報(bào)社采編大樓水系統(tǒng)綜合自動(dòng)化改造構(gòu)想

趙晉龍　張國(guó)鈞

【摘 要】針對(duì)報(bào)社采編大樓系統(tǒng)綜合自動(dòng)化改造的構(gòu)想，為將報(bào)社采編大樓的中央空調(diào)與生活供水、消防供水系統(tǒng)現(xiàn)在各是相互獨(dú)立的系統(tǒng)綜合改造，介紹了報(bào)社采編大樓中央空調(diào)系統(tǒng)、生活與消防供水系統(tǒng)、定壓補(bǔ)水系統(tǒng)，提出綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，主要探討了總線(xiàn)的選型、構(gòu)建系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)程序和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，為水系統(tǒng)綜合自動(dòng)化改造構(gòu)想進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】中央空調(diào)；供水；實(shí)時(shí)監(jiān)控；現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)

0.引言

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要組成部分有：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、事務(wù)管理系統(tǒng)和中央數(shù)據(jù)庫(kù)等。是現(xiàn)代水系統(tǒng)綜合化自動(dòng)設(shè)備，可以對(duì)大樓水系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行情況監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。通過(guò)大樓水系統(tǒng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息、數(shù)據(jù)共享，完成大樓水系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視和控制任務(wù)。使大樓水系統(tǒng)達(dá)到安全穩(wěn)定的運(yùn)行水平、可以降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，是高質(zhì)量水系統(tǒng)控制的一項(xiàng)重要技術(shù)措施?，F(xiàn)在的報(bào)社采編大樓有多套水系統(tǒng)，包括采編大樓中央空調(diào)冷熱水循環(huán)水系統(tǒng)；高、低區(qū)生活和消防供水系統(tǒng)等。各個(gè)系統(tǒng)控制系統(tǒng)復(fù)雜，需要工人花費(fèi)大量時(shí)間對(duì)其巡視，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為減輕工人工作量且提高工作效率，考慮引入現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)連通與大樓內(nèi)供水、消防及空調(diào)系統(tǒng)的完全實(shí)時(shí)監(jiān)控和科學(xué)管理。

1.報(bào)社采編大樓水系統(tǒng)概況

1.1報(bào)社采編大樓中央空調(diào)系統(tǒng)

中央空調(diào)系統(tǒng)包括三臺(tái)空調(diào)機(jī)組，高區(qū)冷凍水循環(huán)泵，高區(qū)冷卻水循環(huán)泵，低區(qū)冷凍水，低區(qū)冷卻水循環(huán)泵及補(bǔ)水裝置?？照{(diào)系統(tǒng)使用三菱FX2N-48MR小型PLC作為控制器，每個(gè)設(shè)備都包括手自動(dòng)控制及其他必要的控制?？照{(diào)系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的恒溫差控制方式，此種控制為最節(jié)約能源的控制方案。在溫差控制時(shí)，需要采集供水及回水主管的溫度，因此，系統(tǒng)使用FX2N-4AD-PT溫度模塊，可直接采集溫度信號(hào)，不再需要溫度變送器轉(zhuǎn)換信號(hào)。空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，為防止自動(dòng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生故障，設(shè)置了手動(dòng)控制方式。在水泵的控制方面，采用變頻器變流量控制，實(shí)現(xiàn)供熱與制冷時(shí)與外界環(huán)境溫度的聯(lián)動(dòng)。原有系統(tǒng)只能通過(guò)觀(guān)察柜體上指示燈來(lái)判斷設(shè)備工況，而對(duì)系統(tǒng)控制的一些參數(shù)的設(shè)置只能通過(guò)編程軟件實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)工人操作機(jī)器改變?cè)O(shè)備工況及其不便，為此，設(shè)想在系統(tǒng)改造時(shí)，增加一臺(tái)觸摸屏，可以方便管理人員的操作及維護(hù)。

1.2報(bào)社采編大樓生活與消防供水系統(tǒng)

