李愛麗

(新疆兵團高級技工學校，新疆 烏魯木齊 830074）

在熱力站的底層設備中，由于一次側有熱源本身的壓力差能使其循環(huán)流動，這樣一來就無需加動力裝置，只需要控制調節(jié)閥的開度即可以調節(jié)其流量；與一次側不同，二次側需要增加循環(huán)泵來提供低溫水流動的壓力，由于實際供水壓力的波動很大，為了保證供水壓力的同時減少電能的消耗，所以這里使用兩臺變頻器來調節(jié)二次側的循環(huán)泵工作狀態(tài)；另外，根據小區(qū)供熱系統的經驗，二次側管網中的低溫水極有可能在小區(qū)用戶中損失，所以需要增加補水泵對二次側管網進行補水。

一、熱力站控制系統的構成和功能

熱力站的控制系統是整個小區(qū)集中供熱監(jiān)控系統的核心部分，負責供熱系統全部管網的工作狀況，并將換熱裝置的所有信號和報警信息發(fā)送至監(jiān)控中心，同時接收監(jiān)控中心的參數設定值數據，及時改變小區(qū)的供熱狀態(tài)。

熱力站的控制器選擇了西門子S7-200 PLC，其中CPU型號為226 CN，該CPU具有24輸入/16輸出共40個數字量I/O點，可擴展7個模塊，最大具有35路模擬量I/O或248路數字量I/O，具有PID控制器，6個獨立的30kHz高速計數器，26K字節(jié)程序和數據存儲空間，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，2個RS485通訊/編程口，有MPI通訊協議、PPI通訊協議和自由方式通訊能力；本小區(qū)控制系統根據統計的模擬量I/O點數與數字量I/O點數，擴展的模塊包括3個EM235 CN（4路模擬量輸入/1路模擬量輸出）、2個EM232（2路模擬量輸出）；由于熱力站與控制中心之間選擇了無線通信的方式，所以另外還有GPRS通信模塊SINAUT MD720-3和與之配套的天線。

整個控制部分的結構如圖1-1所示，其中CPU 226 CN的功能是在數據采集的基礎上掃描控制程序并輸出控制信號，同時與本地計算機和無線通信模塊進行連接（Port1口連接本地計算機，實現管理人員的集中監(jiān)控，而Port0口連接GPRS無線模塊MD720-3，實現與中心控制室的信息傳遞）；5個擴展模塊通過排線與CPU模塊相連，主要功能是采集底層設備的運行狀態(tài)數據和發(fā)出程序的處理結果即控制信號。

底層設備可以分為傳感器和執(zhí)行器，傳感器包括室外溫度傳感器、管道溫度傳感器、壓力傳感器、流量計等，其信號形式均為標準的4-20mA電流信號；執(zhí)行器包括循環(huán)泵、補水泵、電動調節(jié)閥等。這里需要說明的是，為了達到閉環(huán)調節(jié)壓力的要求，循環(huán)泵與補水泵的工作狀態(tài)是通過西門子的MM440變頻器調節(jié)的，調節(jié)的方式為模擬量信號（0-10V）控制。

二、編程軟件及程序結構的組成

1、編程軟件的介紹

在文中，我們使用S7-200 PLC的編程軟件STEP7--Micro/WIN，該軟件是西門子公司專為S7-200系列PLC研制開發(fā)的，借助于Windows的應用軟件，其功能之強大，既能應客戶需求開發(fā)控制程序并使用，又能在線實時監(jiān)控客戶程序的執(zhí)行狀態(tài)，是S7-200 PLC客戶十分重要的開發(fā)工具。

2、S7-200的編程結構

S7-200 PLC的控制程序由主程序、子程序和中斷程序組成。

三、可編程控制器中的PID指令使用1、PID 算法

PID（Proportional+Integral+Derivative的簡稱）是一種控制算法，在工業(yè)控制的很多方面（包括流量、溫度等慢變化過程或者位置、速度等快變化過程中）都能得到比較好的控制效果。

PID控制算法一般由比例項+積分項+微分項組成，但在實際編程時可靈活使用，根據系統的具體要求我們可以只選擇比例項，或者選擇比例+積分項，或者選擇比例+積分+微分項，積分項的作用是消除系統靜差，微分項可以改善系統的動態(tài)響應速度，微分項有緩和輸出值劇烈變化的效果。

使用S7-200 PLC中的PID指令，首先要先選定采樣周期T、比例增益Kp、積分增益Ki和微分增益KD等控制參數。在這些控制參數中，比較容易獲取的參數是采樣周期時間和比例增益，相對較難獲取的參數是積分增益和微分增益，這些參數往往要在調試中得到。一般我們使用經驗法和公式法來得到這些參數，即便是這樣，為了能得到最好的控制效果，我們還是需要在應用中進行驗證和完善。

2、PLC中的PID指令

PID運算指令是根據表格（TBL）中的輸入和設置信息對LOOP指定的回路執(zhí)行PID環(huán)路計算的指令。由于需要進行PID閉環(huán)控制的應用比較多，所以S7-200中同時可設置8個PID控制回路，用戶只需輸入和配置回路的參數信息，就可以立刻完成PID運算的任務。

當EN端口執(zhí)行條件存在時候，就可進行PID運算。指令的兩個操作數TBL和LOOP，TBL是回路表的起始地址，一個PID回路占用32個字節(jié)，LOOP是回路號，可以是0～7，但不可以重復使用。

一個PID環(huán)路有兩個輸入變量、定點和進程變量。定點通常為固定數值，例如管網流動水的溫度設置；進程變量是與環(huán)路輸出相關的數值，因此可測量環(huán)路輸出對受控系統的影響。

[1]張宇晨.集中供熱熱水管網水力計算與運行調節(jié)[D].山東建筑大學，2008.

[2]SIMATIC S7-200 PLC手冊[M].西門子公司，2003.

[3]廖常初.S7-200 PLC編程及應用[M].機械工業(yè)出版社，2007:88-89，161-17.

[4]鄒伯敏.自動控制理論[M].機械工業(yè)出版社，2007，260-275.