(jī)控制板進(jìn)行控制，難以保證控制的可靠性，并不具有現(xiàn)場總線的接口。因此在這里可以使用小型PLC作為控制器，即保證了控制器的可靠性，又便于構(gòu)筑現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)。每臺(tái)PLC要求能夠完成單機(jī)控制，也能夠與上層設(shè)備交換數(shù)據(jù)。

　　根據(jù)上述的控制對象的分析，要求系統(tǒng)能夠監(jiān)控3組最多I服務(wù)*卜議，網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線1卜設(shè)，"關(guān)1舶總線2丨碟，兩關(guān)1艇內(nèi)144臺(tái)除濕機(jī)的運(yùn)行。經(jīng)初步分析后，確定將整個(gè)系統(tǒng)分為艇內(nèi)和艇間兩個(gè)層次，每組最多48臺(tái)除濕機(jī)通過艇內(nèi)總線連接；艇間通過艇間總線進(jìn)行連接。

　　艇內(nèi)總線是在一艘艦艇中，連接所有除濕器的通信總線。除濕器通過其通信接口，連接到艇內(nèi)總線上。艇內(nèi)總線采用主從的總線控制方式，由網(wǎng)關(guān)作為主站對所有除濕器進(jìn)行輪詢。網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)上傳給艇間總線。協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，既是艇內(nèi)總線和艇間總線的中介，又是艇內(nèi)總線的主站。當(dāng)一艘艦艇中的除濕器數(shù)量較多時(shí)，可以使用多條艇內(nèi)總線；一般一條艇內(nèi)總線上的除濕機(jī)數(shù)量不大于48.雖然每臺(tái)設(shè)備的物理地址很近，但布完電纜后，電纜長度可能達(dá)到1000m，初步?jīng)Q定采用串行現(xiàn)場總線的通信方式艇間總線將多條艇內(nèi)總線連接在一起，并由監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對所有艇內(nèi)總線的監(jiān)控。艇間總線連接三個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)，初步?jīng)Q定采用以太網(wǎng)進(jìn)行連接。

　　2除濕機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與組態(tài)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為兩部分，一是艇內(nèi)總線的設(shè)計(jì)；第二部分是艇間總線的設(shè)計(jì)。

　　艇內(nèi)總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如所示。所有的S7-200PLC與總線的連接均采用EIA485的方式。艇內(nèi)要求電纜長度達(dá)到1000m，因此所有站點(diǎn)的EIA485接口與總線必須隔離。PPI總線雖然可以節(jié)省模塊，但是由于PLC的CPU模塊自帶的PPI接口與總線是非隔離的，每個(gè)網(wǎng)段的長度不能大于50m，因此PPI網(wǎng)絡(luò)不符合要求，只有選擇PROF舊US網(wǎng)絡(luò)。

　　艇用除濕機(jī)通信與監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系除濕機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的艇內(nèi)總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需要配置EM277模塊，在波特率小于187.5kbps時(shí)，電纜長度可以達(dá)到1000m.當(dāng)站點(diǎn)數(shù)量大于32個(gè)時(shí)，要將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分為多個(gè)網(wǎng)段，網(wǎng)段之間用中繼器連接，如所示。

　　中的S7-300PLC是個(gè)特殊的站點(diǎn)，它起兩方面的作用。一是作為艇內(nèi)總線的主站，負(fù)責(zé)對所有艇內(nèi)總線上的S7- 200PLC進(jìn)行控制；另一方面，其PN接口使得該設(shè)備連接在以太網(wǎng)上，起網(wǎng)管的作用。這里沒有使用DP/IE耦合器，使用耦合器可以使所有數(shù)據(jù)映射到以太網(wǎng)中，但站點(diǎn)太多，不便于管理。

　　48合設(shè)備均連接在PROFIBUS總線上，網(wǎng)絡(luò)的波特率設(shè)為187.5kbps，所有EM277與CPU315之間的數(shù)據(jù)交換均為64個(gè)字節(jié)，包括32字節(jié)讀和32字節(jié)寫。

　　經(jīng)過S7-300PLC的控制，所有站點(diǎn)的狀態(tài)數(shù)據(jù)被集中在S7-300PLC中，便于WinCC的監(jiān)控；同時(shí)上位機(jī)的控制命令發(fā)艇間總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如所示。使用工業(yè)以太網(wǎng)連接3個(gè)S7-300PLC和監(jiān)控計(jì)算機(jī)。在監(jiān)控計(jì)算機(jī)中，通過WinCC對3個(gè)S7-300PLC實(shí)施監(jiān)控。在這里不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)。需要注意的是，工業(yè)以太網(wǎng)采用工業(yè)交換機(jī)進(jìn)行交換，若距離長，則根據(jù)需要選擇光纖或電的交換機(jī)。