日?qǐng)?bào)社的日常生活供水及消防供水是同一管路，這樣設(shè)計(jì)避免了管道重復(fù)建設(shè)，節(jié)約成本。生活與消防供水系統(tǒng)分高低區(qū)兩套分系統(tǒng)，分別控制著大樓高區(qū)與低區(qū)的供水。 高區(qū)分系統(tǒng)包括一臺(tái)30KW的生活水泵及4臺(tái)75KW的消防水泵；低區(qū)為5臺(tái)37KW的水泵，平時(shí)生活供水為1臺(tái)泵運(yùn)行，消防時(shí)，5臺(tái)泵四用一備，均采用變頻器一拖五的控制方式。在日常生產(chǎn)過(guò)程中，管路主要給大樓提供生活用水。PLC與變頻器及遠(yuǎn)傳壓力表構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。在無(wú)消防信號(hào)時(shí)，單臺(tái)生活供水泵運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)低壓力生活供水；而在消防信號(hào)來(lái)臨時(shí)，多臺(tái)消防泵運(yùn)行，維持消防對(duì)水的高壓力的要求。為防止消防泵長(zhǎng)時(shí)間不用而銹死的狀況，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了定時(shí)巡檢的功能。兩套供水系統(tǒng)都由三菱FX2N型PLC來(lái)控制。

1.3報(bào)社采編大樓定壓補(bǔ)水系統(tǒng)

中央空調(diào)水系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，會(huì)有一些水損失掉，為保障空調(diào)系統(tǒng)水量，設(shè)計(jì)了補(bǔ)水裝置。由于空調(diào)系統(tǒng)水帶有一定的壓力，補(bǔ)水裝置采用恒定壓力補(bǔ)水。系統(tǒng)采用FX2N-16MR控制器，F(xiàn)X2N-3A模擬量混合模塊來(lái)對(duì)模擬量（壓力、頻率和電流）進(jìn)行計(jì)算處理。

2.綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

2.1總線(xiàn)的選型

報(bào)社大樓內(nèi)有四個(gè)控制系統(tǒng)，四個(gè)系統(tǒng)都屬于小規(guī)模系統(tǒng)，且控制柜都在同一個(gè)機(jī)房?jī)?nèi)，距離上不超過(guò)二十米，所以設(shè)計(jì)控制網(wǎng)絡(luò)時(shí)在距離上沒(méi)有限制。由于四個(gè)系統(tǒng)都是采用三菱公司的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)。

N：N網(wǎng)絡(luò)是一種基于RS485的簡(jiǎn)單的總線(xiàn)通信方式，其用于三菱FX系列小型PLC構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其不僅價(jià)格便宜，而且編程簡(jiǎn)單。N：N網(wǎng)絡(luò)最多可連接8臺(tái)FX PLC，通過(guò)FX2N-485-BD通信板卡連接，進(jìn)行軟元件互相鏈接。由于在通信時(shí)，不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量會(huì)有所不同，根據(jù)要鏈接的數(shù)據(jù)量多少，有三種模式可以選擇，且數(shù)據(jù)的鏈接是在FX可編程控制器之間自動(dòng)更新。在配置了適配器后，總延長(zhǎng)距離最大可達(dá)500米，而PLC控制系統(tǒng)只配置FX2N-485-BD基本通信板卡時(shí)，系統(tǒng)僅能在50內(nèi)實(shí)現(xiàn)通信功能。由此可知，本系統(tǒng)采用N；N網(wǎng)絡(luò)較為合適[1]。

2.2構(gòu)建系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

由于日?qǐng)?bào)社大樓包括四個(gè)控制系統(tǒng)，那么就需要構(gòu)造四個(gè)站，分別稱(chēng)其為中央空調(diào)站、低區(qū)生活與消防站、高區(qū)生活與消防站和定壓補(bǔ)水站，其中一個(gè)作為主站，其他三個(gè)作為從站?？刂葡到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。因其控制系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)單，占用的PLC存儲(chǔ)器小，所以設(shè)定定壓補(bǔ)水站作為N：N網(wǎng)絡(luò)的主站，控制整個(gè)系統(tǒng)的通信。主站與上位機(jī)通信時(shí)為其配置SC-09協(xié)議轉(zhuǎn)換板卡，采用RS422/232總線(xiàn)通信方式[2]。

