PLC在智能樓宇中的應(yīng)用研究

李曉燕

（阿克蘇地區(qū)中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校機(jī)電工程系，新疆 阿克蘇 843000）

1 總體設(shè)計(jì)思想

1.1 智能大廈

所謂的智能大廈就是通過現(xiàn)代智能技術(shù)使大廈內(nèi)的照明、空調(diào)、電力供應(yīng)、防災(zāi)防盜等系統(tǒng)進(jìn)行相互協(xié)作。有研究人員認(rèn)為，智能大廈的四個(gè)基本要素，即結(jié)構(gòu)、服務(wù)、運(yùn)營以及系統(tǒng)之間能夠產(chǎn)生聯(lián)系，以達(dá)到最佳的組合，從而使大廈的使用效率及合理性得到提升。智能大廈應(yīng)該配置有樓宇及辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、建筑環(huán)境系統(tǒng)以及先進(jìn)的通信系統(tǒng)。目前，智能大廈已經(jīng)成為了我國建筑行業(yè)中一個(gè)新的增長點(diǎn)，智能化工程在建筑工程總投資中的占比不斷提高，智能建筑企業(yè)的數(shù)量與產(chǎn)品供應(yīng)商的數(shù)量也在不斷增多，促進(jìn)了我國智能建筑行業(yè)的發(fā)展。

1.2 樓宇自動(dòng)化

樓宇自動(dòng)化是一個(gè)與智能大廈相伴而生的概念，其所要實(shí)現(xiàn)的是樓宇的給排水、空調(diào)、電力供應(yīng)、綜合保安、照明、電梯以及消防等各個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。樓宇的自動(dòng)化控制是以計(jì)算機(jī)集散控制為支撐，借助于分散控制器、上位計(jì)算機(jī)等將樓宇各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分散控制、集中管理。在樓宇自動(dòng)化控制中，PLC技術(shù)是一項(xiàng)重要的技術(shù)。PLC是可編程控制器的英文縮寫，主要是為了在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。與其他的技術(shù)相比，其受到的外界環(huán)境干擾更小，而且也更為成熟，在樓宇的自動(dòng)化和智能化中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.3 總體設(shè)計(jì)

智能樓宇的建筑設(shè)備可以通過PLC來進(jìn)行集中管理，使各個(gè)設(shè)備能夠根據(jù)人的意愿以及現(xiàn)場環(huán)境等進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行，從而在管理上減少大量的人力投入，使得建筑設(shè)備的運(yùn)行更加可靠，降低安裝、運(yùn)行成本。

利用PLC構(gòu)建智能樓宇系統(tǒng)需要根據(jù)建筑物的具體規(guī)模進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。許多現(xiàn)代高層建筑的規(guī)模大，包含著多個(gè)復(fù)雜的子系統(tǒng)，因此通常需要以組網(wǎng)的形式來進(jìn)行管理。除了需要有多個(gè)PLC主站構(gòu)成DH+網(wǎng)絡(luò)以外，還需要設(shè)立多個(gè)RIO站構(gòu)成RIO網(wǎng)絡(luò)，設(shè)立多個(gè)FIO分站構(gòu)成RIO網(wǎng)絡(luò)。

2 設(shè)備功能設(shè)計(jì)

2.1 變配電系統(tǒng)

在智能樓宇中，電力供應(yīng)是一個(gè)重要的組成部分，是智能大廈運(yùn)行的能源基礎(chǔ)。因此，構(gòu)建更加智能化的變配電系統(tǒng)對于智能樓宇的建設(shè)尤為重要。構(gòu)建基于PLC的自動(dòng)控制變配電系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)定的工況進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)樓宇電力供應(yīng)和調(diào)配的自動(dòng)化控制。一般來說，變配電系統(tǒng)的控制點(diǎn)數(shù)通常比較集中，所以從控制上來看其基本不參與控制，只需進(jìn)行合閘監(jiān)控。因此，在硬件上可以不設(shè)立主站，只需通過FIO模塊構(gòu)建起遠(yuǎn)程IO站即可，從而達(dá)到降低建設(shè)成本的目的。

