無線通信與PLC控制在換熱站控制系統中的應用

李俊仕

（包頭職業技術學院 電氣工程系，內蒙古 包頭 014030）

無線通信與PLC控制在換熱站控制系統中的應用

李俊仕

（包頭職業技術學院 電氣工程系，內蒙古 包頭 014030）

系統以PLC控制、支持無線通信的觸摸屏與遠程上位機共同實現，使控制和監控達到不受空間和時間的限制，大大提高了系統的實用性和高效性。

無線通信；PLC；觸摸屏；自動化；無人值守式；換熱站

無人值守換熱站自動化控制系統在集中供熱行業中的應用越來越廣泛，而太平西街換熱站就是這樣一個站點。它是內蒙古北方重工業集團動力能源分公司在薩拉齊舊城采暖改造工程中的一個新建站房，該控制系統采用支持無線通信觸摸屏與PLC通信來控制系統的運行和監控，實現無人值守式的管理模式。

1 系統組成

（1）控制要求。換熱站內二次網循環水經過板式換熱器與來自電廠的一次網循環水進行換熱。二次網循環水經過分水器到達用戶管道，由集水器回到換熱站。①二次網供水水溫閉環控制。二次網供水管道上溫度傳感器將溫度信號傳輸到PLC中，PLC將其與二次網供水條件設定溫度進行比對，用這兩個溫度參數參與PID控制，用PID輸出的信號控制電動調節閥的開度。從溫度采集至電動調節閥開度控制形成一個閉環控制。②二次網循環水定壓補水控制。采用定壓補水控制，即采集二次網回水管壓力，當回水管網壓力偏離給定壓力值時，PLC給變頻器信號發生對應的改變，變頻器控制補水泵，使其迅速達到壓力給定值，維持壓力恒定。從而實現恒壓控制。

（2）系統工作原理及組成。本換熱站控制系統采用“和利時”LK系列PLC模塊為控制核心，操作和監控采用“和利時”HT7000系列的HT7700T 7寸彩色觸摸屏。控制柜采用GGD型，柜內配置為仿位圖柜配置，模塊布置緊固合理，接線規范有序。無線通信模塊采用西安達泰電子公司的工業級PLC專用無線模塊DTD433M。該模塊提供了透明的RS-232/RS-485接口，無線可靠傳輸距離達到3公里以上，所以也可以稱作遠距離無線485模塊。而且，它也適合于點對多點而且分散不便于挖溝布線等應用場合，不需要編寫程序，不需要布線。在系統中，無線模塊DTD433與PLC、觸摸屏、上位機采用RS485接口、MODBUS協議連接實現無線網絡遠程監控。

2 系統硬件設計

由于控制系統對壓力、溫度、電流、電壓、變頻器頻率等模擬量的采集數量較多，西門子S7-200系列小型PLC和“和利時”LM系列小型PLC由于模擬量擴展能力有限，均不能滿足要求，只能選擇中大型PLC，而“和利時”中大型LK系列PLC在價格和售后服務上均較其他中大型PLC有一定的優勢，固換熱站自動控制系統選擇“和利時”LK系列PLC。它具有高速CPU配置工業級處理器，擁有納秒級（13ns）的處理速度、非常高的可靠性、強大的網絡通信能力、多機互聯，實現數據共享以及易用、易維護性。主控系統硬件配置：CPU：LK202,開關量輸入模塊：LK610，開關量輸出模塊：LK710,模擬量輸入模塊：LK411，模擬量輸出模塊：LK511,溫度采集模塊：LK430，電源模塊：LK910。

3 系統軟件設計

（1）PLC軟件設計及其他主要功能。本系統采用“和利時”LK系列PLC的配套編程軟件“和利時”PowerPro V4.3進行PLC程序的編制、測試、調試。它基于Windows環境，符合IEC61131-3國際標準，具有離線仿真和在線調試功能，用戶可在程序試運行之前測試邏輯的正確與否，極大地方便了程序的調試。根據工藝及控制要求和主、子程序的編程原則，系統的控制程序主要完成以下幾大功能：換熱站自動化系統的運行；電動調節閥控制；板式換熱器上電動閥的控制；與無紙記錄儀的串口通訊；幾種溫度調節工作方式的選擇； VPN網絡的通訊（它是電信運行商的一種通訊運營服務項目，用于PLC與遠程上位機的通訊）。

圖1 觸摸屏系統控制主界面

（2）系統監控畫面。“和利時”HT7700T觸摸屏人機界面設計采用的是HollyView6.53。該軟件提供各種功能控件，使用戶可以根據設計者的思路自由設計畫面，布置按鈕、圖形和數字等實現顯示狀態監視、實時報警、數字輸入和控制功能。①觸摸屏監控。觸摸屏控制主界面如圖1所示，其中包括室外溫度；一次網供水的壓力、溫度、流量、電動調節閥的開度；1～4#電動閥的開關狀態；一次網回水壓力、流量、溫度；二次網供回水壓力、溫度；1～3#循環泵的啟停狀態；1、2#變頻補水泵的頻率；補水箱液位。除了上述控制畫面以外，還有“設備控制”、“參數設定”、“實時曲線”和“報警記錄”等控制畫面。②遠程上位機控制界面。圖2為太平西街換熱站的上位機主界面，在圖的左上角顯示的是室外溫度值，在它的下面是一些圖例，包括停止、啟動、機旁控制、遠程控制、故障報警。在這些圖例的右側是換熱站的系統圖，其中顯示的內容包括：一、二次網供回水的壓力、溫度值；一次網供回水的流量、熱量、電動調節閥開度值；循環泵和補水泵可顯示機旁/遠程、運行/停止兩種參數；分水箱下的表格顯示的是報警信息，內容包括報警時間、報警類型、事件類型等；在補水箱的下方是報警記錄按鈕和報警確認按鈕（點擊報警記錄可進入系統報警頁面，點擊報警確認可消除報警聲音）。在系統圖的右側是“其他設備參數”表，內容包括系統電壓、1～3#循環泵的電機電流、1～2#補水泵變頻器的頻率設定值和反饋值、一次網電動調節閥的開度設定值和反饋值。

圖2 太平西街換熱站主界面

4 結語

本文換熱站控制系統在設計中第一次采用了無線通信模式下控制，使系統運行更加的靈活、方便，大大提升了工業控制要求。隨著現代控制新技術的不斷發展，智能手機等終端控制模式已被充分認識。

[1]曾粵，劉儉亨，張磊.觸摸屏和PLC在熱風爐控制系統中的應用[J].電氣時代，2011.3.

[2]王錦標.和利時PLC技術[M].機械工業出版社，2010.6.

[3]西安達泰電子公司.DTD433M系列無線數據終端使用說明[M].2014.4.

TD94

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1671-0711（2016）12（下）-0127-02