北京某溫泉酒店地?zé)崴幚砜刂葡到y(tǒng)

[摘要]本文介紹了一種基于PLC、組態(tài)軟件和工控機的自控系統(tǒng)在地?zé)崴幚硐到y(tǒng)中的應(yīng)用原理。本文將通過此工程實例詳細(xì)介紹自動控制在地?zé)崴幚硐到y(tǒng)中的實現(xiàn)。

[關(guān)鍵詞]地?zé)崴豢删幊炭刂破鳎≒LC）；變頻控制；節(jié)能 文章編號：2095-4085（2016）01-0051-02

目前，此種地?zé)崴幚砜刂葡到y(tǒng)在北京某溫泉酒店運行狀況良好，實現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計要求，節(jié)能效果也較為顯著。

1 系統(tǒng)簡介

本文所研究的地?zé)崴嵯到y(tǒng)具有無污染、運行費用低等優(yōu)點，而地?zé)崴旧硎且环N寶貴的資源，在開發(fā)中應(yīng)盡可能提高其利用率。地?zé)崴幚碜钥叵到y(tǒng)節(jié)省人力物力，實現(xiàn)安全運行，同時還可以優(yōu)化系統(tǒng)運行流程，達到節(jié)能目的。

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

北京某溫泉酒店地?zé)崴幚硐到y(tǒng)主要由地?zé)峋谩λ洹㈠仩t輔助加熱系統(tǒng)、水泵、電動閥等設(shè)備構(gòu)成，如下圖所示。

1.2 系統(tǒng)控制策略

系統(tǒng)的主要控制策略如下：（1）啟動地?zé)峋谩⒋蜷_閥門C1和閥門C5，地?zé)崴?jīng)水管路進入過濾器進行過濾，打開閥門C9，處理后的地?zé)崴M入儲水水箱；（2）用戶需要用水時，打開送水泵，儲水箱內(nèi)的地?zé)崴M入用戶水箱，供用戶使用；（3）儲水箱內(nèi)的地?zé)崴疁囟炔荒軡M足系統(tǒng)需求時，打開加熱泵及電鍋爐，對地?zé)崴M行輔助加熱；（4）用戶水箱內(nèi)的水經(jīng)過末端循環(huán)，溫度下降到不能滿足用戶需求時，打開循環(huán)泵、電動閥C10及送水泵，將用戶水箱內(nèi)的水與儲水箱內(nèi)的熱水進行循環(huán)混合，使用戶水箱水溫保持在用戶所需的設(shè)置范圍內(nèi)；（5）系統(tǒng)運行一段時間后，打開閥門C2、閥門C4、閥門C6、閥門C8及反沖泵，對系統(tǒng)進行反沖清洗。

2 系統(tǒng)控制原理

控制系統(tǒng)根據(jù)地?zé)崴幚硐到y(tǒng)的控制策略，在完成系統(tǒng)基本的啟停控制基礎(chǔ)上，通過變頻控制、液位控制及溫度控制等控制方法，更好的優(yōu)化了系統(tǒng)的運行策略，降低了系統(tǒng)能耗，延長了設(shè)備使用壽命。以下將通過系統(tǒng)的幾個主要環(huán)節(jié)簡述其控制原理。

2.1 地?zé)崴┧刂?/p>

系統(tǒng)正常運行時，閥門C1和閥門C5設(shè)置為常開模式，閥門C9為給水閥，根據(jù)儲水水箱液位控制其開啟：當(dāng)PLC監(jiān)測到水箱液位低于設(shè)定范圍值低限時，給出閥門開啟指令，地?zé)崴魅雰λ洌划?dāng)水箱液位高于設(shè)定范圍值高限時，閥門關(guān)閉，停止對儲水箱供水。

系統(tǒng)地?zé)峋貌捎米冾l控制PLC監(jiān)測系統(tǒng)供水管上的壓力值，并將測得的實際值與設(shè)定值比較，進行PID運算，自動調(diào)節(jié)變頻器輸出值，從而調(diào)節(jié)水泵電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒壓供水。