2.2 給排水系統(tǒng)

在智能樓宇中，給排水的自動(dòng)化控制是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。消防上水、生活給水、建筑排水等是給排水系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分?；赑LC組建樓宇的給排水系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)生活給水、消防給水等的智能化控制。針對給水系統(tǒng)，可以通過PLC與變頻器來監(jiān)控給水網(wǎng)的水壓，從而達(dá)到恒壓供水的目的。利用壓力傳感器可以收集給水網(wǎng)的水壓數(shù)據(jù)，然后把壓力信號傳遞給PLC，PLC就可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的壓力值給變頻泵傳輸工作信號，實(shí)現(xiàn)對于變頻泵的啟動(dòng)、暫停、運(yùn)行轉(zhuǎn)速的控制，以達(dá)到給水系統(tǒng)的智能控制。排水系統(tǒng)可以通過監(jiān)測污水池的水深，通過PLC來控制排水泵的工作狀態(tài)，達(dá)到排水系統(tǒng)智能控制的目的。

2.3 暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)

對于現(xiàn)代建筑而言，暖通工程是不可或缺的組成部分，因此，暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)是智能樓宇中的一個(gè)重要子系統(tǒng)。暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)需要對系統(tǒng)內(nèi)的新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組以及相關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器等設(shè)備進(jìn)行控制。暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)涉及的設(shè)備數(shù)量眾多，整個(gè)子系統(tǒng)比較復(fù)雜。該子系統(tǒng)應(yīng)該包含空調(diào)機(jī)組和新風(fēng)機(jī)組的智能控制?？照{(diào)機(jī)組的智能控制應(yīng)該涵蓋七個(gè)組成部分：一是啟?？刂疲梢酝ㄟ^上位機(jī)設(shè)定時(shí)間表，讓機(jī)組可以根據(jù)時(shí)間表定時(shí)進(jìn)行啟停，還提供強(qiáng)制啟停的功能，同時(shí)還需要進(jìn)行啟停次數(shù)、運(yùn)行時(shí)間的累計(jì)。二是風(fēng)機(jī)的控制，風(fēng)機(jī)的啟停主要由機(jī)組的啟停狀態(tài)決定，同時(shí)也提供強(qiáng)制和手動(dòng)啟停的控制功能，在出現(xiàn)故障的時(shí)候還應(yīng)該具有報(bào)警功能。三是溫度的控制，其智能控制主要通過將回風(fēng)的溫度與PLC設(shè)定的溫度定值進(jìn)行對比，當(dāng)出現(xiàn)偏差時(shí)就可以根據(jù)設(shè)定值來控制電動(dòng)水閥，從而對于電動(dòng)水閥的熱水和冷水閥門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而維持回風(fēng)溫度。四是濕度的控制，在回風(fēng)濕度出現(xiàn)變化時(shí)，如果其低于或高于設(shè)定值時(shí)，就可以控制加濕閥的工作狀態(tài)，使其處于開啟狀態(tài)給空氣加濕，處于停止?fàn)顟B(tài)停止加濕，讓濕度恢復(fù)正常。五是新風(fēng)閥與回風(fēng)閥的控制，在冬季和夏季控制新風(fēng)閥開度在最小，回風(fēng)閥開度為最大，達(dá)到節(jié)能的目的。六是聯(lián)鎖控制，其主要針對的是水閥、低溫?cái)嗦菲?、新風(fēng)閥及回風(fēng)閥、風(fēng)機(jī)的聯(lián)鎖控制。七是報(bào)警功能，如果監(jiān)測到出現(xiàn)風(fēng)機(jī)故障、過濾網(wǎng)堵塞以及低溫?cái)嗦饭收系染瓦M(jìn)行報(bào)警。

2.4 冷熱源系統(tǒng)

