摘要： 　　本文討論了用PC+PLC實(shí)現(xiàn)集散控制系統(tǒng)（DCS）的基本原理，以武漢漢口江灘公園照明控制系統(tǒng)為例，著重論述了用PC+PLC實(shí)現(xiàn)的集散控制系統(tǒng)（DCS）在照明控制中的應(yīng)用，并介紹了該控制系統(tǒng)具有的強(qiáng)大功能。中央控制室以GE公司的iFix作為監(jiān)控軟件，通過(guò)采集現(xiàn)場(chǎng)PLC和EDA9033的數(shù)據(jù)信息，不僅可以控制每個(gè)照明回路，還可以形象生動(dòng)的顯示每個(gè)照明回路的各種信息，監(jiān)視每個(gè)回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息、故障報(bào)警信息、電流、電壓、功率因素、有功功率、無(wú)功功率等電參數(shù)信息。 關(guān)鍵詞： 　　照明控制，DCS，PC+PLC，iFix，EDA9033。 Abstract: 　　The article talks about the basic principles of distribute control system (DCS) realized by PC+PLC, taking the lighting control system of Wuhan Hankou Jiangtan Park for example, emphatically discusses how to utilize DCS realized by PC+PLC into lighting control system. At the same time, it presents all kinds of powerful functions in this project realized by this kind of DCS. The center control room, using iFix supervision software produced by GE，collecting the data information of PLC and EDA9033, centralizedly controls every disperse lighting electrical loops and vividly displays and supervises all relative information, such as the status of on or off, alarming for unexpected problems, the current, voltage, factor of power, useful power, useless power of each electrical loops, etc. Keywords: 　　illumination control, DCS, PC+PC，iFix, EDA9033。 1． 引言 　　世界經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)向國(guó)際化和高增值型方向發(fā)展，信息行業(yè)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)猛增，信息時(shí)代的前進(jìn)步伐將越來(lái)越快，傳統(tǒng)的工作經(jīng)濟(jì)遭到網(wǎng)絡(luò)知識(shí)經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)有力地挑戰(zhàn)；智能建筑，智能小區(qū)，智能家居等飛速發(fā)展，樓宇自動(dòng)化(BA)、通信自動(dòng)化 (CA)、辦公自動(dòng)化(OA)、家庭自動(dòng)化（HA）等各種自動(dòng)化系統(tǒng)不斷出現(xiàn)；人們的物質(zhì)與精神生活水平迅速提高，對(duì)工作和生活追求靈活、高效和舒適，對(duì)照明的要求也越來(lái)越高。因此，傳統(tǒng)的照明控制技術(shù)受到了時(shí)代的強(qiáng)烈沖擊，國(guó)內(nèi)外都不斷的把各種計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)不斷的引入到照明控制中來(lái)。 　　只要有人在夜間活動(dòng)的區(qū)域，都需要照明設(shè)備，有室內(nèi)、室外照明，有辦公照明、家庭照明，有體育場(chǎng)館、工礦業(yè)車(chē)間廠房、道路橋梁、公園廣場(chǎng)、車(chē)站碼頭等等照明場(chǎng)所，其分布的地理范圍從幾平方米到方圓幾十公里。對(duì)于范圍較大的照明空間來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)照明設(shè)備的集中監(jiān)控與管理變得勢(shì)在必行，目前大型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有SCADA系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)等，也有澳大利亞邦奇公司的Dynalite系統(tǒng)、奇勝公司的C-BUS系統(tǒng)等專(zhuān)業(yè)智能照明控制系統(tǒng)。本文將介紹怎樣用PC+PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)照明集散控制系統(tǒng)。 2． 集散控制系統(tǒng)（DCS）及相關(guān)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 　　自1975年Honeywell推出第一套DCS以來(lái)，世界上有幾十家自動(dòng)化公司推出了上百種的集散控制系統(tǒng)（DCS），在三十年的發(fā)展過(guò)程中，先后經(jīng)歷了四代產(chǎn)品的革新改良，其集散控制的思想越來(lái)越廣泛地被廣大自動(dòng)化工程技術(shù)人員所青睞，并不斷地被應(yīng)用于新建、擴(kuò)建和技改項(xiàng)目中。