　　監(jiān)控計(jì)算機(jī)與S7-300PLC的網(wǎng)絡(luò)連接在WinCC中進(jìn)行設(shè)定。

　　觸摸屏的佯情與設(shè)置總線上的，通過以太網(wǎng)對S7-300PLC進(jìn)行監(jiān)控。一合監(jiān)控上位機(jī)可以監(jiān)控3合甚至更多合S7-300PLC.監(jiān)控主畫面與觸摸屏的畫面類似，只是信息更詳細(xì)。當(dāng)站點(diǎn)正常時(shí)狀態(tài)為綠色，當(dāng)站點(diǎn)有故障時(shí)，狀態(tài)為紅色。

　　當(dāng)點(diǎn)擊任意除濕機(jī)的“查看”按鈕后，可以看到所示的定窗口，可以對特定機(jī)號(hào)的除濕機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，也可以對壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)機(jī)號(hào)設(shè)為*9999*時(shí)，表示對該艇內(nèi)的所有除濕機(jī)進(jìn)行設(shè)置。

　　3除濕機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)除濕機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，通信程序主要集中在S7-300PLC中。在S7-300中，用48個(gè)數(shù)據(jù)塊與每個(gè)S7-200PLC相對應(yīng)。數(shù)據(jù)塊DB100是個(gè)特殊的數(shù)據(jù)塊，專門用于HMI和WinCC對某個(gè)S7-200PLC的設(shè)定。

　　環(huán)和初始化程序；OB82和OB86為異步故障組織塊；FC1為故障判斷子程序；FC2為觸摸屏狀態(tài)讀取子程序；FC3為觸摸屏和WinCC設(shè)定子程序；FC5為機(jī)號(hào)分配子程序；FC6和FC7通信控制子程序；FC10和FC11為站點(diǎn)是否在線判定子程序。

　　4除濕機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的觸摸屏與WinCC監(jiān)控觸摸屏連接在艇內(nèi)總線上，通過PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)與S7- 300PLC進(jìn)行關(guān)聯(lián)。讀取艇內(nèi)總線上所有除濕機(jī)的狀態(tài)，并可對所有除濕機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)對應(yīng)的除濕機(jī)有故障時(shí)，其對應(yīng)的按鈕會(huì)變成紅色。

　　點(diǎn)擊任何一個(gè)按鈕，將進(jìn)入該按鈕所對應(yīng)的詳情與設(shè)置窗口，如所示。在所示的詳情與設(shè)置窗口中，可以觀察機(jī)號(hào)、濕度、溫度、管溫以及運(yùn)行字和故障字等。其中的運(yùn)行字中包含了該除濕機(jī)運(yùn)行狀況的信息，通過它就可以知道除濕機(jī)當(dāng)前的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)了；故障字是包含故障信息的字節(jié)，當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，可以通過該故障字判斷具體的故障。

　　在中，還可以對除濕機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行設(shè)置?？梢詫穸?、濕差和控制字等進(jìn)行設(shè)置。在設(shè)置中，還可以選擇設(shè)置所有站點(diǎn)，這時(shí)設(shè)置的參數(shù)將可以發(fā)送到所有艇內(nèi)除濕機(jī)中。

　　觸摸屏為艇內(nèi)總線上的監(jiān)控的人機(jī)界面。要在遠(yuǎn)程對除濕在除濕機(jī)的運(yùn)行過程中，其運(yùn)行可以由默認(rèn)的設(shè)置控制，也可以由觸摸屏進(jìn)行設(shè)置，還可以由WinCC進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置。在多種設(shè)置方式下，除濕機(jī)是按照后設(shè)置優(yōu)先的原則進(jìn)行工作的，簡單的說最后進(jìn)行的設(shè)置是有效的設(shè)置。

　　WinCC中除濕機(jī)佯細(xì)參數(shù)顯示與參數(shù)設(shè)定5結(jié)束語本文首先從除濕機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案入手，分別介紹了網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、程序的設(shè)計(jì)和監(jiān)控的設(shè)計(jì)過程。根據(jù)應(yīng)用的需要，選擇了IEC61158中的PROFIBUS作為現(xiàn)場層的艇內(nèi)總線，選擇了IEC61158中的PR0FINET作為艇間總線，并采用WinCC作為上位機(jī)的監(jiān)控組態(tài)軟件。整個(gè)系統(tǒng)層次清晰，結(jié)構(gòu)合理，符合艇用除濕機(jī)的監(jiān)控要求。經(jīng)試驗(yàn)和測試，該設(shè)計(jì)完全符合設(shè)計(jì)要求。

　　艇用除濕機(jī)通信與監(jiān)控系統(tǒng)還可以應(yīng)用于船只、地下工程等需要進(jìn)行多空間除濕的應(yīng)用場合下。