基于MCGS组态技术的智能楼宇综合控制实训平台设计

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在现代城市生活中，智能楼宇技术的应用已经深入到了生产生活的各个角落。在现代化程度较高的建筑群内，照明系统、安防系统、消防系统、门禁系统、视频监控系统都已实现了智能化控制，使建筑物的安全性、可靠性、舒适性有了极大的提升。在实际使用中，因为建筑物所安装智能化设备功能、种类较多，要求管理人员所需知识必须系统化、体系化。

在实际智能楼宇管理岗位从业的工作人员大多没有受到过系统的学习与培训，更没有从业资质，造成楼宇智能设备没有专门人才管理使用，在老化、故障等情况发生后得不到及时的解决，造成设备系统功能缺失。同时因为管理者水平有限无法使设备的全部性能充分发挥，更无法使各系统间配合工作达到功能扩展的效果。鉴于这些实际情况，大型办公楼、商业综合体、大规模小区等楼宇智能化设备大规模使用单位对专业的楼宇智能系统管理人员的用人需求日益增大，但是没有符合要求的专业人才对这一就业缺口进行填充。

作为工作在智能楼宇工程技术专业教学第一线的教师，在教学中对学生的实训条件有较深的了解。现有的实训方式、设备只能让学生对某种智能系统的安装、调试等技能进行有针对性的训练，但对系统的工作原理、兼容性、扩展性、关联性等在实际管理岗位中要求的技能无法进行训练。为了让人才培养不与社会需求脱节，让学生所学技能与实际工作岗位需求实现无缝对接，设计一种可以将多种楼宇智能控制系统进行有机结合、开放式设计的综合性楼宇智能控制系统实训平台已成为一种迫切的需求。

一、设计总体思想

在进行智能楼宇综合控制实训平台设计时，要打破原有智能楼宇实训系统只进行单一系统施工训练的模式，使学生在进行设备安装调试的施工过程中可以对系统的工作原理、工作过程有更深刻、更直观的认识，同时经过实训可以获得对各系统之间进行功能重组、结合使用、二次开发设计等实际工作岗位中需要的能力。

相对于传统的智能楼宇实训系统，本系统增加了由MCGS组态软件开发的智能楼宇实训系统的主监控界面平台。可以将安装调试好的楼宇智能系统的工作状态、运行过程在界面上直观的观察，并且可以由界面对装调好的楼宇智能系统进行控制，实现设备系统的平台化管理。

本系统可以对学生的系统装调施工结果进行检测，将各工作点的运行状态显示到主管理控制界面上，通过界面检测完成对学生施工过程的检查，提高实训效率。学生可以通过对平台的使用更深刻的理解每一个施工环节在整个系统中的作用，加深对系统工作原理的认识。在实训后期可以利用智能控制界面独立编程开发控制平台实现多智能楼宇控制系统的统一管理与功能结合，使学生具备综合楼宇控制系统的装调、检修、升级、功能扩展、智能化开发的实际工作能力。

二、系统设计方案

1.模拟建筑环境搭建

智能楼宇综合控制实训平台设计的前提条件，必须先搭建实际工作环境中最基础的建筑模型。原有实训系统往往只搭建了模拟墙体没有对其进行功能区域的划分，本系统为了符合实际工作环境，将模拟建筑群划分为了模拟小区、模拟办公楼、模拟管理中心室等符合实际使用环境的功能区域如图1所示。

图1 模拟建筑环境

2.智能楼宇基础控制系统设备组成

为了使系统的实用性更强，在模拟建筑内集成了楼宇智能照明控制系统、安防系统、门禁系统、视频监控系统和消防系统。学生可根据需要在模拟建筑物内对每一系统进行任意定位、安装、连接、调试、设置、检修等实训项目，达到知识、能力的综合培养。具体配置情况如下表。

