基于PLC的建筑供熱平衡補償控制系統(tǒng)設(shè)計

焦立新

（內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

1 基于PLC的建筑所具備的特點

PLC軟件不僅具備了制造廠家所提供出的系統(tǒng)程序，同時又包括有用戶在使用時自行開發(fā)出的應(yīng)用程序。系統(tǒng)控制程序能夠為用戶的程序開發(fā)提供出相應(yīng)的運行平臺，同時還能夠為PLC程序的運行提供可靠準確的信號。

首先，PLC具有整體結(jié)構(gòu)簡單的特點，其由積木式組成，對于系統(tǒng)的組建工作而言極其便利，且能夠科學準確地控制開關(guān)量、一些配置較高的PLC能夠?qū)崿F(xiàn)在控制管理過程的PID控制以及運動控制等工作，甚至可以具備更高程度的智能化控制特點。根據(jù)生產(chǎn)廠家所提供的用戶編程軟件，能夠更加便利于對系統(tǒng)程序的開發(fā)工作，在進行編程的過程中，通常情況下都會采用梯圖更偏向直觀化的編程，在進行管理控制工作時能夠易于邏輯化的管理，按照順序進行控制。在進行編程開發(fā)時，由于開發(fā)語言不等同于計算機自身的語言，對于一些沒有具備計算機編程基礎(chǔ)能力的人來說，也能夠順利進行程序的編制工作。因此，系統(tǒng)的開發(fā)與編制速度能夠得到一定的保證，且此項工作具備了線上直接調(diào)試的功能，更加方便于系統(tǒng)開發(fā)編程的調(diào)整與優(yōu)化，使得管理控制策略能夠順利展開。其次，PLC具有抵抗環(huán)境因素干擾的能力這一特點，PLC使用了一系列硬件及軟件抗干擾措施因此具備了較強的抗干擾能力，能夠在無故障的情況下平穩(wěn)運行數(shù)萬小時以上，并且可以在高溫、潮濕等一些惡劣環(huán)境下平穩(wěn)可靠地運行，實現(xiàn)遠距離檢測，能夠進行邏輯及順序控制。在一些工業(yè)施工現(xiàn)場中，PLC、SCADA、DSC這三種系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)，并可以根據(jù)自身所具備的優(yōu)勢共同存在，又相互滲透著。其中，SCADA作為系統(tǒng)中的上位機系統(tǒng)，DCS能夠?qū)崿F(xiàn)較為復雜的管理控制工作，而PLC通常情況下用于對單個裝置的控制。PLC使用軟件的相關(guān)功能以及取代了繼電器的控制，使得系統(tǒng)控制柜在設(shè)計、安裝等方面的工作量大大減少。此外，還具備了維修方便，維修所需工作量小的特點。PLC在發(fā)生任何故障時，都能夠根據(jù)PLC自身上所存在的發(fā)光二極管，或是編程軟件所提供出的信息，對其進行故障原因的檢測與判斷，并能夠使用更換模塊的方法，及時解決故障。

2 建筑供熱平衡補償控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

針對控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，軟件部分主要包括有下位機PLC的程序編制工作，確保其能夠與工業(yè)現(xiàn)場所存在的機械設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息之間的實時運輸與通訊，保證控制工作得以及時展開。

（1）登錄畫面的控制管理功能。在進行控制系統(tǒng)設(shè)計與控制時，登錄人員需要按照職責與等級劃分為操作人員、工程設(shè)計人員等，并根據(jù)登錄人員的不同，對系統(tǒng)的操作設(shè)置出不同等級權(quán)限。

（2）工藝流程畫面功能。系統(tǒng)顯示工藝流程設(shè)備與動態(tài)運行參數(shù)時，例如動態(tài)的信息數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的開關(guān)運行狀態(tài)、趨勢圖等，都需要采用動態(tài)畫面來進行顯示，動態(tài)畫面還需要根據(jù)水箱液位的高度動態(tài)時刻進行變化。

（3）參數(shù)設(shè)定畫面功能。在進行參數(shù)的設(shè)定時，需要采用手動及自動兩種方式來進行控制。當系統(tǒng)自動運行時，系統(tǒng)可以只給定出設(shè)定的數(shù)值，由系統(tǒng)自行進行運作。當系統(tǒng)需要手動操作運轉(zhuǎn)時，頻率及參數(shù)需要手動進行輸入。此外，手動與自動的運轉(zhuǎn)形式能夠?qū)崿F(xiàn)切換，不會受到參數(shù)控制的影響。

（4）運行狀態(tài)畫面功能。能夠直接且直觀地顯示出供熱系統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)，同時顯示出西永在工作運行時變頻狀態(tài)，對于供熱建筑系統(tǒng)能夠采用工頻、變頻這兩種方式實現(xiàn)啟動。

（5）趨勢走向畫面功能。能夠?qū)Ξ嬅嫠@示出的溫度情況以及壓力動態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)進行動態(tài)的監(jiān)督管理，并能夠根據(jù)時間及外界環(huán)境因素的變化，實時顯示出參數(shù)的整體變化趨勢，而動態(tài)數(shù)據(jù)可以通過報表的形式，進行打印輸出，確保畫面數(shù)據(jù)的準確可利用性。

（6）報警顯示畫面功能。對于所有供熱系統(tǒng)及泵的運行狀態(tài)進行科學合理的監(jiān)督檢測工作，有出現(xiàn)任何故障的情況下，可以及時進行報警現(xiàn)實，對于水箱液位、溫度的不合理性等故障狀態(tài)進行報表的打印輸出。

3 工業(yè)過程控制系統(tǒng)

