現(xiàn)場總線C-CLINK和PLC的智能樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】現(xiàn)場總線C-CLINK和PLC的智能樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計近年來在不少城市中各種高層建筑不斷建起，建筑內(nèi)的各種設(shè)備品種多分布廣如何搞好這些設(shè)備的運(yùn)行管理，為客戶提供一個舒適的環(huán)境又能合理利用能源便于管理，降低運(yùn)行費(fèi)用是業(yè)主為關(guān)心的，因此不少大型建筑都設(shè)計了樓宇智能系統(tǒng)對樓宇中的設(shè)備開展集中管理。樓宇自動控制系統(tǒng)（BAS）其實質(zhì)就是現(xiàn)代計算機(jī)集散控制系統(tǒng)在現(xiàn)代化多功能建筑中的應(yīng)用，它將建筑內(nèi)的各種設(shè)備如配電設(shè)備，給排水設(shè)備，暖通設(shè)備等在各自的現(xiàn)場控制器控制下按預(yù)定的控制策略使各個系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，工作在狀態(tài)下，到達(dá)節(jié)能、舒適的效果。BA系統(tǒng)通常設(shè)有1至2個中央控制主站，在中央主站可以監(jiān)控各個被控設(shè)備的運(yùn)行情況和重要的運(yùn)行參數(shù)，記錄運(yùn)行狀態(tài)的歷史趨勢和設(shè)備的累計運(yùn)行時間、報警類型和次數(shù)等，為設(shè)備管理分析制定維修計劃提供可靠依據(jù)。目前國外不少的公司如美國HOneywell，JOHOSOH和西門子公司等都推出了一些專門樓宇智能控制系統(tǒng)。

這些系統(tǒng)雖然功能較強(qiáng)，但系統(tǒng)投資較大。我們針對樓宇控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用了基于三菱現(xiàn)場總線C-CLINK技術(shù)，用可編程控制器（PLC）組成的集散型控制系統(tǒng)，具有運(yùn)行可靠，修改控制軟件簡單，成本低等特點(diǎn)，中央站應(yīng)用亞控自動化軟件科技公司開發(fā)的組態(tài)王軟件，這是一種運(yùn)行在Windows95/NT上的組態(tài)軟件。具有多任務(wù)、多線程及良好的實時性，已運(yùn)用于電力、制冷、化工、機(jī)械制造、交通管理等多種工程領(lǐng)域，構(gòu)造有效的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。整套控制系統(tǒng)已成功地在**印刷廠新廠房中應(yīng)用，實踐證明該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，靈活，非常適合在一些中小規(guī)模的智能建筑樓宇自控系統(tǒng)中使用。

二，系統(tǒng)硬件構(gòu)成：

（一）CC-Link簡介

CC-Link是CONTROL&COMMUNICATIONLINK的簡稱，它通過簡單的三芯屏蔽線，提供156KBPS至10MBPS的通訊速率（視系統(tǒng)通訊距離而定），通訊距離可達(dá)1200M（156KBPS速率）。CC-Link網(wǎng)絡(luò)上可掛的各種模塊（包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O）以及子站控制器，可方便地組成各種類型的控制系統(tǒng)，并可大大簡化控制學(xué)系統(tǒng)的布線。

（二）三菱FX2n系列可編程控制器簡介

三菱FX2n系列可編程控制器具有體積小，運(yùn)行指令速度快（0.08us/基本指令）內(nèi)置8K步的RAM和時鐘，具有PID運(yùn)算指令，是FX系列中性能的，并且擁有模擬量控制、系統(tǒng)通訊的各種特殊用途組件，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。該系列PLC具有較強(qiáng)的通訊功能，可通過FX2n-CCL通訊模塊直接掛在CC-Link網(wǎng)絡(luò)上，組成集散控制系統(tǒng)，通過CC-Link網(wǎng)絡(luò)可與主站交換數(shù)據(jù)，通過主站PC機(jī)對整個系統(tǒng)開展集中管理監(jiān)視和控制。

（三）整個系統(tǒng)的框圖如圖：

三，系統(tǒng)功能和控制策略

（一）、供配電系統(tǒng)：

安全、可靠供電是智能建筑正常運(yùn)行的先決條件。本系統(tǒng)根據(jù)需要將電壓、電流、功率因數(shù)和頻率傳感器將電壓、電流信號等統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成4-20ma信號送至現(xiàn)場控制器的A/D轉(zhuǎn)換模塊讀入控制器，實現(xiàn)能量管理。如配電系統(tǒng)采用先進(jìn)的微機(jī)檢測空氣斷路器并能提供RS232或RS485通訊接口和通訊協(xié)議，可用PLC的專用模塊代替A/D轉(zhuǎn)換器獲取電量數(shù)據(jù)，以提高和實時性、降低成本。本系統(tǒng)還可并對重要回路開關(guān)開關(guān)狀態(tài)與變壓器的溫升情況開展檢測，監(jiān)視各種異常情況。

（二）、空調(diào)子系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)在建筑物中能源消耗，約占45%左右，樓宇自控系統(tǒng)在保證提供舒適環(huán)境的條件下盡量降低能耗。根據(jù)***地區(qū)凍夏季換季時間不定且時間較長的氣候條件，在冷凍機(jī)房設(shè)計了以PLC和液晶觸摸屏組成的智能操作臺，該操作臺省去了其他各種儀表盤，使盤面標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，節(jié)省布線。通過冷凍機(jī)房操作臺操作者可以直觀地監(jiān)視大樓內(nèi)各有關(guān)參數(shù)如各采樣點(diǎn)的溫度，室外溫濕度，各水池水位等，為操作者提供信息，并能在氣候不適合自控操作時，如換季時或設(shè)備檢修時切換至手動操作，還可以通過本操作臺對各個設(shè)備有關(guān)參數(shù)開展設(shè)置，使設(shè)備運(yùn)行在狀態(tài)。

