在办公楼供热控制系统的设计中,核心是实现智能化与自动化的温度控制。该系统针对的是办公楼建筑的间歇供热特点,通过集成PLC(可编程逻辑控制器)与触摸屏技术,旨在优化能源利用效率并提高供热系统的管理效能。以下为该控制系统设计中的关键知识点:
1. PLC控制系统设计:控制系统的核心是PLC,本次设计选用西门子S7-200系列中的CPU222CN控制器。PLC软件设计采用模块化理念,使用LAD(梯形图)语言编程,包含了参数设置和程序组态两部分。参数设置主要涵盖了通讯参数、程序保持寄存器地址区间设置以及温度控制参数等,确保了系统断电后控制参数的保存。而程序组态则包括了PID控制参数的设置,确保了供热系统温度的精确调节。
2. 触摸屏操作界面设计:触摸屏选用威纶通TK6100产品,通过EB8000组态软件开发操作界面。触摸屏软件设计需要构建直观、易操作的用户界面,其中包括温度参数的实时显示、供热系统的状态显示、设备联锁设定、手动与自动切换操作以及定时时间的设定等功能。
3. 系统硬件设计:硬件设计涉及到了I/O点数量的统计及模块的选取。根据供热系统的控制要求,统计了模拟量输入(AI)、模拟量输出(AO)、数字量输入(DI)和数字量输出(DO)点的需求,以保证系统的全面监控。在选型上,通过精确计算,选择了满足需求的最小数量的模块,既降低了成本,也提高了系统的效率。
4. PID控制策略:为了实现对办公楼温度的精确控制,控制系统设计中嵌入了PID控制程序。PID参数(比例、积分、微分)的设定与调节是确保温度自动调节准确性的重要环节。在实际工况下,需通过调试来确定这些参数,以实现最优的供热效果。
5. 间歇供热与节能:办公楼供热系统通常是间歇性的,该控制系统设计考虑了这一点,通过内置的定时功能和手动控制选项,可以实现对供热时间的自由设定,从而避免了非工作时段的资源浪费,符合环保和节能的要求。
6. 用户权限与安全管理:在触摸屏的用户管理功能中,可以根据不同用户的身份分配不同权限,例如,对定时时间的设定、PID参数的修改等需要特定的管理权限或工程师权限。这样的设计可以防止未授权的操作,保障系统的安全运行。
7. 实时监控与趋势显示:系统能够实时显示供热系统的蒸汽、热水流向和调节阀、水泵等设备的运行状态。同时,通过温度参数趋势画面,可以直观地看到温度变化趋势,帮助操作人员迅速判断系统运行状况。
8. 硬件隔离与通信:为避免电气柜内的电压、电流信号误入控制系统造成损坏,采用了24VDC中间继电器进行隔离。此外,PLC与触摸屏之间通过PPI协议进行通信,保证了数据的准确传输。
通过上述设计,该办公楼供热控制系统具备了高度的自动化与智能化,不仅实现了对供热过程的精确控制,同时也保证了操作的简便性和系统管理的高效性,充分体现了PLC和触摸屏在工业自动控制系统中的应用优势。