6ES7223-1BL22-0XA8正規(guī)授權(quán)

新型高性能的PLC不僅可以代替繼電接觸系統(tǒng)對(duì)開關(guān)量進(jìn)行邏輯運(yùn)算和控制，還可以對(duì)模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、算術(shù)運(yùn)算以及控制，有的還具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，因此各類控制系統(tǒng)中已越來越多地使用PLC［1～2］。
使用PLC對(duì)某加壓泵站的加壓控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，因其開關(guān)量大，邏輯連鎖復(fù)雜，且有為數(shù)不少的模擬量需要監(jiān)控，故采用了日本松下電工的產(chǎn)品——中型PLC-FP3。

1 加壓泵站的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)和PLC控制系統(tǒng)

管網(wǎng)結(jié)構(gòu)和PLC控制系統(tǒng)見圖1。加壓系統(tǒng)采用6臺(tái)泵組，并遵循4臺(tái)運(yùn)行2臺(tái)備用的原則，1＃、6＃電動(dòng)機(jī)額定功率為280kW，2?！?＃電動(dòng)機(jī)為150kW。系統(tǒng)有兩個(gè)清水池，以備抽水池水加壓之用。V1～V23均為電動(dòng)閥門，其中V12～V17為電動(dòng)蝶閥，有反映閥門開度的電壓信號(hào)輸出。系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)控制的要求如下：
① 當(dāng)市政來水壓力低于某設(shè)定值P1時(shí)，啟動(dòng)直接抽水加壓；
② 當(dāng)市政來水壓力低于另一設(shè)定值P2(P2 ③ 兩加壓方式可以互相轉(zhuǎn)換；
④ 當(dāng)加壓啟動(dòng)完成后，即投入調(diào)壓功能，通過調(diào)節(jié)閥門開度及臺(tái)數(shù)保持水壓恒定，精度為±5%。

采用的松下電工FP3是一種中型的可編程控制器，為模塊式結(jié)構(gòu)，組裝靈活，維修方便；I/O點(diǎn)數(shù)最大可達(dá)768點(diǎn)，程序容量最大15800步；功能完善，具有數(shù)字和模擬量輸入輸出、邏輯和算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制、功率控制等多種功能；還具有各種高級(jí)智能單元和網(wǎng)絡(luò)通信功能，能滿足復(fù)雜系統(tǒng)的控制要求。
上位機(jī)采用研華工控機(jī)及ABB公司組態(tài)軟件，能顯示整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)及各設(shè)備的工作狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2　自動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)

直接抽水加壓(或抽水池水加壓)啟動(dòng)，直到兩臺(tái)泵組投入運(yùn)行向管網(wǎng)充壓一規(guī)定時(shí)間后，啟動(dòng)即告完成，這時(shí)調(diào)壓系統(tǒng)自動(dòng)投入工作。
2.1 調(diào)閥門開度調(diào)壓
由于供水管網(wǎng)系統(tǒng)的大滯后性和非線性，數(shù)學(xué)模型難于建立，采用PID控制算法往往得不到好的控制效果，因此我們采用"分段+趨勢"算法，即把水壓誤差分成5段，當(dāng)誤差大時(shí)選擇小的操作周期和大的閥門開度變化量，反之則選擇大的操作周期和小的閥門開度變化量。當(dāng)誤差≤±5%時(shí)，則輔以趨勢控制，使誤差進(jìn)一步減小，具體算法如下：
①　|ek|>40%,T=T1,|Δθ|=Δθ1
20%<|ek|≤40%,T=T2, |Δθ|=Δθ2
10%<|ek|≤20%,T=T3, |Δθ|=Δθ3
5%<|ek|≤10%,T=T4, |Δθ|=Δθ4
20%<|ek|≤40%,T=T5, |Δθ|=Δθ5
②　當(dāng)|ek|≤５%時(shí)，加上如下趨勢算法：
0≤ek≤５%時(shí)
2.2 調(diào)臺(tái)數(shù)調(diào)壓
當(dāng)運(yùn)行泵組閥門開度已達(dá)以上，供水壓力仍不足給定壓力并維持20 min時(shí)，則再啟動(dòng)一臺(tái)泵組；相反，當(dāng)運(yùn)行泵組閥門開度已減少至50%以下，而供水壓力在20 min內(nèi)保持110%給定壓力，則停一臺(tái)泵組。

3 結(jié)語

本系統(tǒng)在某加壓泵站自投入運(yùn)行以來，工作正常，性能良好，完全滿足快速啟動(dòng)、恒壓供水的要求；系統(tǒng)功能強(qiáng)，實(shí)用性好，提高了供水系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，為舊加壓系統(tǒng)的改造提供了一種性價(jià)比高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方案，特別是系統(tǒng)運(yùn)行可靠，十分適應(yīng)加壓泵站惡劣環(huán)境下工作的要求