冷熱源系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中是能源消耗的大戶，智能樓宇的建設(shè)不僅要給人們的生活提供更大的便利，同樣還要實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源消耗的目標(biāo)，基于PLC構(gòu)建冷熱源系統(tǒng)，可以使整個(gè)系統(tǒng)在最優(yōu)的方案下高效、自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，使建筑環(huán)境處在一個(gè)最合適的狀態(tài)下。同時(shí)還能減少不必要的能源消耗，在兼顧人們生活需要的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)?；赑LC的冷熱源系統(tǒng)智能控制，主要是以供回水溫度為依據(jù)，進(jìn)行焓值控制，并且還擁有設(shè)備監(jiān)控的功能，在系統(tǒng)中的設(shè)備出現(xiàn)故障后及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

2.5 照明調(diào)光系統(tǒng)

傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)自動(dòng)控制大多時(shí)候是通過聲音來實(shí)現(xiàn)的，這顯然已經(jīng)無法滿足樓宇智能化的要求?，F(xiàn)代智能樓宇需要有一套能夠同時(shí)滿足感官、燈具壽命以及節(jié)能三種需求的照明調(diào)光系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該能夠進(jìn)行連續(xù)調(diào)光，能夠以環(huán)境光線的強(qiáng)弱來進(jìn)行恒照度的控制，能夠根據(jù)時(shí)間來進(jìn)行燈具照度的調(diào)節(jié)?；赑LC的照明調(diào)光系統(tǒng)，需要首先進(jìn)行各個(gè)回路的改造，同時(shí)接入各種傳感器，并且給系統(tǒng)設(shè)置多種燈具控制方案。通過PLC的開關(guān)邏輯控制、模擬量控制、數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)等功能，實(shí)現(xiàn)照明調(diào)光系統(tǒng)開關(guān)的智能化控制。利用PLC可以使照明調(diào)光系統(tǒng)能夠通過淡入淡出方式來進(jìn)行調(diào)光控制，從而達(dá)到保護(hù)燈具，延長燈具壽命的目的。同時(shí)，PLC還可以根據(jù)事先設(shè)定的照明時(shí)間表，或者是光照強(qiáng)度對于照明調(diào)光系統(tǒng)中的開關(guān)進(jìn)行控制。

3 軟件設(shè)計(jì)

目前，市面上存在不同的PLC生產(chǎn)廠商，不同產(chǎn)商的PLC程序設(shè)計(jì)需要在不同的開發(fā)平臺上進(jìn)行。例如，羅克韋爾公司生產(chǎn)的PLC就需要利用RSLOGIX500軟件進(jìn)行編程，需要通過RSVIEW32進(jìn)行上位機(jī)界面的開發(fā)和設(shè)計(jì)。在軟件開發(fā)中，我們需要構(gòu)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，作為連接PLC信號與窗口構(gòu)件動(dòng)畫的數(shù)據(jù)中心，在構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的過程中，需要根據(jù)數(shù)據(jù)類型來進(jìn)行數(shù)據(jù)對象屬性的設(shè)置。然后設(shè)置系統(tǒng)的界面，建立用于監(jiān)控顯示的窗口，設(shè)置窗口的參數(shù)。在監(jiān)控窗口中可以顯示各個(gè)構(gòu)件的狀態(tài)變化，通過從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中讀取對應(yīng)的數(shù)據(jù)，將其顯示出來，直觀地反應(yīng)各個(gè)建筑設(shè)備的運(yùn)行狀況。

4 結(jié)語

總之，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能化是未來社會(huì)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢。大型建筑物作為人們生產(chǎn)和生活的重要場所，其自動(dòng)化水平和智能化程度的提高至關(guān)重要。智能樓宇無疑是對于人們生產(chǎn)和生活的場所進(jìn)行智能控制的重要體現(xiàn)，成為房屋建筑中的一個(gè)熱門領(lǐng)域。PLC作為一種在工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化控制中應(yīng)用廣泛的電子裝置，其性能好、功能強(qiáng)大，在樓宇智能化中具有巨大的應(yīng)用潛力。