PLC在區(qū)域供冷自控系統(tǒng)中的應(yīng)用及分析
二、控制系統(tǒng)構(gòu)成
1、控制設(shè)備選型
單體建筑空調(diào)機(jī)房設(shè)備少、控制簡單，關(guān)鍵是必須具備計(jì)費(fèi)和獨(dú)立控制功能。因此，從性價(jià)比及控制要求上我們選擇了德國西門子S7-200系列PLC進(jìn)行自動(dòng)控制。其主要有四個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：
1、 性價(jià)比最優(yōu)
單體建筑空調(diào)機(jī)房受控制設(shè)備少、控制點(diǎn)數(shù)少、工藝簡單，采用低端PLC自由組合I/O模塊，獨(dú)立編程控制，靈活便捷，相對(duì)DDC系統(tǒng)投資少。西門子PLC在全球有良好的可信度，其低端產(chǎn)品S7-200系列PLC具有精度高、可靠性高、編程靈活、性能優(yōu)越、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，且在全球有著極高的市場占有率。
2 能夠獨(dú)立編程控制
在廣州大學(xué)城區(qū)域供冷系統(tǒng)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)中，選擇ET200M分布式I/O，配置有源背板總線，在主站CPU上統(tǒng)一編程，可靠性更高。從站I/O點(diǎn)不影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，各從站間相互獨(dú)立。從站不能采用ET200M分布式I/O，而必須采用CPU+I/O模塊。根據(jù)工藝要求，末端單體建筑空調(diào)機(jī)房必須具備獨(dú)立冷熱量計(jì)費(fèi)、控制功能。冷熱量計(jì)費(fèi)要求PLC采樣精度高。S7-200PLC掃描周期十幾毫秒，對(duì)溫度的分辨率為1/212℃，對(duì)流量的分辨率為1/215m3/h，高精度配置可以使計(jì)費(fèi)精度達(dá)0.2%。每個(gè)機(jī)房的設(shè)備數(shù)量不一致，控制程序不完全相同，在CPU上可以任意編程。因此采用S7-200PLC能夠滿足系統(tǒng)控制要求。
3 通訊功能
與其它PLC一樣，S7-200配置相應(yīng)的通訊模塊可以與Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)通訊，也可以與工業(yè)以太網(wǎng)通訊，同時(shí)CPU上的編程口支持自由通訊協(xié)議，可以與變頻器通訊。廣州大學(xué)城末端控制系統(tǒng)采用Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)。Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)是西門子公司推出的世界應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)典的總線方式。最大通訊速率達(dá)12Mbps，主站CPU訪問每個(gè)從站CPU并監(jiān)控從站。主站CPU通過工業(yè)以太網(wǎng)接受控制室操作員站監(jiān)控，形成一個(gè)完整的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
4 擴(kuò)展功能
S7-200PLC最多可以帶8個(gè)擴(kuò)展模塊，可以擴(kuò)充控制點(diǎn)。配CP231模塊可以與工業(yè)以太網(wǎng)通訊，同時(shí)CPU上的編程口支持自由通訊協(xié)議，可以與變頻器通訊。
2、系統(tǒng)硬件配置及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
控制系統(tǒng)硬件配置
末端控制PLC：S7-200（CPU224、EM231 RTD、EM235、EM277）
冷站內(nèi)的操作站：工控機(jī)（PⅣ2.4G 21’純平彩顯）
以太網(wǎng)卡：CP1613
交換機(jī)：OSM-ITP62
主站CPU：CPU414-2DP（圖中S7-412-2DP即表示CPU412-2DP，其從站只有40個(gè)）
以太網(wǎng)接口：CP443-1
擴(kuò)展DP接口：CP443-5（擴(kuò)展型）
光電鏈路器：OLM/G11-1300（主站PLC出口）、OLM/G12-1300
系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
控制級(jí)采用TCP/IP協(xié)議，工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)波特率為10/100Mbps，采用光纖進(jìn)行通訊，現(xiàn)場級(jí)采用現(xiàn)場總線Profibus-DP，總線傳輸介質(zhì)為通訊電纜和光纜，網(wǎng)絡(luò)波特率為19.2Kbps。拓樸結(jié)構(gòu)如下：
拓樸結(jié)構(gòu)
二、三、四冷站各設(shè)一套主站PLC（CPU414-2DP），上圖為廣州大學(xué)城四號(hào)冷站末端控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，二、三號(hào)冷站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與上圖相似，只是Profibus-DP網(wǎng)段數(shù)量和從站數(shù)量不一樣。以四號(hào)冷站末端控制系統(tǒng)方案進(jìn)行分析，根據(jù)各單體的位置，按近原則組網(wǎng)，采用光纜介質(zhì)和Profibus專用電纜介質(zhì)，選用S7-400 CPU414-2 DP可編程控制器作主站，S7-200PLC作從站來完成整個(gè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的組建，具體方案如下：
各冷站PLC、操作員站以及其它控制器和服務(wù)器工作在工業(yè)以太網(wǎng)上，服務(wù)器讀寫三個(gè)冷站的主站PLC。作為收費(fèi)系統(tǒng)和監(jiān)控各單體建筑機(jī)房的人機(jī)界面，各冷站的操作員站只讀寫對(duì)應(yīng)主站PLC 。
根據(jù)西門子高端產(chǎn)品通訊技術(shù)參數(shù)，一個(gè)CPU414-2DP可以有至少4個(gè)最多10個(gè)Profibus-DP網(wǎng)段，一個(gè)DP網(wǎng)段最多不超過96個(gè)從站，一個(gè)OLM可以作一條Profibus-DP總線，該總線最多不超過32個(gè)從站，但實(shí)際組網(wǎng)時(shí)會(huì)考慮到CPU的過程映象I/O點(diǎn)數(shù)量的最大允許值和CPU通訊的I/O點(diǎn)數(shù)量以及設(shè)計(jì)余量來分配網(wǎng)段的從站數(shù)量。根據(jù)一條Profibus-DP總線要求和地域分布以及設(shè)計(jì)余量來分配一條Profibus-DP總線的從站數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)主站PLC（S7-400）對(duì)各單體建筑空調(diào)機(jī)房的監(jiān)控。利用CPU224處理模擬量功能較強(qiáng)、精度較高的特點(diǎn)，通過擴(kuò)展模擬量AI/AO模塊，完成溫度、流量、壓差和調(diào)節(jié)閥門的控制；通過擴(kuò)展數(shù)字量DI/DO模塊，完成單體建筑空調(diào)機(jī)房水泵、壓差開關(guān)、電動(dòng)蝶閥等設(shè)備的監(jiān)控。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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