1  引言
        摩爾春天廣場是遂寧市一大型購物中心，使用大功率冰蓄冷中央空調(diào)，冰蓄冷中央空調(diào)將電網(wǎng)夜間谷荷多余電力以冰的冷量形式儲(chǔ)存起來，在白天用電高峰時(shí)將冰融化提供空調(diào)服務(wù)。由于我國大部分地區(qū)夜間電價(jià)比白天低得多，所以采用冰儲(chǔ)冷中央空調(diào)能大大減少用戶的運(yùn)行費(fèi)用。冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)配置的設(shè)備比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)要增加一些，自動(dòng)化程度要求較高，但它能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)在滿足建筑物全天空調(diào)要求的條件下將每天所蓄的能量全部用完，最大限度地節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。

2  控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        控制系統(tǒng)由下位機(jī)(現(xiàn)場控制工作站)與上位機(jī)(中央管理工作站)組成，下位機(jī)采用可編程序控制器(plc)與觸摸屏，上位機(jī)采用工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)與打印機(jī)，系統(tǒng)配置必要的附件如通信設(shè)備接口、網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等，實(shí)現(xiàn)蓄冷系統(tǒng)的參數(shù)化與全自動(dòng)智能化運(yùn)行。
        下位機(jī)和觸摸屏在現(xiàn)場可以進(jìn)行系統(tǒng)控制、參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)顯示。上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和打印，它包含下位機(jī)和觸摸屏的所有功能。整個(gè)系統(tǒng)以下位機(jī)的工業(yè)級(jí)可編程序控制器為核心，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制?？刂圃O(shè)備與器件包括：傳感元件、電動(dòng)閥、變頻器等。
2.1 下位機(jī)系統(tǒng)(區(qū)域工作站)
        (1) 觸摸屏：采用mt5000彩色觸摸屏作為操作面板，完全取代常規(guī)的開關(guān)按鈕、指示燈等器件，使控制柜面談得更整潔。并且，mt500觸摸屏在現(xiàn)場可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)顯示、系統(tǒng)設(shè)置、模式選擇、參數(shù)設(shè)置、故障記錄、負(fù)荷記錄、時(shí)間日期、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、負(fù)荷曲線與報(bào)表統(tǒng)計(jì)等功能，中文操作界面直觀友好。
        (2) siemens可編程序控制器：simatic s7-300系列plc適用于各行各業(yè)、各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動(dòng)化，其強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。該產(chǎn)品具有光電隔離，高電磁兼容；具有很高的工業(yè)適用性，允許的環(huán)境溫度達(dá)60℃；具有很強(qiáng)的抗干擾、抗振動(dòng)與抗沖擊性能，因此在嚴(yán)酷的工作環(huán)境中得到了廣泛的應(yīng)用。自由通訊口方式也是s7-300型plc的一個(gè)很有特色的功能，它使s7-300型plc可以與任何通訊協(xié)議公開的其它設(shè)備、控制器進(jìn)行通訊，即s7- 300型plc可以由用戶自己定義通訊協(xié)議(例ascii協(xié)議)，波特率為1.5mbit/s(可調(diào)整)。因此使可通訊的范圍大大增加，使控制系統(tǒng)配置更加靈活、方便。任何具有串行接口的外設(shè)，例如：打印機(jī)或條形碼閱讀器、變頻器、調(diào)制解調(diào)器(modem)、上位pc機(jī)等都可連接使用。用戶可通過編程來編制通訊協(xié)議、交換數(shù)據(jù)(例如：ascii碼字符)，具有rs232接口的設(shè)備也可用pc/ppi電纜連接起來進(jìn)行自由通訊方式通訊。當(dāng)上位機(jī)脫機(jī)時(shí)，在下位機(jī)控制下，整個(gè)系統(tǒng)能正常運(yùn)行。
2.2 上位機(jī)系統(tǒng)(中央管理工作站)
        (1) 上位機(jī)：上位機(jī)即圖文控制中心，主要由hp原裝多媒體計(jì)算機(jī)，和激光打印機(jī)組成，采用simatic wincc5.1軟件平臺(tái)，采用全中文操作界面，人機(jī)對(duì)話友好。管理人員和操作者，可以通過觀察pc機(jī)所顯示的各種信息來了解當(dāng)前和以往整個(gè)冰蓄冷自控系統(tǒng)的運(yùn)行情況和所有參數(shù)，并且通過鼠標(biāo)進(jìn)行設(shè)備管理和執(zhí)行打印任務(wù)。
        (2) wincc5.1軟件平臺(tái)：winc -c軟件在自動(dòng)化領(lǐng)域中可用于所有的操作員控制和監(jiān)控任務(wù)?？蓪⑦^程控制中發(fā)生的事件清楚地顯示出來，可顯示當(dāng)前狀態(tài)并按順序記錄，所記錄的數(shù)據(jù)可以全部顯示或選擇簡要形式顯示，可連續(xù)或按要求編輯，并可輸出打印報(bào)表和趨勢圖。
        wincc能夠在控制過程中危急情況的初發(fā)階段進(jìn)行，發(fā)出的信號(hào)既可以在屏幕上顯示出來，也可以用聲音表現(xiàn)出來。它支持用在線幫助和操作指南來故障。某一wincc工作站可專門用于過程控制以使那些重要的過程信息不被屏蔽。軟件輔助操作策略保證過程不被非法訪問，并提供用于工業(yè)環(huán)境中的無錯(cuò)操作。
        wincc是micrsoft bbbbbbs98或bbbbbbs nt4.0操作系統(tǒng)下，在pc機(jī)上運(yùn)行的面向?qū)ο蟮囊涣?2位應(yīng)用軟件，通過ole和odbc視窗標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，作為理想的通訊伙伴進(jìn)入bbbbbbs世界，因此wincc可容易地結(jié)合到全公司的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。

