plc在区域供冷自控系统中的应用及分析

二、控制系统构成

　　1、控制设备选型

　　单体建筑空调机房设备少、控制简单，关键是必须具备计费和独立控制功能。因此，从性价比及控制要求上我们选择了德国西门子s7-200系列plc进行自动控制。其主要有四个方面的优点：

　　1、 性价比最优

　　单体建筑空调机房受控制设备少、控制点数少、工艺简单，采用低端plc自由组合i/o模块，独立编程控制，灵活便捷，相对ddc系统投资少。西门子plc在全球有良好的可信度，其低端产品s7-200系列plc具有精度高、可靠性高、编程灵活、性能优越、价格低廉等优点，且在全球有着极高的市场占有率。

　　2 能够独立编程控制

　　在广州大学城区域供冷系统profibus-dp网络中，选择et200m分布式i/o，配置有源背板总线，在主站cpu上统一编程，可靠性更高。从站i/o点不影响整个系统运行，各从站间相互独立。从站不能采用et200m分布式i/o，而必须采用cpu+i/o模块。根据工艺要求，末端单体建筑空调机房必须具备独立冷热量计费、控制功能。冷热量计费要求plc采样精度高。s7-200plc扫描周期十几毫秒，对温度的分辨率为1/212℃，对流量的分辨率为1/215m3/h，高精度配置可以使计费精度达0.2%。每个机房的设备数量不一致，控制程序不完全相同，在cpu上可以任意编程。因此采用s7-200plc能够满足系统控制要求。

　　3 通讯功能

　　与其它plc一样，s7-200配置相应的通讯模块可以与profibus-dp网络通讯，也可以与工业以太网通讯，同时cpu上的编程口支持自由通讯协议，可以与变频器通讯。广州大学城末端控制系统采用profibus-dp网络。profibus-dp网络是西门子公司推出的世界应用最广泛、最经典的总线方式。最大通讯速率达12mbps，主站cpu访问每个从站cpu并监控从站。主站cpu通过工业以太网接受控制室操作员站监控，形成一个完整的监控网络。

　　4 扩展功能

　　s7-200plc最多可以带8个扩展模块，可以扩充控制点。配cp231模块可以与工业以太网通讯，同时cpu上的编程口支持自由通讯协议，可以与变频器通讯。

　　2、系统硬件配置及网络结构

　　控制系统硬件配置

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

　　冷站内的操作站：工控机（pⅳ2.4g 21’纯平彩显）

　　以太网卡：cp1613

　　交换机：osm-itp62

　　主站cpu：cpu414-2dp（图中s7-412-2dp即表示cpu412-2dp，其从站只有40个）

　　以太网接口：cp443-1

　　扩展dp接口：cp443-5（扩展型）

　　光电链路器：olm/g11-1300（主站plc出口）、olm/g12-1300

　　系统监控网络结构

　　控制级采用tcp/ip协议，工业以太网，网络波特率为10/100mbps，采用光纤进行通讯，现场级采用现场总线profibus-dp，总线传输介质为通讯电缆和光缆，网络波特率为19.2kbps。拓朴结构如下：

　　拓朴结构

　　二、三、四冷站各设一套主站plc（cpu414-2dp），上图为广州大学城四号冷站末端控制系统的网络结构图，二、三号冷站的网络结构与上图相似，只是profibus-dp网段数量和从站数量不一样。以四号冷站末端控制系统方案进行分析，根据各单体的位置，按近原则组网，采用光缆介质和profibus专用电缆介质，选用s7-400 cpu414-2 dp可编程控制器作主站，s7-200plc作从站来完成整个控制系统网络的组建，具体方案如下：

　　各冷站plc、操作员站以及其它控制器和服务器工作在工业以太网上，服务器读写三个冷站的主站plc。作为收费系统和监控各单体建筑机房的人机界面，各冷站的操作员站只读写对应主站plc 。

　　根据西门子高端产品通讯技术参数，一个cpu414-2dp可以有至少4个最多10个profibus-dp网段，一个dp网段最多不超过96个从站，一个olm可以作一条profibus-dp总线，该总线最多不超过32个从站，但实际组网时会考虑到cpu的过程映象i/o点数量的最大允许值和cpu通讯的i/o点数量以及设计余量来分配网段的从站数量。根据一条profibus-dp总线要求和地域分布以及设计余量来分配一条profibus-dp总线的从站数量，从而实现主站plc（s7-400）对各单体建筑空调机房的监控。利用cpu224处理模拟量功能较强、精度较高的特点，通过扩展模拟量ai/ao模块，完成温度、流量、压差和调节阀门的控制；通过扩展数字量di/do模块，完成单体建筑空调机房水泵、压差开关、电动蝶阀等设备的监控。