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鼎实PROFIBUS远程IO DS300B和PB-B-MODBUS总线桥在空调控制系统中的应用

鼎实PROFIBUS远程IO DS300B和PB-B-MODBUS总线桥在空调控制系统中的应用

摘 要
        为了更好的提高用户能源设备的工作效率和管理水平,相应国家节能减排的号召,鼎实公司针对这一需求,推出了PROFIBUS-DP控制系统。该系统运用PROFIBUS现场总线控制技术,使开利的HVAC设备、非开利的机电设备协调工作,提高了整个空调系统设备的使用性能及能源利用率,同时也大大提高了整个空调系统的管理水平。正是基于这样的需求,采用了鼎实公司的DS300B系列PROFIBUS分布式IO和PB-B-MODBUS总线桥。

1、 自控系统的硬件选择
        考虑到整个空调系统的应用场合以及控制信号的分布情况,所以考虑使用PROFIBUS现场总线技术。另外,需要对开利空调机组的运行参数等监控和控制信号集中到PLC中处理,在以前,这样的需求是很难实现或者无法实现的。基于此采用了鼎实公司的PB-B-MODBUS总线桥。该总线桥可以把空调机组中的串口信号转到PROFIBUS网络中传输。

2、 总体控制要求及功能
        皇明楼宇中央空调控制系统的要求是要结合其自身太阳能产品,对整个楼宇的温湿度进行有效控制,同时达到节能的目的。同时还要求对整个空调机组的参数进行实时监控和控制。说明如下:
(1)控制操作:
  在中心控制室能对被控设备进行在线实时控制,如启停某一设备,调节某些模拟输出量的大小,在线设置PLC的某些参数等。
(2)显示功能:
  用图形实时地显示各现场被控设备的运行工况,以及各现场的状态参数。
(3)数据管理:
  依据不同运行参数的变化快慢和重要程度,建立生产历史数据库,存储生产原始数据,供统计分析使用。利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析,得出一些有用的经验参数,为设备的检修、故障等提供依据,并把一些必要的参数和结果显示到实时画面和报表中去。
(4)报警功能:
  当某一模拟量(如压力、温度等)测量值超过给定范围或某一开关量(如电机启停、阀门开关以及故障)发生变化时,可根据不同的需要发出不同等级的报警。
(5)打印功能:
  可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警实时打印。

3、系统构成及其流程介绍

(1)系统网络构架:
        该系统采用了PROFIBUS现场总线技术,根据楼层以及工艺流程划分,系统共设了1个主站、15个子站、1个操作员站。主站采用CPU315-2DP,子站采用北京鼎实公司DS300B系列分布式IO远程模块和PB-B-MODBUS总线桥,用于现场数据的采集和控制。其自控系统见下图:

(2)流程介绍:
        根据本案例工艺流程和总平面布置,结合设备的位置和供配电范围,按照控制对象的区域、设备数量,以就近采集和单元控制为划分区域的原则,在地下一楼设立中控室。
a、空调机组的工作流程:如下图所示
此空调控制系统的特点在于:引入了能源利用的优先级。
夏季工况能源利用优先级:太阳能→滞水层→电→天燃气
冬季工况能源利用优先级:太阳能→滞水层→市政蒸汽→天燃气

b、冷水机组的运行参数监控和控制:如下图所示
运行参数监控和控制主要通过PB-B-MODBUS总线桥实现。

4、系统软件
1)计算机操作系统采用Microsoft Windows 2000 Professional中文版操作系统。上位机监控软件采用MCGS组态软件来实现。
2)组态软件实现了对整个系统的起停状态、温湿度、压力等模拟量和开关量的采集和处理,并显示在工作站的HMI上;对加工处理中的一些重要的物理量如各个泵的起停状态、频率、压力、料位等都实时显示在工作站的主界面上,便于调度员及时掌握系统的运行情况。
3)硬件的组态软件使用 Step7  V5.4 SP2完成。

5、 结束语
  通过此方案,基本达到了预定的目标,实现了能源的有效利用和节约。其中应用北京鼎实公司DS300B系列分布式IO方案,使得工程成本大大降低,而且通过该系列IO特有的通信控制器 CC-PB-1.1 与扩展 IO模块,实现了数据的高速、 冗余通讯,而且其自身带有的诊断功能,使 PLC 主站实时监测每个 I/O 模块的工作状态及故障状态,保证了整个系统安全可靠的运行。在保证工程质量的前提下大大降低了硬件成本。这里值得指出的是,由于使用PB-B-MODBUS总线桥模块把冷水机组的通讯参数引入PLC主站系统,使得我们可以在总线系统中,方便地利用冷水机组的各个参数实现准确快速的监控和控制。最后由于软硬件均采用模块化结构,方便了工程技术人员的安装、调试和维修。

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