但傳統(tǒng)的DCS一般由專(zhuān)業(yè)廠家生產(chǎn)，具有一定的專(zhuān)有性；另外，對(duì)一般傳統(tǒng)的DCS來(lái)說(shuō)，其控制規(guī)模比較大，成本費(fèi)用比較高，因此限制了在中小規(guī)模的自控系統(tǒng)項(xiàng)目中的推廣應(yīng)用。 　　目前，與DCS并存于市場(chǎng)上的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)還有SCADA系統(tǒng)、以工業(yè)級(jí)PC機(jī)為核心構(gòu)成的小型監(jiān)督/控制系統(tǒng)（PC-Based）、PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)、PC+單片機(jī)/DSP構(gòu)成的控制系統(tǒng)、PC+PLC構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)在應(yīng)用目標(biāo)上、系統(tǒng)功能上、產(chǎn)品形態(tài)和實(shí)現(xiàn)方法等方面與DCS有很多共同之處，也有許多區(qū)別[1]。在具體的工程應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)工程的特點(diǎn)、用戶(hù)的功能需求來(lái)設(shè)計(jì)合理的方案，選擇相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 3． 用PC+PLC實(shí)現(xiàn)集散控制系統(tǒng)（DCS）的基本原理 　　集散控制的基本思想是集中管理，分散控制，即：將流程工業(yè)的自動(dòng)控制過(guò)程與操作管理人員對(duì)自動(dòng)控制過(guò)程的管理過(guò)程相對(duì)分離；流程工業(yè)的自動(dòng)控制過(guò)程由各控制站相對(duì)獨(dú)立地自動(dòng)完成，而操作人員對(duì)自動(dòng)控制過(guò)程的管理則由中央控制室的操作站來(lái)完成。中央操作站與各現(xiàn)場(chǎng)控制站一方面各自相對(duì)獨(dú)立地運(yùn)行，從而將各種故障限制在局部范圍內(nèi)，極大地提高了自動(dòng)控制系統(tǒng)總體的安全性和可靠性；另一方面又相互進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信和信息交換，實(shí)現(xiàn)了操作人員在中央控制室的操作站對(duì)整個(gè)自動(dòng)控制過(guò)程進(jìn)行管理和調(diào)整。 　　現(xiàn)場(chǎng)控制站的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，因此它必須要能夠自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)的各種工藝參數(shù)以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等生產(chǎn)信息，然后按照事先編好的控制程序進(jìn)行大量的數(shù)值計(jì)算，最后輸出4～20ｍＡ標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)(或on/off數(shù)字信號(hào))去驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)各種工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制；另外還要與操作站進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，將采集到的各種生產(chǎn)信息傳送到操作站供操作人員使用，同時(shí)接收操作人員通過(guò)操作站發(fā)出的各種指令實(shí)時(shí)調(diào)整自動(dòng)控制方案、優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，因此它還需要具有標(biāo)準(zhǔn)化的通信接口。目前的各種PLC均具有這樣的功能，而且其容量彈性大，擴(kuò)充方便，控制方案的組態(tài)簡(jiǎn)單易學(xué)，性能價(jià)格比優(yōu)越，因此是中小型DCS的操作站的理想選擇。 　　中央控制室的操作站實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)界面，一方面把控制站采集的各種生產(chǎn)信息進(jìn)行加工處理，然后以操作人員所習(xí)慣和熟悉的各種流程畫(huà)面、生產(chǎn)報(bào)表、歷史趨勢(shì)和聲光報(bào)警等形式提供給操作人員。另一方面把操作人員的各種指令進(jìn)行編碼后傳送給操作站對(duì)控制方案進(jìn)行調(diào)整，以?xún)?yōu)化生產(chǎn)過(guò)程或?qū)μ厥馇闆r的緊急處理。對(duì)中小型DCS來(lái)講，目前市面上比較流行的各種監(jiān)控軟件均能實(shí)現(xiàn)這樣的功能，且對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件和操作系統(tǒng)無(wú)特別要求，用普通工業(yè)PC機(jī)和一套監(jiān)控軟件就可實(shí)現(xiàn)。 　　