3.智能楼宇实训系统主监控平台构建

相比原有的智能楼宇实训设备系统，本文设计的基于mcgs组态技术的智能楼宇综合控制实训平台增加了一个主监控平台，由PC机、PLC、MCGS组态界面构成。其功能为对本实训系统内所有智能楼宇设备进行集中监管，对每个设备的工作情况、启/停控制、报警信息等进行直观的监测与控制，使学生在使用本系统进行实训时可以得到将所学知识进行有机结合的训练。

（1）MCGS简介

MCGS （Monitor and Control Generated System，通用监控系统）是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft（各种32位Windows平台上）运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，它充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。

（2）PLC选型

西门子公司生产的S7-200PPI可编程控制器是一种可通过增加外接模块进行功能扩展的自动化控制设备，其硬件结构图如图2所示

图2 PLC模块排列

S7—200可编程控制器是德国西门子公司研制的一种新型可编程控制器。它工作可靠，功能强，存储容量大，编程方便，输出端可直接驱动2A的继电器或接触器的线圈，抗干扰能力强。S7-200系列小型PLC（Micro PLC）可应用于各种自动化系统。紧凑的结构、低廉的成本、功能强大的指令集使得S7—200 PLC成为各种小型控制任务理想的解决方案。

（3） 综合控制平台搭建方案

在楼宇智能化控制领域，无论是门禁系统、安防系统、消防系统还是照明系统其报警、运行状态都是依靠常开、常闭触点的状态改变进行体现的，而PLC控制器的输入/输出信号与之完全吻合，可以直接接入，并且PLC的输入/输出信号可根据需求在不同种类的电源间进行任意选择，适合各种智能楼宇控制系统设备的通信需求，不需要考虑接口转换问题。MCGS界面可以对PLC设备进行组态管理，将PLC输入/输出点的状态通过动画界面直观的反映出来并且可以用鼠标对界面内的设备进行点击操作，达到对PLC设备连接的智能楼宇控制设备的工作状态控制。

平台的具体连接方式采用对每个楼宇智能控制系统设备与PLC输入/输出点之间进行“拉手”连接。示意图如下：

图3 控制平台系统构成示意图

三、实训内容设计

本系统可以让学生进行由浅及深、由单一到综合、由规范到灵活的阶段性实训。具体实训过程可以分为以下三个阶段。

1.基础技能强化阶段

在本阶段需要让学生对所学的楼宇智能系统的结构、组成、安装、连接调试、检修、使用等基础技能进行熟练，结合本平台可在本阶段为学生开展以下实训项目：

（1）门禁系统的装调、检修、使用

（2）安防系统的装调、检修、功能测试、性能设置

（3）视频监控系统的定位、选型、校准、接口制作、矫线、设置、操作、管理等实训

（4）消防系统的走线、定位、编码、联动编程、检修、操作管理等实训

学生在每项实训任务完成施工后都可通过系统集中管理平台对每套系统的运行工作情况进行检测，直观的看到自己施工的每个设备的工作情况，找到问题，反思操作步骤，加深对系统原理的认识。

2.知识扩展阶段

在本阶段学生已经对各系统的基本结构及工作原理有了较深的理解，在此基础上可以让学生对各系统的运行逻辑关系进行修改，通过对MCGS组态界面的简单编程与外部连接线路的简单修改完成给定任务要求。

3.综合应用设计开发阶段

在本阶段学生已经对各系统的灵活应用能力得到了一定锻炼，为了让学生适应社会实际工作岗位的要求、具备对楼宇智能控制系统进行二次开发的能力，可以让学生充分利用主控制平台对连接到主控平台的所有设备进行集中管理。将所有的报警信息、运行情况、工作状态等数据进行统一管理，根据教师设计的不同复杂方案进行编程设计，使多系统间配合完成任务要求。

四、总结

综上所述，本文设计的基于MCGS组态技术的智能楼宇综合控制实训平台无论从实用性、教学效果还是可扩展能力上都优于原有的楼宇实训设备系统，只需在原有系统中集成加入总控制平台即可使实训设备起到的实训效果有巨大的改变，让学生获得的实训环境更贴近实际工作岗位需求，是楼宇实训系统进行改进的首选设计方案。