根據(jù)各個行業(yè)領(lǐng)域的不同，機械設(shè)備在需求方面也呈現(xiàn)出多樣化，對此，需要對系統(tǒng)管理控制的技術(shù)進行不斷發(fā)展，與時俱進進行創(chuàng)新。同時，控制系統(tǒng)的相關(guān)制造廠家也針對于控制環(huán)境的不同，生產(chǎn)出了不同類型的常用設(shè)備機型。首先就是PLC，可以稱作為編程控制器，在繼電器這一技術(shù)的基礎(chǔ)之上，通過計算機高新技術(shù)與通信技術(shù)的相互融合，能夠?qū)崿F(xiàn)一般常規(guī)繼電器的管理控制工作，并且能夠運用PLC使得操作更加簡便。同時，PLC是通過數(shù)字運算來進行操作控制的一項電子系統(tǒng)，是專門為能夠?qū)崿F(xiàn)在工業(yè)環(huán)境下進行控制應(yīng)用而設(shè)計出的，它采用了能夠直接編程的儲存器，在內(nèi)部進行邏輯性的運算，能夠完成各項操作指令，并通過不同形式的輸入與輸出，管理并控制各種類型的設(shè)備生產(chǎn)及工作運轉(zhuǎn)的整個過程。一般情況下，具備了可編程性質(zhì)的控制器以及相關(guān)產(chǎn)品，會應(yīng)用于各項大型工業(yè)自動化的系統(tǒng)當中，具備了較強的擴展功能，能夠有效簡化操作整體結(jié)構(gòu)復雜的管理控制系統(tǒng)。隨著當前工業(yè)領(lǐng)域自動化程度的高速發(fā)展，計算機高新技術(shù)也在飛速進步，具有可編程性質(zhì)的調(diào)節(jié)器更像是微型化的計算機設(shè)備，不僅具備了計算機自身的各項優(yōu)勢，能夠簡潔直觀地構(gòu)成控制系統(tǒng)，且便于操作。在進行程序編制的過程中，通常采用的是工業(yè)領(lǐng)域為控制設(shè)計所研發(fā)出的專業(yè)語言，能夠為開發(fā)技術(shù)人員提供多種較常用的運算及功能模塊，不僅具備了簡單運算的功能，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)多種類型的函數(shù)運算。通過這種功能模塊，在進行組態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計與編制過程中，能夠使得較為復雜繁瑣的過程更加便于控制。例如，在進行前饋、比例等工作時，由于專業(yè)語言的結(jié)構(gòu)相對較為簡單，在進行調(diào)試及完善時更加簡單，減輕了技術(shù)操作人員的工作負擔，有效提升了系統(tǒng)的開發(fā)質(zhì)量與開發(fā)效率。該種調(diào)節(jié)器及產(chǎn)品還具備了較強的通訊功能，可以集中各個部門與層級之間進行及時的交流與通訊，實現(xiàn)了集中式的監(jiān)管與監(jiān)督。因此，可編程式的調(diào)節(jié)器及產(chǎn)品普遍應(yīng)用于各個大型集散控制系統(tǒng)中的基層部門中，在一些受到各項因素影響的復雜環(huán)境中，也能夠?qū)崿F(xiàn)直接構(gòu)成相對的控制系統(tǒng)，完成多項回路的控制工作，在整個系統(tǒng)的控制工作中發(fā)揮出重要的作用。

4 PLC的建筑供熱平衡補償控制系統(tǒng)的抗干擾性

當前，PLC在整個工業(yè)領(lǐng)域控制工作中的應(yīng)用越來越廣泛且普遍，而PLC在工業(yè)控制的過程中，所處的工業(yè)環(huán)境非常復雜，各個類型的外界干擾極其不利于PLC系統(tǒng)運作的穩(wěn)定性，因此，對于整個系統(tǒng)的抗干擾能力直接會影響到PLC的工作運作是否安全可靠。

（1）電磁干擾源對系統(tǒng)的影響。一般情況下，影響到PLC的相關(guān)建筑及控制系統(tǒng)的干擾源與營銷到工業(yè)控制設(shè)備的干擾源相同，大多數(shù)會產(chǎn)生與電流與電壓劇烈變動的部位，而這些電荷在產(chǎn)生了劇烈的移動過后，該部分就是干擾源。所產(chǎn)生的影響主要分為兩個方面，一是直接對PLC造成內(nèi)部輻射，相關(guān)電路感應(yīng)到干擾影響；二是對PLC通信內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)輻射，會通過通信線路的感應(yīng)來引入干擾。

（2）控制系統(tǒng)主要抗干擾措施。首先，在PLC整個控制系統(tǒng)當中，電源占據(jù)了重要的地位，需要通過采用性能較強的電源，來有效阻擋電網(wǎng)所引入的干擾源。為了能夠減少動力電纜輻射所引起的電磁性干擾，需要重視起對電纜的選擇與鋪設(shè)，注意避免在施工過程中信號線與動力電纜不能過于靠近，以此來減少電磁干擾。

5 結(jié)語

綜上所述，本文以部分建筑供熱控制系統(tǒng)作為背景，對基于PLC的供熱控制系統(tǒng)展開了設(shè)計工作，包括有下位機控制與上位機控制這兩部分。系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計，使得每個不同的模塊都能夠進行單獨的優(yōu)化工作，確保了供熱系統(tǒng)具備良好的可擴充性，整個系統(tǒng)在進行安裝與維護方面的工作能夠更加簡便，在運作過程中安全穩(wěn)定可靠，通過自動化的控制系統(tǒng)設(shè)計，可以極大程度上滿足生產(chǎn)工作的需求，并有效降低了能源消耗，優(yōu)化了生產(chǎn)管理的水平。