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摘要：本文通过对“虚拟仪器和PLC的机房监测报警系统”功能分析，采用 LabVIEW 和 西门子S7-300相结合的方式，设计了一种机房监测报警系统。介绍了硬、软件设计方案及其实现方法，阐述了系统的硬件组成及其组成部分的作用，给出了选型依据。简要介绍了编程环境LabVIEW和STEP7， 阐述了软件的主要功能、实现方法及其调试方法。利用西门子 PLC S7-300 在STEP7中实现该系统的报警控制功能，最后利用 LabVIEW 软件设计监控系统的人机交互页面，完成与下位机 PLC S7-300 的通讯。 最后通过PLCSM、LabVIEW调试、测试，结果表明所设计的机房监测报警系统满足设计要求、达到预期目标。

关键词：电力；报警；虚拟仪器；PLC

0引言

DH公司是国内一家卫星通信单位，单位机房有大量计算机，服务器，收发设备，交换机等设备，这些设备由大量高精密集电子元件组成。机房环境温湿度过高、过低；设备断电；地面漏水，对电子元件稳定运行及寿命产生很大影响，严重时会造成设备宕机或损毁，引起卫星通信中断，造成政治和经济上重大损失。DH公司机房内部通过安装机房环境监控系统来监控温度、湿度、配电柜工作状态、地面是否漏水，由于该监控系统软硬件系统老化，经常发生误报警、不报警、延时报警等现象，通过加装备用报警系统保障通信设备运行稳定性、可靠性及使用寿命。

监控系统实现机房重要配电开关断电报警、温湿度超限报警、机房静电地板下方地面漏水报警，当机房发生以上情况，机房外侧走廊声光报警器发出报警，报警信息通过通信线路传至值班室PC监控主机，监控主机发出声光报警信息，监控主机可以显示机房配电开关电压量、电流量、温湿度。

DH公司机房监测报警系统主要用来集中监视机房配电柜电压、电流、开关状态、机房环境温度、湿度、机房地面漏水情况，一旦发生故障或异常情况，自动发出声、光报警，通知机房值班的人员，并将诊断出来的状态及时地反映在监控屏上供值班人员分析处理，以便及时地发现设备的安全隐患、排除威胁。

本文探讨一种基于虚拟仪器技术和PLC技术的机房监测报警系统，利用LabVIEW模块化、友好编程语言和PLC自动化控制模块的稳定性、安全性来解决DH公司目前报警系统存在的问题。

1系统功能分析

图1为机房监控组成图。人机交互界面由LabVIEW开发，实现参数显示、状态显示、报警提示、报警打印、图形显示对下位机组态等功能。PLC 监测信号采集系统由 PLC和末端对应采集器组成信号监测采集系统，放置于机房中，它用来采机房相关参数传到PLC和监控站，同时进行信息处理，发出声光报警信息。延伸报警单元一般可放置于机房外走廊等地方，实现机房现场报警警示。网络系统是基于以太网和 RS—485 总线技术，监控站之间、PLC 之间以及监控之间采用以太网的 TCP /IP 协议。由于系统采用模块化结构，各单元之间采用以太网和 RS—485 网的双网连接形式，使得整套系统的配置十分灵活。而且机房应用中可根据机房实际情况延伸报警单元配置多套。

（1）系统的功能与特点

系统采用模块化结构，由独立的不同数量和不同种类的标准化功能模块组合而成整个系统，对硬件来说，能够分解成不同的 PLC 过程站，过程站又能分解成不同的功能模块。就软件而言，可以分为通用的结构支持软件和模块化设计的软件。监控系统可以与被控设备的机房设备相独立，不再是与设备一一对应的配套关系

（2）基于以太网的PLC 系统

全部采用PLC 模块和监控站PC完成对所有机房采集器采集信号监控，及信号处理过程。本系统采用基于以太网的下位机监测信号采集处理系统。机房内采集设备的各项参数，一路传送至PLC模块，一路传送至监控站PC。

（3）实时监控及报警功能

本系统可以对机房环境情况加以实时监控，将传感器采集到的数据集中显示在计算机中，当数据超过设定的报警值时，PLC控制机房现场声光报警器报警，计算机监控系统将会显示出报警信息，并输出控制信号，驱动值班室声光报警器报警。

