李俊仕

（包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系，內(nèi)蒙古 包頭 014030）

無線通信與PLC控制在換熱站控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

李俊仕

（包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系，內(nèi)蒙古 包頭 014030）

系統(tǒng)以PLC控制、支持無線通信的觸摸屏與遠(yuǎn)程上位機(jī)共同實(shí)現(xiàn)，使控制和監(jiān)控達(dá)到不受空間和時(shí)間的限制，大大提高了系統(tǒng)的實(shí)用性和高效性。

無線通信；PLC；觸摸屏；自動(dòng)化；無人值守式；換熱站

無人值守?fù)Q熱站自動(dòng)化控制系統(tǒng)在集中供熱行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，而太平西街換熱站就是這樣一個(gè)站點(diǎn)。它是內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)動(dòng)力能源分公司在薩拉齊舊城采暖改造工程中的一個(gè)新建站房，該控制系統(tǒng)采用支持無線通信觸摸屏與PLC通信來控制系統(tǒng)的運(yùn)行和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)無人值守式的管理模式。

1 系統(tǒng)組成

（1）控制要求。換熱站內(nèi)二次網(wǎng)循環(huán)水經(jīng)過板式換熱器與來自電廠的一次網(wǎng)循環(huán)水進(jìn)行換熱。二次網(wǎng)循環(huán)水經(jīng)過分水器到達(dá)用戶管道，由集水器回到換熱站。①二次網(wǎng)供水水溫閉環(huán)控制。二次網(wǎng)供水管道上溫度傳感器將溫度信號(hào)傳輸?shù)絇LC中，PLC將其與二次網(wǎng)供水條件設(shè)定溫度進(jìn)行比對(duì)，用這兩個(gè)溫度參數(shù)參與PID控制，用PID輸出的信號(hào)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度。從溫度采集至電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度控制形成一個(gè)閉環(huán)控制。②二次網(wǎng)循環(huán)水定壓補(bǔ)水控制。采用定壓補(bǔ)水控制，即采集二次網(wǎng)回水管壓力，當(dāng)回水管網(wǎng)壓力偏離給定壓力值時(shí)，PLC給變頻器信號(hào)發(fā)生對(duì)應(yīng)的改變，變頻器控制補(bǔ)水泵，使其迅速達(dá)到壓力給定值，維持壓力恒定。從而實(shí)現(xiàn)恒壓控制。

（2）系統(tǒng)工作原理及組成。本換熱站控制系統(tǒng)采用“和利時(shí)”LK系列PLC模塊為控制核心，操作和監(jiān)控采用“和利時(shí)”HT7000系列的HT7700T 7寸彩色觸摸屏。控制柜采用GGD型，柜內(nèi)配置為仿位圖柜配置，模塊布置緊固合理，接線規(guī)范有序。無線通信模塊采用西安達(dá)泰電子公司的工業(yè)級(jí)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(dá)到3公里以上，所以也可以稱作遠(yuǎn)距離無線485模塊。而且，它也適合于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)而且分散不便于挖溝布線等應(yīng)用場合，不需要編寫程序，不需要布線。在系統(tǒng)中，無線模塊DTD433與PLC、觸摸屏、上位機(jī)采用RS485接口、MODBUS協(xié)議連接實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

由于控制系統(tǒng)對(duì)壓力、溫度、電流、電壓、變頻器頻率等模擬量的采集數(shù)量較多，西門子S7-200系列小型PLC和“和利時(shí)”LM系列小型PLC由于模擬量擴(kuò)展能力有限，均不能滿足要求，只能選擇中大型PLC，而“和利時(shí)”中大型LK系列PLC在價(jià)格和售后服務(wù)上均較其他中大型PLC有一定的優(yōu)勢(shì)，固換熱站自動(dòng)控制系統(tǒng)選擇“和利時(shí)”LK系列PLC。它具有高速CPU配置工業(yè)級(jí)處理器，擁有納秒級(jí)（13ns）的處理速度、非常高的可靠性、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信能力、多機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享以及易用、易維護(hù)性。主控系統(tǒng)硬件配置：CPU：LK202,開關(guān)量輸入模塊：LK610，開關(guān)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(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