2.3控制網(wǎng)絡(luò)程序

在控制系統(tǒng)通信時(shí)，由于各個(gè)系統(tǒng)的通信數(shù)據(jù)量都較多，所以采用模式2通信方式。在模式2下，系統(tǒng)每次通信可同時(shí)發(fā)送64個(gè)位及8個(gè)字。對(duì)于主站點(diǎn)，用編程方法設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，就是在程序開(kāi)始的第0步（LD M8038），向特殊數(shù)據(jù)寄存器D8176～D8180寫(xiě)入相應(yīng)的參數(shù)，僅此而已。對(duì)于從站點(diǎn)，則更為簡(jiǎn)單，只須在第0步（LD M8038）向D8176寫(xiě)入站點(diǎn)號(hào)即可。

2.4上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

在報(bào)社采編大樓的中控室，操作人員就可以通過(guò)上位機(jī)組態(tài)畫(huà)面，監(jiān)控大樓所有設(shè)備的工作狀況。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的采用力控6.53組態(tài)軟件，可以提供方便、靈活的管理環(huán)境，它配有各種工程、畫(huà)面模板、降低了開(kāi)發(fā)的工作量。在設(shè)計(jì)組態(tài)畫(huà)面時(shí)，包括系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面、設(shè)備狀態(tài)列表、參數(shù)設(shè)定及報(bào)警記錄等。系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面對(duì)水泵的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)及空調(diào)溫度、壓力等都可顯示。在參數(shù)設(shè)定畫(huà)面，設(shè)備設(shè)置手動(dòng)/自動(dòng)工作方式，還有溫度計(jì)壓力設(shè)定。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)記錄各設(shè)備狀態(tài)變化、操作過(guò)程等重要事件，一旦發(fā)生事故，可以作為分析事故原因的依據(jù)，可作為實(shí)現(xiàn)事故追憶，提供基礎(chǔ)資料。設(shè)計(jì)了在設(shè)備故障、IO通訊故障和網(wǎng)絡(luò)通訊故障時(shí)，故障報(bào)警顯示畫(huà)面會(huì)有故障點(diǎn)報(bào)警閃爍，并通過(guò)聲光設(shè)備提供聲光報(bào)警、語(yǔ)音文件報(bào)警等。

3.結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)設(shè)想基于報(bào)社采編大樓原控制系統(tǒng)，但設(shè)計(jì)思想與原控制系統(tǒng)之間又沒(méi)有實(shí)際上的聯(lián)系，要做到設(shè)備實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，大樓控制系統(tǒng)的改造是必然的。該設(shè)計(jì)采用了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)，由PLC與上位機(jī)構(gòu)成的大樓水系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)， 將PLC在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中所具備的高可靠性、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高性能數(shù)據(jù)傳輸及上位機(jī)高速的處理能力、直觀(guān)的界面就會(huì)顯示及實(shí)施人機(jī)交流等優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮出來(lái)， 這不僅能夠保證大樓原有水系統(tǒng)設(shè)備的正常、高效運(yùn)行，同時(shí)，還可以在中控室利用網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)選擇與參數(shù)顯示，使整個(gè)管理系統(tǒng)達(dá)到集中控制， 可以大大減少管理成本，提高服務(wù)響應(yīng)時(shí)間。顯然，報(bào)社采編大樓系統(tǒng)綜合自動(dòng)化改造構(gòu)想的實(shí)現(xiàn)，可以利用高科技手段，使報(bào)社采編大樓系統(tǒng)綜合自動(dòng)化改造，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)電、節(jié)水低碳經(jīng)濟(jì)社會(huì)的需要。

【參考文獻(xiàn)】

[1]蘇宏英，李慧，方昌始.計(jì)算機(jī)集散控制在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣傳動(dòng)，2004（5）：46-5.

[2]申鳳偉.基于力控組態(tài)軟件的散貨碼頭自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（8）：56-57.