西门子PLC在区域供冷自控系统中的应用及分析.docx

辉达电工电子网http://www.huida138.com西门子PLC在区域供冷自控系统中的应用及分析2009-12-2411:43:13一、项目简介:广州大学城是广东省落实“科教兴粤”战略部署的一项重要工程同时也是广州市建设现代化生态城市目标规划中的重要组成部分。广州大学城定位为国家一流的大学园区华南地区高级人才培养、科学研究和交流的中心学、研、产一体化发展的城市新区面向21世纪适应市场经济体制和广州国际化区域中心城市地位、生态化和信息化的大学园区。广州大学城位于广州市番禺区小谷围岛及南岸地区规划范围约43平方公里可容纳学生18万至20万人总人口达40万人左右（包括村镇人口）。大学城的建设目标是在广州市未来发展的中心地带番禺区小谷围岛及其南岸地区新建一座集大学教育、生活及其配套设施为一体的一流大学城。广州大学城区域供冷系统设计总装机容量约11万冷吨供冷建筑面积约350万平方米各高校末端总共有近300间板换间冷冻水供回水温度为3℃/13℃。其自控系统能自动、实时采集系统所有机电设备的运行状态、末端负荷状态等参数并实施过程控制使系统为末端用户提供足够的冷量并能跟随末端负荷的变化实现冷站供冷量与末端用户实际需求负荷的精确匹配从而提高系统的运行效率降低运营成本。广州大学城区域供冷系统是当今世界供冷区域最大的工程之一蓄冷量可与美国芝加哥市UNICOM区域供冷系统相媲美。整个系统建有四个冷站空调负荷主要是十所高校的教学区和生活区大楼以及两个中心商业区供冷。整个系统由冷站（制备冷量）、空调冷冻水管网（输送冷量）及末端供冷系统（使用冷量）三个子系统组成。自控系统实现区域供冷系统四个冷站中央空调系统的自动监控在系统安全可靠运行的前提下以满足末端用户供冷需求为根本从末端用户稳定供冷、二级泵管网稳定送冷和冷站制冷三个环节进行控制在满足用户舒适性要求下对系统进行优化使系统运行于最佳工况实现经济运行。末端供冷系统是整个区域供冷系统控制的决定因素它直接反映了空调负荷的变化从而也决定了冷站内如何控制冰蓄冷系统运行的工况。因此如何控制好末端供冷系统正确反映空调负荷是整个区域供冷系统控制的关键。广州大学城区域供冷系统中末端供冷系统采用德国SIEMENS公司S7-200可编程控制器来完成自动控制过程。单体建筑用户侧高温回水经水泵流过板换再以低温水向单体建筑供冷；管网侧供水管来自冷站经板换后再回到冷站目的是向单体建筑提供冷量。空调管网输送的冷冻水与各单体建筑内的冷冻水通过板换进行热交换来完成能量传递过程。具体的工艺流程如下图所示。图1末端供冷系统图二、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、EM231RTD、EM235、EM2