（4）历史数据及打印功能

本系统具有历史数据和报警信息的数据库记录以及对数据库的查询、打印功能。服务器可以控制数据库的储存及修改。将机房环境运行参数每一段时间保存到本服务器的数据库中，供局域网所有计算机查询使用。当有报警信息时，此报警信息也会保存到数据库中。

2系统的软硬件设计

2.1 硬件设计

本系统硬件部分由数据采集模块、PLC可编程控制器、PC机、报警器等部件组成（ 如图 2 所示） 。服务器及客户机选用可靠性高的计算机。

数据采集模块包括电量采集模块正泰PD666-2S3经济型LCD仪表，康耐得温湿度传感器TH05E02-W01，立科LD100机房漏水监测模块，三种模块物理层全部支持RS485通信。采集模块采集信息通过交换机送至PLC和监控站PC。机房数据采用TP-LINK TL-FC111A/B百兆光纤收发器和光纤送至值班室监控站PC 。机房内部局域网通过TP-LINK TL-SF1016D百兆16口即插即用免配置网络交换机实现连接，增加了系统的可扩展性和冗余性。数据采集设备很适用于网络连接，局域网中的计算机可以直接通过该设备上的以太网接口访问所采集到的数据，而无需在网络与设备中间另外加上其它的转换器。可编程控制器采用西门子公司的 SIMATIC 7—300 系列可编程序控制器，用于常规报警，延伸报警和重要控制对象的控制，其高速（ 响应速度为 ms 级） 、精确、稳定的性能使系统可靠性进一步加强。S7—300 的报警信息，可利用西门子的 STEP7软件通过 DP 电缆直接读写 S7—300 的内部寄存器。 上位机既可以显示 PLC 的报警信息，又可以控制 PLC 的输出。硬件详情见图3。

2.2 软件设计

本系统采用自主设计开发监控软件，人机界面程序由 labview 图形化语言开发，采用Microsoft公司的Windows 7 操作系统（32位） 及 Office  Access2016为数据库，机房内PLC控制程序由SIMATIC  STEP7  V5.6开发。这对于提高系统的稳定性、可维护性和可读性具有重大意义，且相对于使用固定模式的监控软件，自主开发的软件更具灵活性和针对性，且方便扩充功能和升级，这也是系统在设计时考虑的重要一点。

本系统的软件设计采用了模块化的程序设计思想。通过功能模块的划分，设计各个模块之间数据流向，以保持良好的可读性、可移植性和可扩充性。软件模块根据功能的不同可以划分为监控组态模块、数据库操作模块、PLC报警模块、PC机报警模块以及数据库查询打印操作模块。各模块的关系如图 4 所示。监控系统通过数据库访问接口从数据采集模块获取采样数据，并对采样数据进行处理、分析，处理后的数据保存在系统数据库中。当发现有报警信息时则调用报警模块提供声光报警，同时通过数据库通讯接口将报警信息记录到报警数据库中，供查询、分析使用。 处理的数据还可以通过数据通讯接口供局域网中的其他用户使用。

3系统的工作流程

系统设计采用机房现场报警和监控站延伸报警互为补充。通过传感器将信号实时地 读入 PLC 的数据映像区。用 PPI 电缆将 PLC 和 PC （ RS 485 标准串口） 相连，上位机 PC 监控软件采用 LabVIEW 程序进行编写，通过 LabVIEW 与 PLC 的 接口将所有开关量和模拟量数据从 PLC 中取出，实现数据的显示、报警、存储、实时曲线和历史曲线分 析，故障诊断等功能。该系统还可通过上位机程序向PLC发出指令，以实现对设备的远程控制，系统结构流程如图 5 所示。

4结束语

本文是基于虚拟仪器技术和PLC技术在机房监测报警系统中的一种设想。利用 LabVieW 图形化编程语言的模块化、直观可视化、强大的硬件支持、强大的OPC和PLC通讯、几乎可以和有所的PLC进行通讯，编程入门容易、拥有很好的可维护性、可读性和稳定性、具有很强的实用价值等优点。利用PLC可靠性高、抗干扰能力强、配套齐全、功能完善、适用性强、易学易用、系统的设计和建造工作量小、维护方便、容易改造、体积小、重量轻、能耗低等优点。用这些优势来解决现有监控系统存在的问题，对DH公司后期监控改造具有一定的参考意义。

参考文献：

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