3  冰蓄冷系統(tǒng)的控制
3.1 控制目的、范圍及主要受控設(shè)備
        蓄冷控制系統(tǒng)控制目的：通過對(duì)制冷主機(jī)、儲(chǔ)冰裝置、板式熱交換器、系統(tǒng)水泵、冷卻塔、系統(tǒng)管路調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，調(diào)整儲(chǔ)冰系統(tǒng)各應(yīng)用工況的運(yùn)行模式，在最經(jīng)濟(jì)的情況下給末端提供一穩(wěn)定的供水溫度。同時(shí)，提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，提高系統(tǒng)的管理效率和降低管理勞動(dòng)強(qiáng)度?？刂品秶ㄕ麄€(gè)冰蓄冷系統(tǒng)的參數(shù)狀態(tài)顯示、設(shè)備狀態(tài)及控制，主要控制設(shè)備有：雙工況主機(jī)、電動(dòng)閥、冷卻塔、冷卻水泵、蓄冰裝置、初級(jí)乙二醇泵、板式換熱器、次級(jí)乙二醇泵等。
3.2 控制功能
        控制功能包括整個(gè)冰蓄冷系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所需的功能。
        (1) 工況轉(zhuǎn)換功能：根據(jù)季節(jié)和機(jī)器運(yùn)行情況，自控系統(tǒng)具備以下工況轉(zhuǎn)換功能：
        ● 雙工況主機(jī)制冰同時(shí)供冷模式；
        ● 雙工況主機(jī)單獨(dú)制冰模式；
        ● 主機(jī)與蓄冰裝置聯(lián)合供冷模式；
        ● 融冰單獨(dú)供冷模式；
        ● 主機(jī)單獨(dú)供冷模式。
        (2) 工況的啟停、顯示和故障報(bào)警功能：控制系統(tǒng)按編排的時(shí)間順序，結(jié)合負(fù)荷預(yù)測軟件，控制制冷主機(jī)及外圍設(shè)備的啟停數(shù)量及監(jiān)視各設(shè)備之工作狀況與運(yùn)行參數(shù)，如：制冷主機(jī)啟停、狀態(tài)及故障報(bào)警；制冷主機(jī)運(yùn)行參數(shù)；制冷主機(jī)缺水保護(hù)；制冷主機(jī)供/回水溫度、壓力遙測和顯示；冷凍水泵啟停、狀態(tài)及故障報(bào)警；乙二醇泵啟停、狀態(tài)及故障報(bào)警；冷卻水泵啟停、狀態(tài)及故障報(bào)警；壓差旁通管的壓差測量與顯示；冷卻塔風(fēng)機(jī)啟停、狀態(tài)及故障報(bào)警；冷卻塔供/回水溫度控制與顯示；供/回水溫度、壓差遙測控制與顯示；板式換熱器側(cè)進(jìn)出口溫度控制與顯示；蓄冰裝置進(jìn)、出口溫度遙測控制與顯示；冷凍水回水流量控制與顯示；電動(dòng)閥開關(guān)、調(diào)節(jié)與閥位控制與顯示；室外溫濕度遙測控制與顯示；蓄冰量測量與顯示；末端冷負(fù)荷控制。
        (3) 數(shù)據(jù)的記錄和打印功能：控制系統(tǒng)對(duì)一些需要的監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行整年趨勢記錄，控制系統(tǒng)可將整年的負(fù)荷情況(包括每天的最大負(fù)荷和全日總負(fù)荷)和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間以表格和圖表記錄下來，供使用者使用。所有監(jiān)測點(diǎn)和計(jì)算的數(shù)據(jù)均能自動(dòng)定時(shí)打印。
        (4) 手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能：控制系統(tǒng)配置靈活的手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。
        (5) 優(yōu)化控制功能：根據(jù)室外溫度、天氣預(yù)報(bào)、天氣走勢、歷史記錄等數(shù)據(jù)自動(dòng)選擇主機(jī)優(yōu)先或融冰優(yōu)先。在滿足末端負(fù)荷的前提下，每天使用完儲(chǔ)存的冷量，盡量少地運(yùn)行主機(jī)。充分發(fā)揮冰儲(chǔ)冷系統(tǒng)優(yōu)勢，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。