本系統(tǒng)由冷凍機(jī)組、熱交換器和空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備三部分組成：

控制策略與功能

A.根據(jù)冷凍機(jī)組運(yùn)行要求對冷卻水泵、空調(diào)水循環(huán)泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)及冷凍機(jī)組啟動停止順序開展全自動、半自動和手動開展邏輯控制。

B.根據(jù)空調(diào)供回水溫差和空調(diào)水流量計算即時的系統(tǒng)制冷或制熱量，實時顯示系統(tǒng)負(fù)荷率，為冷凍機(jī)組、熱交換器半自動或全自動的啟停和臺數(shù)控制提供依據(jù)。

C.本系統(tǒng)通過檢測空調(diào)供回水壓差并與設(shè)定值比較開展PID運(yùn)算來調(diào)節(jié)旁通閥以實現(xiàn)水系統(tǒng)流量恒定。

D.通過檢測冷卻水的溫度來控制冷卻風(fēng)機(jī)的啟停和臺數(shù)控制，以保證冷水機(jī)組冷媒壓力在一定的范圍內(nèi)，并可到達(dá)節(jié)能的目的。

E.空調(diào)系統(tǒng)末端由空調(diào)機(jī)和分散的風(fēng)機(jī)盤管組成?？照{(diào)機(jī)為現(xiàn)場申請或由時間程序控制開關(guān)，并根據(jù)印刷車間工藝要求的室溫采用PID算法控制空調(diào)機(jī)水閥開度；空調(diào)機(jī)組運(yùn)行時間可根據(jù)季節(jié)程序設(shè)定。還可實現(xiàn)空調(diào)機(jī)累計運(yùn)行時間；空氣濾網(wǎng)淤塞報警；夜間換風(fēng)和防凍運(yùn)行等功能。

F.對各車間的空調(diào)機(jī)所消耗的冷量或熱量開展計量。冷量或熱量的計量公式為E=△t*Q，這里△t為空調(diào)供回水溫差，Q為空調(diào)機(jī)的流量累計值?？紤]到流量傳感器成本較高，我們采用了大口徑脈沖水表來測量流量，在正常流量時其測量誤差小于5%，已能滿足工廠成本核算的要求。

G.冬季運(yùn)行時，臺數(shù)控制按冬季程序執(zhí)行，同時熱交換器蒸汽閥與空調(diào)水泵連動，其余功能同夏季。

（三）、鍋爐和給排水控制子系統(tǒng)：

本子系統(tǒng)對鍋爐運(yùn)行情況開展監(jiān)測，對鍋爐的輔機(jī)開展控制，對生活水箱、消防水箱、集水坑的水位開展監(jiān)測，高低水位報警；進(jìn)水量檢測，并根據(jù)設(shè)定值對相應(yīng)水泵開展自動啟?？刂?，也可由BA中心遙控或現(xiàn)場手動控制。

控制策略和功能

A.本系統(tǒng)對燃油鍋爐的運(yùn)行參數(shù)，如蒸汽壓力、溫度、鍋爐水位、煙道溫度等開展監(jiān)測，；對鍋爐系統(tǒng)的輔助設(shè)備包括：給水泵、除氧泵、油泵、日用油箱油位和溫度、大油箱油位、溫度，各水箱水位等都通過現(xiàn)場智能操作臺開展監(jiān)控，通過操作臺也可設(shè)置運(yùn)行參數(shù)。

B.對各水箱液位連續(xù)變化在BA中心屏幕上動態(tài)顯示，并根據(jù)生活水箱水位控制相應(yīng)水泵。

C.根據(jù)污水池水位控制污水泵的啟停。在現(xiàn)場監(jiān)控站和主站上顯示，通過軟件判斷污水泵的狀態(tài)/故障和啟/停水泵。

D.根據(jù)脈沖水表計量工廠日、月度用水量，供大樓管理系統(tǒng)作能耗依據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)不正常用水量的情況。

E.提供應(yīng)排水系統(tǒng)設(shè)備累計運(yùn)行時間，設(shè)備狀態(tài)，制定設(shè)備保養(yǎng)維修計劃和水池清洗計劃。

（四）、照明控制子系統(tǒng)：

照明系統(tǒng)點(diǎn)多面廣，在智能建筑中僅次于空調(diào)系統(tǒng)。能有效加以控制節(jié)能意義較大。

控制策略和功能

A.公共照明按時間自動開關(guān)，在關(guān)燈時間內(nèi)，可手動申請開燈。

B.節(jié)日、泛光照明可在任意時間內(nèi)定時開關(guān)，也可手動開燈后定時關(guān)燈。

C.可與保安服務(wù)系統(tǒng)聯(lián)動，當(dāng)保安系統(tǒng)偵得非法入侵時開啟相應(yīng)區(qū)域照明，以利于攝像及掌握入侵者情況。

四、系統(tǒng)軟件部分

由于樓宇控制系統(tǒng)中控制點(diǎn)數(shù)較多，為提高編程的效率，詳細(xì)制定PLC內(nèi)部元件的用途很重要，我們根據(jù)實際被控設(shè)備制定了如下PLC內(nèi)部參數(shù)表（部分）

2FPLC32CCL設(shè)置站號（StationNo：）13~16占用4站

主站RWr（從站至主站）地址范圍：310H~31FH共16點(diǎn)

主站RWw（主站至從站）地址范圍：210H~21FH共16點(diǎn)

主站RX（從站至主站）地址范圍：F8H~FFH共112點(diǎn)

主站RY（主站至從站）地址范圍：178H~17FH共112點(diǎn)

依據(jù)上述詳細(xì)的內(nèi)部參