具體控制原理為：

先將地?zé)崴M水管上的壓力設(shè)定為一個恒定值（根據(jù)系統(tǒng)實際運行情況本工程設(shè)定為1.8公斤），當(dāng)儲水水箱液位達到2.3m以上時，給水閥C9關(guān)閉，此時地?zé)崴M水側(cè)為一封閉系統(tǒng)，進水管上的壓力會上升，為維持恒定的壓力設(shè)定值，經(jīng)PID程序的運算調(diào)節(jié)，變頻器輸出值會逐漸減小，水泵轉(zhuǎn)速也會降低，最終變頻器頻率可減小到休眠值，此時深井水泵停止運轉(zhuǎn)；當(dāng)儲水水箱液位下降到1.7m以下時，給水閥C9打開，此時地?zé)崴M水管壓力會明顯下降，為維持恒定的壓力設(shè)定值，經(jīng)PID程序運算調(diào)節(jié)，變頻器輸出值會逐漸增大，水泵轉(zhuǎn)速也會增大，最終變頻器頻率可增大到最大值，此時深井水泵接近工頻運轉(zhuǎn)。

2.2 鍋爐輔助加熱控制

在地?zé)崴疁囟炔荒軡M足用戶需求時，系統(tǒng)設(shè)置了鍋爐輔助加熱，PLC通過監(jiān)測用戶供水側(cè)的溫度自動控制鍋爐運行情況。

（1）設(shè)定用戶供水溫度在一個恒定范圍內(nèi)（根據(jù)系統(tǒng)實際運行情況本工程設(shè)定為50℃～55℃），PLC將測得的實際溫度值與此設(shè)定值范圍進行比較，當(dāng)實際溫度低于50℃時給加熱泵發(fā)出啟動指令，延時5～10min，逐級啟動鍋爐，為系統(tǒng)進行輔助加熱。

（2）當(dāng)溫度加熱到高于55℃時，PLC給鍋爐發(fā)出停止運行指令，延時10～15min后，停止加熱泵。自控系統(tǒng)為保護鍋爐系統(tǒng)的安全運行，將其與儲水水箱最低液位連鎖控制，若出現(xiàn)水箱沒水的特殊情況，即便達到需要開啟鍋爐系統(tǒng)的溫度，鍋爐也不會啟動，避免了因為系統(tǒng)缺水而造成鍋爐損壞。

2.3 用戶給水控制

用戶給水側(cè)設(shè)備主要包括送水泵、循環(huán)泵及用戶水箱，控制系統(tǒng)實時監(jiān)測用戶水箱的液位和溫度值。當(dāng)PLC監(jiān)測到用戶水箱液位低于設(shè)定值時，給送水泵發(fā)出啟動指令，為用戶水箱進行補水，當(dāng)實際液位值高于設(shè)定值時，關(guān)閉送水泵；當(dāng)PLC監(jiān)測到用戶水箱溫度低于設(shè)定值時，啟動循環(huán)泵、電動閥C10及送水泵，進行循環(huán)換熱，高于設(shè)定值時，關(guān)閉相應(yīng)水泵。

2.4 反沖側(cè)控制

地?zé)崴ㄟ^過濾器過濾后，會在過濾器內(nèi)殘留下一些雜質(zhì)，因此經(jīng)過一段時間，系統(tǒng)會進行一次反沖洗。反沖洗時，自控系統(tǒng)會按順序先關(guān)閉地?zé)崴眉伴y門C1、閥門C5、閥門C9，然后打開閥門C2、閥門C4、閥門C6、閥門C8及反沖泵，對系統(tǒng)進行反沖清洗；當(dāng)反沖完畢后，自控系統(tǒng)會按照與打開時相反的順序，依次關(guān)閉反沖系統(tǒng)的相應(yīng)設(shè)備，然后打開地?zé)崴┧畟?cè)的相應(yīng)設(shè)備。

3 系統(tǒng)通訊

控制系統(tǒng)在通訊方面，除了滿足用戶完全使用界面進行遠程操作外，還為整個大廈的樓控系統(tǒng)提供了通訊接口，將系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及主要運行參數(shù)，納入到整個樓宇自控系統(tǒng)中進行監(jiān)控，同時還實現(xiàn)了數(shù)據(jù)遠傳功能。

系統(tǒng)工控機與PLC和采集模塊之間通過Mod-Bus RTU協(xié)議進行連接；系統(tǒng)通過PLC編程軟件編寫了ModBus功能程序，為樓宇系統(tǒng)提供了PLC設(shè)備地址為1，波特率為9600。無校驗地通訊方式實現(xiàn)對系統(tǒng)地監(jiān)控。

4 結(jié)語

PLC、組態(tài)軟件和工控機自控系統(tǒng)應(yīng)用于地?zé)崴幚硐到y(tǒng)后，在滿足系統(tǒng)基本功能基礎(chǔ)上，最大限度優(yōu)化了整個系統(tǒng)地運行效率，降低能耗，大量減少運行操作人員及設(shè)備維護維修人員工作量，能及時處理設(shè)備出現(xiàn)的問題，提高人員的工作效率。