基于PLC的大廈暖通自控系統(tǒng)的設(shè)計與監(jiān)控

周佳英

摘要：分析大廈暖通自控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，制定系統(tǒng)施工結(jié)構(gòu)圖。講述新風(fēng)系統(tǒng)和組合式空調(diào)系統(tǒng)的工作原理，介紹了空調(diào)系統(tǒng)中的制冷機(jī)系統(tǒng)。對大廈暖通自控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，選用西門子PLC控制器，通過以太網(wǎng)與上位機(jī)通訊，實現(xiàn)了機(jī)組設(shè)備的實時監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：PLC；新風(fēng)系統(tǒng)；組合式空調(diào)系統(tǒng)；組態(tài)軟件

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）34-0215-02

1 概述

當(dāng)今中國建筑行業(yè)正朝著建筑智能化不斷發(fā)展，樓宇自動化控制系統(tǒng)作為智能建筑的重要組成部分，其主要工作是對整個樓宇內(nèi)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、管理及維護(hù)，創(chuàng)造一個安全、舒適和便捷的生活環(huán)境?？照{(diào)控制系統(tǒng)是樓宇自動化系統(tǒng)的一個重要子系統(tǒng)，空調(diào)自動控制就是對空氣狀態(tài)參數(shù)（溫度、濕度、清潔度、壓力等）進(jìn)行自動檢測和調(diào)節(jié)，使空調(diào)系統(tǒng)保持最優(yōu)工作狀況，并使用防護(hù)裝置保障設(shè)備和建筑物的安全。

本文以S7-200 SMART PLC為控制核心，通過上位機(jī)實時監(jiān)控，實現(xiàn)樓宇空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的自動化運行與監(jiān)控。

2 系統(tǒng)概述

本方案是為西安市某大廈專門設(shè)計的樓宇空調(diào)通風(fēng)自控系統(tǒng)，大廈的二層安裝新風(fēng)機(jī)組、組合式空調(diào)機(jī)組、電梯前廳盤管各一臺。六到二十五層只安裝新風(fēng)機(jī)組和電梯前廳盤管各一臺。冷水機(jī)組和熱水機(jī)組設(shè)置于地下二層。整個樓宇控制系統(tǒng)的主操作站位于地下二層冷熱站機(jī)房控制室內(nèi)。主操作站包括交換機(jī)、工控機(jī)、打印機(jī)等。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

大廈暖通自控系統(tǒng)由主機(jī)、冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)、補水泵和風(fēng)機(jī)盤管等構(gòu)成。冷水機(jī)組和熱水機(jī)組是制冷制熱的主機(jī)，中央空調(diào)最主要的部分。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的主要作用是為冷凝器降溫，它由冷卻泵、冷卻塔和冷卻水管道組成。冷水機(jī)組包括壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器三部分，制冷劑在壓縮機(jī)中被壓縮后進(jìn)入冷凝器，經(jīng)冷卻水冷卻變?yōu)橐后w，此時熱交換后出來的冷卻水溫度較高，這些熱量被冷卻水帶入冷卻塔中，冷卻塔風(fēng)機(jī)熱交換速度加快，將熱量排入大氣。液態(tài)制冷劑從冷凝器出來后會進(jìn)入蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)吸收給冷凍水降溫，最終冷凍水在盤管中流動吸收空氣中的熱量，使室內(nèi)溫度降低，至此空調(diào)制冷過程結(jié)束。