采用工業(yè)PC機(jī)和PLC組成集散控制系統(tǒng)時(shí)，PLC承擔(dān)了現(xiàn)場(chǎng)控制站的主要工作，PC機(jī)承擔(dān)了操作站和工程師站的工作。在安裝有PLC系統(tǒng)軟件的工業(yè)PC機(jī)上可以離線(xiàn)(或在線(xiàn))編輯PLC的控制應(yīng)用軟件，控制應(yīng)用軟件下載到PLC后，PLC就可以獨(dú)立地完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、邏輯控制、模擬控制等工作。而操作站的各種功能都可以通過(guò)安裝在工業(yè)PC上的實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，在安裝有實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件的PC機(jī)上可以方便地對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控（用PC+PLC實(shí)現(xiàn)DCS的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示）。 圖1 用PC+PLC實(shí)現(xiàn)DCS的結(jié)構(gòu)框圖 4． 漢口江灘公園照明的集散控制系統(tǒng)（DCS）設(shè)計(jì) 4.1 工程概況 　　武漢漢口江灘公園上起武漢客運(yùn)港，下至丹水池后湖船廠,全長(zhǎng)7公里,總面積約150萬(wàn)平方米，是以防洪及綜合環(huán)境整治為主的綜合性市政工程，同時(shí)也具有城市生態(tài)綠化、觀江親水、休閑健身、文化展示等功能。該工程分三期建成，目前已經(jīng)完成一、二期，共3.4公里，三期工程已經(jīng)正式啟動(dòng)，全線(xiàn)工程建成后，武漢漢口江灘公園將成為全球最大的廣場(chǎng)。 　　由于江灘一期工程距離較短，其照明控制系統(tǒng)可以在低壓配電室內(nèi)就地控制；然而，江灘工程的二期長(zhǎng)2.4公里，配電室較多，就地控制的方式變得不太現(xiàn)實(shí)；同時(shí)，考慮到后續(xù)的三期工程，為實(shí)現(xiàn)全園區(qū)的所有照明設(shè)備的集中監(jiān)控與管理、提高企業(yè)的綜合管理水平變勢(shì)在必行。因此用PC+PLC組建江灘二期工程的照明的集散控制系統(tǒng)（DCS），實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)控與管理的功能，該系統(tǒng)投入運(yùn)行一年后，一期的照明控制與管理也成功的擴(kuò)展到該系統(tǒng)中，同時(shí)也為三期工程的照明控制與集中管理留了充裕的擴(kuò)展接口。 4.2 用PC+PLC實(shí)現(xiàn)江灘公園二期工程照明的集散控制系統(tǒng)（DCS） 4.2.1 江灘公園的通信網(wǎng)絡(luò)背景介紹 　　在江灘二期建設(shè)時(shí)，搭建了1000M光纖Ethernet局域網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)為噴泉控制系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、停車(chē)廠收費(fèi)系統(tǒng)、導(dǎo)游標(biāo)識(shí)系統(tǒng)等提供了可靠的網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)。本文所介紹的照明控制系統(tǒng)也是以該通信網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)來(lái)完成數(shù)據(jù)通訊，二期工程共有六個(gè)10KV/0.4KV的變壓器，它們分別位于市政廣場(chǎng)、國(guó)賓林、友誼林、網(wǎng)球場(chǎng)、游泳池、園藝區(qū)；同時(shí)，在每個(gè)箱式變壓器的15-30米處設(shè)計(jì)了個(gè)低壓配電室，并在每個(gè)低壓配電室內(nèi)配置網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，配備的PLC設(shè)備通過(guò)雙絞線(xiàn)連接到交換機(jī)，基于TCP/IP協(xié)議通訊（其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見(jiàn)圖2）。 圖2 江灘二期1000M局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 4.2.2 江灘公園照明配電的現(xiàn)場(chǎng)控制站設(shè)計(jì) 　　照明配電的主回路設(shè)計(jì)：通過(guò)低壓電纜，把來(lái)至箱變低壓側(cè)的380/220V市電經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)和斷路器后引至開(kāi)關(guān)柜的低壓銅母線(xiàn)，然后由低壓斷路器分成若干支路，在每個(gè)分支回路中配置普通三相交流接觸器和電流互感器，最后到單相或三相用電負(fù)載。每個(gè)配電柜共計(jì)14個(gè)三相配電回路，單個(gè)配電柜的容量約150KVA，每個(gè)分支三相回路約10KW，其配電柜的配電系統(tǒng)圖如圖3所示。 圖3：配電柜的配電系統(tǒng)圖 圖4：EDA9033接線(xiàn)圖 電參量檢測(cè)單元的選擇: 　　本工程選擇山東力創(chuàng)科技有限公司研發(fā)生產(chǎn)的EDA9033作為電量采集模塊，檢測(cè)配電柜的總電流和各分支回路的電流、電壓、功率因素等電參量。該模塊采用電磁隔離和光電隔離技術(shù)使得電壓輸入、電流輸入及信號(hào)輸出三方完全隔離,從而保證了測(cè)控系統(tǒng)