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鼎實PROFIBUS遠程IO DS300B和PB-B-MODBUS總線橋在空調控制系統中的應用

鼎實PROFIBUS遠程IO DS300B和PB-B-MODBUS總線橋在空調控制系統中的應用

摘 要
        為了更好的提高用戶能源設備的工作效率和管理水平,相應國家節能減排的號召,鼎實公司針對這一需求,推出了PROFIBUS-DP控制系統。該系統運用PROFIBUS現場總線控制技術,使開利的HVAC設備、非開利的機電設備協調工作,提高了整個空調系統設備的使用性能及能源利用率,同時也大大提高了整個空調系統的管理水平。正是基于這樣的需求,采用了鼎實公司的DS300B系列PROFIBUS分布式IO和PB-B-MODBUS總線橋。

1、 自控系統的硬件選擇
        考慮到整個空調系統的應用場合以及控制信號的分布情況,所以考慮使用PROFIBUS現場總線技術。另外,需要對開利空調機組的運行參數等監控和控制信號集中到PLC中處理,在以前,這樣的需求是很難實現或者無法實現的。基于此采用了鼎實公司的PB-B-MODBUS總線橋。該總線橋可以把空調機組中的串口信號轉到PROFIBUS網絡中傳輸。

2、 總體控制要求及功能
        皇明樓宇中央空調控制系統的要求是要結合其自身太陽能產品,對整個樓宇的溫濕度進行有效控制,同時達到節能的目的。同時還要求對整個空調機組的參數進行實時監控和控制。說明如下:
(1)控制操作:
  在中心控制室能對被控設備進行在線實時控制,如啟停某一設備,調節某些模擬輸出量的大小,在線設置PLC的某些參數等。
(2)顯示功能:
  用圖形實時地顯示各現場被控設備的運行工況,以及各現場的狀態參數。
(3)數據管理:
  依據不同運行參數的變化快慢和重要程度,建立生產歷史數據庫,存儲生產原始數據,供統計分析使用。利用實時數據庫和歷史數據庫中的數據進行比較和分析,得出一些有用的經驗參數,為設備的檢修、故障等提供依據,并把一些必要的參數和結果顯示到實時畫面和報表中去。
(4)報警功能:
  當某一模擬量(如壓力、溫度等)測量值超過給定范圍或某一開關量(如電機啟停、閥門開關以及故障)發生變化時,可根據不同的需要發出不同等級的報警。
(5)打印功能:
  可以實現報表和圖形打印以及各種事件和報警實時打印。

3、系統構成及其流程介紹

(1)系統網絡構架:
        該系統采用了PROFIBUS現場總線技術,根據樓層以及工藝流程劃分,系統共設了1個主站、15個子站、1個操作員站。主站采用CPU315-2DP,子站采用北京鼎實公司DS300B系列分布式IO遠程模塊和PB-B-MODBUS總線橋,用于現場數據的采集和控制。其自控系統見下圖:

(2)流程介紹:
        根據本案例工藝流程和總平面布置,結合設備的位置和供配電范圍,按照控制對象的區域、設備數量,以就近采集和單元控制為劃分區域的原則,在地下一樓設立中控室。
a、空調機組的工作流程:如下圖所示
此空調控制系統的特點在于:引入了能源利用的優先級。
夏季工況能源利用優先級:太陽能→滯水層→電→天燃氣
冬季工況能源利用優先級:太陽能→滯水層→市政蒸汽→天燃氣

b、冷水機組的運行參數監控和控制:如下圖所示
運行參數監控和控制主要通過PB-B-MODBUS總線橋實現。

4、系統軟件
1)計算機操作系統采用Microsoft Windows 2000 Professional中文版操作系統。上位機監控軟件采用MCGS組態軟件來實現。
2)組態軟件實現了對整個系統的起停狀態、溫濕度、壓力等模擬量和開關量的采集和處理,并顯示在工作站的HMI上;對加工處理中的一些重要的物理量如各個泵的起停狀態、頻率、壓力、料位等都實時顯示在工作站的主界面上,便于調度員及時掌握系統的運行情況。
3)硬件的組態軟件使用 Step7  V5.4 SP2完成。

5、 結束語
  通過此方案,基本達到了預定的目標,實現了能源的有效利用和節約。其中應用北京鼎實公司DS300B系列分布式IO方案,使得工程成本大大降低,而且通過該系列IO特有的通信控制器 CC-PB-1.1 與擴展 IO模塊,實現了數據的高速、 冗余通訊,而且其自身帶有的診斷功能,使 PLC 主站實時監測每個 I/O 模塊的工作狀態及故障狀態,保證了整個系統安全可靠的運行。在保證工程質量的前提下大大降低了硬件成本。這里值得指出的是,由于使用PB-B-MODBUS總線橋模塊把冷水機組的通訊參數引入PLC主站系統,使得我們可以在總線系統中,方便地利用冷水機組的各個參數實現準確快速的監控和控制。最后由于軟硬件均采用模塊化結構,方便了工程技術人員的安裝、調試和維修。

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