（1）PLC軟件設(shè)計(jì)及其他主要功能。本系統(tǒng)采用“和利時(shí)”LK系列PLC的配套編程軟件“和利時(shí)”PowerPro V4.3進(jìn)行PLC程序的編制、測試、調(diào)試。它基于Windows環(huán)境，符合IEC61131-3國際標(biāo)準(zhǔn)，具有離線仿真和在線調(diào)試功能，用戶可在程序試運(yùn)行之前測試邏輯的正確與否，極大地方便了程序的調(diào)試。根據(jù)工藝及控制要求和主、子程序的編程原則，系統(tǒng)的控制程序主要完成以下幾大功能：換熱站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制；板式換熱器上電動(dòng)閥的控制；與無紙記錄儀的串口通訊；幾種溫度調(diào)節(jié)工作方式的選擇； VPN網(wǎng)絡(luò)的通訊（它是電信運(yùn)行商的一種通訊運(yùn)營服務(wù)項(xiàng)目，用于PLC與遠(yuǎn)程上位機(jī)的通訊）。

圖1 觸摸屏系統(tǒng)控制主界面

（2）系統(tǒng)監(jiān)控畫面。“和利時(shí)”HT7700T觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計(jì)采用的是HollyView6.53。該軟件提供各種功能控件，使用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)者的思路自由設(shè)計(jì)畫面，布置按鈕、圖形和數(shù)字等實(shí)現(xiàn)顯示狀態(tài)監(jiān)視、實(shí)時(shí)報(bào)警、數(shù)字輸入和控制功能。①觸摸屏監(jiān)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(wǎng)供水的壓力、溫度、流量、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度；1～4#電動(dòng)閥的開關(guān)狀態(tài)；一次網(wǎng)回水壓力、流量、溫度；二次網(wǎng)供回水壓力、溫度；1～3#循環(huán)泵的啟停狀態(tài)；1、2#變頻補(bǔ)水泵的頻率；補(bǔ)水箱液位。除了上述控制畫面以外，還有“設(shè)備控制”、“參數(shù)設(shè)定”、“實(shí)時(shí)曲線”和“報(bào)警記錄”等控制畫面。②遠(yuǎn)程上位機(jī)控制界面。圖2為太平西街換熱站的上位機(jī)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(dòng)、機(jī)旁控制、遠(yuǎn)程控制、故障報(bào)警。在這些圖例的右側(cè)是換熱站的系統(tǒng)圖，其中顯示的內(nèi)容包括：一、二次網(wǎng)供回水的壓力、溫度值；一次網(wǎng)供回水的流量、熱量、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度值；循環(huán)泵和補(bǔ)水泵可顯示機(jī)旁/遠(yuǎn)程、運(yùn)行/停止兩種參數(shù)；分水箱下的表格顯示的是報(bào)警信息，內(nèi)容包括報(bào)警時(shí)間、報(bào)警類型、事件類型等；在補(bǔ)水箱的下方是報(bào)警記錄按鈕和報(bào)警確認(rèn)按鈕（點(diǎn)擊報(bào)警記錄可進(jìn)入系統(tǒng)報(bào)警頁面，點(diǎn)擊報(bào)警確認(rèn)可消除報(bào)警聲音）。在系統(tǒng)圖的右側(cè)是“其他設(shè)備參數(shù)”表，內(nèi)容包括系統(tǒng)電壓、1～3#循環(huán)泵的電機(jī)電流、1～2#補(bǔ)水泵變頻器的頻率設(shè)定值和反饋值、一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度設(shè)定值和反饋值。

圖2 太平西街換熱站主界面

4 結(jié)語

本文換熱站控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中第一次采用了無線通信模式下控制，使系統(tǒng)運(yùn)行更加的靈活、方便，大大提升了工業(yè)控制要求。隨著現(xiàn)代控制新技術(shù)的不斷發(fā)展，智能手機(jī)等終端控制模式已被充分認(rèn)識(shí)。

[1]曾粵，劉儉亨，張磊.觸摸屏和PLC在熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣時(shí)代，2011.3.

[2]王錦標(biāo).和利時(shí)PLC技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2010.6.

[3]西安達(dá)泰電子公司.DTD433M系列無線數(shù)據(jù)終端使用說明[M].2014.4.

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1671-0711（2016）12（下）-0127-02