4 系統(tǒng)方案設(shè)計

4.1 系統(tǒng)工作原理

本文涉及的自控系統(tǒng)包括辦公室新風(fēng)系統(tǒng)和組合式空調(diào)系統(tǒng)。

新風(fēng)系統(tǒng)由新風(fēng)機(jī)和管道配件構(gòu)成，新風(fēng)機(jī)的作用是將凈化后的室外空氣導(dǎo)入室內(nèi)，并將渾濁的室內(nèi)空氣經(jīng)管道排出。該系統(tǒng)應(yīng)檢測內(nèi)容包括送風(fēng)溫度、二氧化碳濃度、風(fēng)機(jī)運行和手自動狀態(tài)以及防凍信號。在大廈內(nèi)安裝CO2濃度傳感器（PPM）和溫度傳感器（TT），將檢測的CO2濃度和送風(fēng)溫度傳送給PLC并與設(shè)定值比較，根據(jù)二氧化碳濃度大小比較值決定是否開啟新風(fēng)風(fēng)機(jī)，根據(jù)送風(fēng)溫度來調(diào)節(jié)冷水電動閥的開度使送風(fēng)溫度達(dá)到設(shè)定值。冷熱水盤管出口處設(shè)有防凍開關(guān)，當(dāng)出口溫度低于設(shè)定值時系統(tǒng)自動報警。風(fēng)機(jī)的啟停、新風(fēng)閥和電動調(diào)節(jié)閥聯(lián)動開閉。新風(fēng)系統(tǒng)控制原理圖如圖1所示。

組合式空調(diào)系統(tǒng)是由多個空氣處理功能段組裝而成的一種空氣處理裝置，它將室內(nèi)外空氣混合，通過過濾、加濕、冷卻等過程使其達(dá)到室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)后送入室內(nèi)。需檢測的內(nèi)容有回風(fēng)溫度、過濾器堵塞信號、風(fēng)機(jī)運行及手自動狀態(tài)，根據(jù)回風(fēng)溫度來調(diào)節(jié)冷熱水電動閥的開度使送風(fēng)溫度達(dá)到設(shè)定值，系統(tǒng)會自動統(tǒng)計機(jī)組工作時間并提示定時維修。冷熱水盤管出口處設(shè)有防凍開關(guān)，在溫度低于設(shè)定值時報警。風(fēng)機(jī)啟停、新風(fēng)閥和電動調(diào)節(jié)閥為聯(lián)動開閉。組合式空調(diào)系統(tǒng)控制原理圖如圖2所示。圖中M表示新風(fēng)閥、冷熱水閥、回風(fēng)電動閥。DP是初效壓差開關(guān)。

4.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

根據(jù)大廈暖通自控系統(tǒng)工藝參數(shù)要求，由于現(xiàn)場待檢測和監(jiān)控的變量較多，選用S7-200 SMART PLC共10臺，1號和2號PLC安裝在1、2號控制柜中，負(fù)責(zé)檢測與控制地下二層各空調(diào)設(shè)備，3號PLC安裝在3號控制柜中，負(fù)責(zé)采集二層新風(fēng)機(jī)組和組合式空調(diào)機(jī)組的變量信息，4～10號PLC安裝在4號控制柜中用于檢測6～25層新風(fēng)機(jī)組狀況。各PLC將檢測到的信息通過以太網(wǎng)交換機(jī)傳送給現(xiàn)場工控機(jī)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

該自控系統(tǒng)以一臺工控機(jī)作為上位機(jī)監(jiān)控器，選用組態(tài)王King View 6.55軟件，在上位機(jī)中進(jìn)行組態(tài)。實現(xiàn)了系統(tǒng)運行狀況的顯示、實時參數(shù)的數(shù)值呈現(xiàn)、歷史數(shù)據(jù)和報警信息的報表形式記錄以及重要參數(shù)的設(shè)置。配合PLC完成大廈暖通系統(tǒng)的自動控制。組態(tài)王監(jiān)控主畫面如圖4所示。

5 結(jié)束語

西門子S7-200 SMART PLC在該大廈暖通自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，使各被控量得到有效的監(jiān)控，實現(xiàn)了機(jī)組設(shè)備之間的有序投入切換，上位機(jī)組態(tài)畫面對相關(guān)參數(shù)實時監(jiān)控和記錄，以動態(tài)方式顯示大廈暖通系統(tǒng)運行狀態(tài)。該大廈暖通自控系統(tǒng)交付運行后能很好地滿足控制工藝要求，運行可靠。

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