        (6) 全自動(dòng)運(yùn)行功能：系統(tǒng)可脫離上位機(jī)工作，根據(jù)時(shí)間表自動(dòng)進(jìn)行制冰和控制系統(tǒng)運(yùn)行、工況轉(zhuǎn)換、對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行自動(dòng)診斷，并向遠(yuǎn)方報(bào)警。觸摸屏顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、流程、各節(jié)點(diǎn)參數(shù)、運(yùn)行記錄、報(bào)警記錄等。
        (7) 節(jié)日設(shè)定功能：系統(tǒng)可根據(jù)時(shí)間表自動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)也可預(yù)先設(shè)置節(jié)日，控制儲(chǔ)冰量和儲(chǔ)冰時(shí)間，使系統(tǒng)在節(jié)日時(shí)對(duì)不需要供應(yīng)空調(diào)的場所停止供冷。
        (8) 下位機(jī)操作功能：人機(jī)對(duì)話。操作人員可通過觸摸面板進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，操作界面完全中文化，具有提示、幫助、參數(shù)設(shè)置、密匙設(shè)置、故障查詢、歷史等功能；系統(tǒng)設(shè)置。包括操作口令設(shè)置、運(yùn)行設(shè)置、運(yùn)行時(shí)間表設(shè)置、記錄溢出處理、自動(dòng)/手動(dòng)/測試選擇、節(jié)日設(shè)置、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置(包括各節(jié)點(diǎn)溫度、壓力，各介質(zhì)的流量，儲(chǔ)冰量，制冰速率，融冰速率，閥門開度，末端負(fù)荷等)；故障記錄、運(yùn)行記錄、歷史記錄等。
3.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控
        控制系統(tǒng)通過電話線或?qū)拵ЬW(wǎng)，與專家系統(tǒng)連接，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控、參數(shù)修改、數(shù)據(jù)采集等，使系統(tǒng)不斷完善和軟件版本升級(jí)，讓用戶得到更好的服務(wù)。遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的是用戶可以通過pstn(公共交換傳輸網(wǎng))對(duì)冷凍站進(jìn)行異地遠(yuǎn)程監(jiān)控。同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試、遠(yuǎn)程適時(shí)監(jiān)控和在線維護(hù)等，從而大大減輕工程人員的工作強(qiáng)度，降低工程成本。
3.4 系統(tǒng)擴(kuò)展控制
        控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)界面友好，plc和觸摸屏均可擴(kuò)展，內(nèi)容可擴(kuò)展、參數(shù)也可修改，通過485通訊接口或通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)bas與冰儲(chǔ)冷自控系統(tǒng)一體化，節(jié)約投資、方便管理。系統(tǒng)集中控制，減少了動(dòng)力柜占地面積，又使動(dòng)力柜型號(hào)統(tǒng)一、式樣相同、大小一致。系統(tǒng)擴(kuò)展控制如下：污水泵自動(dòng)控制；風(fēng)、排風(fēng)控制；活水泵穩(wěn)壓控制；防水泵定時(shí)運(yùn)行、檢測、報(bào)警；淋水泵穩(wěn)壓控制；筑物夜間輪廓照明自動(dòng)控制；低配計(jì)量、開關(guān)狀態(tài)檢測、報(bào)警。

4  結(jié)束語
        通過plc在冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的推廣運(yùn)用，保證了系統(tǒng)的安全運(yùn)行和有效節(jié)能，同時(shí)也為樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)的控制器選型提供了新的思路。相信在不久的將來，越來越多的plc系統(tǒng)在冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)用中日趨成熟，在樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)中也將會(huì)大顯身手。

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