plc在區(qū)域供冷自控系統(tǒng)中的應用及分析

二、控制系統(tǒng)構成

　　1、控制設備選型

　　單體建筑空調機房設備少、控制簡單，關鍵是必須具備計費和獨立控制功能。因此，從性價比及控制要求上我們選擇了德國西門子s7-200系列plc進行自動控制。其主要有四個方面的優(yōu)點：

　　1、 性價比 優(yōu)

　　單體建筑空調機房受控制設備少、控制點數(shù)少、工藝簡單，采用低端plc自由組合i/o模塊，獨立編程控制，靈活便捷，相對ddc系統(tǒng)投資少。西門子plc在全球有良好的可信度，其低端產(chǎn)品s7-200系列plc具有精度高、可靠性高、編程靈活、性能優(yōu)越、價格低廉等優(yōu)點，且在全球有著極高的市場占有率。

　　2 能夠獨立編程控制

　　在廣州大學城區(qū)域供冷系統(tǒng)profibus-dp網(wǎng)絡中，選擇et200m分布式i/o，配置有源背板總線，在主站cpu上統(tǒng)一編程，可靠性更高。從站i/o點不影響整個系統(tǒng)運行，各從站間相互獨立。從站不能采用et200m分布式i/o，而必須采用cpu+i/o模塊。根據(jù)工藝要求，末端單體建筑空調機房必須具備獨立冷熱量計費、控制功能。冷熱量計費要求plc采樣精度高。s7-200plc掃描周期十幾毫秒，對溫度的分辨率為1/212℃，對流量的分辨率為1/215m3/h，高精度配置可以使計費精度達0.2%。每個機房的設備數(shù)量不一致，控制程序不完全相同，在cpu上可以任意編程。因此采用s7-200plc能夠滿足系統(tǒng)控制要求。

　　3 通訊功能

　　與其它plc一樣，s7-200配置相應的通訊模塊可以與profibus-dp網(wǎng)絡通訊，也可以與工業(yè)以太網(wǎng)通訊，同時cpu上的編程口支持自由通訊協(xié)議，可以與變頻器通訊。廣州大學城末端控制系統(tǒng)采用profibus-dp網(wǎng)絡。profibus-dp網(wǎng)絡是西門子公司推出的世界應用 廣泛、 經(jīng)典的總線方式。 大通訊速率達12mbps，主站cpu訪問每個從站cpu并監(jiān)控從站。主站cpu通過工業(yè)以太網(wǎng)接受控制室操作員站監(jiān)控，形成一個完整的監(jiān)控網(wǎng)絡。

　　4 擴展功能

　　s7-200plc 多可以帶8個擴展模塊，可以擴充控制點。配cp231模塊可以與工業(yè)以太網(wǎng)通訊，同時cpu上的編程口支持自由通訊協(xié)議，可以與變頻器通訊。

　　2、系統(tǒng)硬件配置及網(wǎng)絡結構

　　控制系統(tǒng)硬件配置

　　末端控制plc：s7-200（cpu224、em231 rtd、em235、em277）

　　冷站內的操作站：工控機（pⅳ2.4g 21’純平彩顯）

　　以太網(wǎng)卡：cp1613

　　交換機：osm-itp62

　　主站cpu：cpu414-2dp（圖中s7-412-2dp即表示cpu412-2dp，其從站只有40個）

　　以太網(wǎng)接口：cp443-1

　　擴展dp接口：cp443-5（擴展型）

　　光電鏈路器：olm/g11-1300（主站plc出口）、olm/g12-1300

　　系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡結構

　　控制級采用tcp/ip協(xié)議，工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡波特率為10/100mbps，采用光纖進行通訊，現(xiàn)場級采用現(xiàn)場總線profibus-dp，總線傳輸介質為通訊電纜和光纜，網(wǎng)絡波特率為19.2kbps。拓樸結構如下：

　　拓樸結構

　　二、三、四冷站各設一套主站plc（cpu414-2dp），上圖為廣州大學城四號冷站末端控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構圖，二、三號冷站的網(wǎng)絡結構與上圖相似，只是profibus-dp網(wǎng)段數(shù)量和從站數(shù)量不一樣。以四號冷站末端控制系統(tǒng)方案進行分析，根據(jù)各單體的位置，按近原則組網(wǎng)，采用光纜介質和profibus專用電纜介質，選用s7-400 cpu414-2 dp可編程控制器作主站，s7-200plc作從站來完成整個控制系統(tǒng)網(wǎng)絡的組建，具體方案如下：

　　各冷站plc、操作員站以及其它控制器和服務器工作在工業(yè)以太網(wǎng)上，服務器讀寫三個冷站的主站plc。作為收費系統(tǒng)和監(jiān)控各單體建筑機房的人機界面，各冷站的操作員站只讀寫對應主站plc 。

　　根據(jù)西門子高端產(chǎn)品通訊技術參數(shù)，一個cpu414-2dp可以有至少4個 多10個profibus-dp網(wǎng)段，一個dp網(wǎng)段 多不超過96個從站，一個olm可以作一條profibus-dp總線，該總線 多不超過32個從站，但實際組網(wǎng)時會考慮到cpu的過程映象i/o點數(shù)量的 大允許值和cpu通訊的i/o點數(shù)量以及設計余量來分配網(wǎng)段的從站數(shù)量。根據(jù)一條profibus-dp總線要求和地域分布以及設計余量來分配一條profibus-dp總線的從站數(shù)量，從而實現(xiàn)主站plc（s7-400）對各單體建筑空調機房的監(jiān)控。利用cpu224處理模擬量功能較強、精度較高的特點，通過擴展模擬量ai/ao模塊，完成溫度、流量、壓差和調節(jié)閥門的控制；通過擴展數(shù)字量di/do模塊，完成單體建筑空調機房水泵、壓差開關、電動蝶閥等設備的監(jiān)控。