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(jiǎn)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(guó)西門(mén)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 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(jiǎn)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(mén)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(chǎng)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(mén)子公司推出的世界應(yīng)用 廣泛、 經(jīng)典的總線方式。 大通訊速率達(dá)12mbps，主站cpu訪問(wèn)每個(gè)從站cpu并監(jiān)控從站。主站cpu通過(guò)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 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(chǎng)級(jí)采用現(xiàn)場(chǎng)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(zhuān)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(lái)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(xiě)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(xiě)對(duì)應(yīng)主站plc 。

　　根據(jù)西門(mén)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) 多10個(gè)profibus-dp網(wǎng)段，一個(gè)dp網(wǎng)段 多不超過(guò)96個(gè)從站，一個(gè)olm可以作一條profibus-dp總線，該總線 多不超過(guò)32個(gè)從站，但實(shí)際組網(wǎng)時(shí)會(huì)考慮到cpu的過(guò)程映象i/o點(diǎn)數(shù)量的 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(lái)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(lái)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(guò)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(mén)的控制；通過(guò)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(kāi)關(guān)、電動(dòng)蝶閥等設(shè)備的監(jiān)控。