基于DeviceNet的小區監控解決方案

一.引言

　　智能建筑是信息時代的必然產物，建筑物智能化程度隨科學技術的發展而逐步提高。將4C技術（即Computer計算機技術、Control控制技術、Communication通信技術、CRT圖形顯示技術）綜合應用于建筑物之中，在建筑物內建立一個計算機綜合網絡，使建筑物的設備智能化，結合現代化的服務與管理方式，給人們提供一個安全、舒適的生活、學習與工作環境空間，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，對商務或居住小區分散的設備進行監控和管理，是提高小區設備運行可靠性的有效途徑。DeviceNet（設備網）是低成本、高可靠性、基于連接的數據網絡，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，可以在網絡中的設備之間傳送I/O數據。

　　本文討論了采用DeviceNet主單元和PLC共同實現電梯控制，完成與上位機通信和信號傳輸（簡稱方案1）和小區建筑設施的控制與檢測都采用DeviceNet現場總線的解決方案（簡稱方案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。文中討論了通過遠程通信的冗余方式解決電梯運行可靠性和安全性的問題。

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等現場總線技術，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，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接點和接線，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，在線監測電梯設備的運行狀況，對突發情況做出實時處理。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。它的特點是系統運行安全可靠，系統各個檢測信號直接輸入PLC，便于PLC及時做出判斷和處理。但是，在這種情況下，系統的連線很多，占用較多的I/O點，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，PLC還要和上位機通信，進行信息交換，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，在同一個控制系統中，需要采用同一個廠商的相關產品，缺少多供貨商同類產品之間的兼容性和互換性。基于上述的問題，本文首先討論采用DeviceNet主單元和PLC共同實現電梯控制，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鏈接，具有開放現場網絡標準，規范和協議都是開放的。DeviceNet將控制和數據融合在一起，信息具有數據標識區，網絡利用標識區進行優先級仲裁，可以高效傳送I/O數據。DeviceNet有兩種不同類型的消息：I/O消息和顯式消息（ExplicitMessage）。顯式消息用于兩個設備間點對點消息傳遞，是典型的請求/響應方式，常用于設備主參數、節點的配置、故障診斷數據等。顯式消息可以在不同公司的設備間進行通信，I/O消息適用于實時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網絡。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，即可對數據進行讀寫，而不需編寫特別的程序。本文以C200HW-DRM21-V1主單元與傳感器終端模塊DRT1-ND16S間的通信為例說明。

　　在組網時，首先通過主單元上的旋轉開關設置主單元的單元號（即MACHINENO.）,通過DIP開關設置節點號（即NODENO.），以及通信的波特率。波特率不同的單元間不能通信，否則系統會出錯，并給出提示。主單元的單元號可以設置為十六進制的0～F。主單元和從單元的節點可以設置為0～63。主單元的DIP開關除了設置波特率外，還需設置通信出錯時通信是否停止。各單元設置好以后，在PLC的內存區中有對應的字（見表1和2）來實現對它的控制，不需要編程，在系統上電后各個單元會自動地被寫入掃描表，從而完成網絡連接。比如，設置主單元的單元號為1，則其對應的軟件開關和狀態區分配的字為IR110～IR119和DM6034～6035。如果把主單元C200HW-DRM21-V1的節點號設置為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，對應于不同的字地址。這樣，CPU對各個單元的讀寫操作就是讀寫存儲區，可以直接利用PLC本身的指令系統。C200HG系列PLC的每個主單元可以有多個從單元，能控制相當多的現場設備，可以方便地在PLC和從單元之間的遠程I/O進行通信，也可以在OMRONPLC之間、OMRONPLC和從單元及其兼容產品之間進行通信。在小區的監控中，水煤電等儀表的信號也可以接入DeviceNet網絡，實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。