趙晉龍　張國鈞

【摘 要】針對報社采編大樓系統(tǒng)綜合自動化改造的構(gòu)想，為將報社采編大樓的中央空調(diào)與生活供水、消防供水系統(tǒng)現(xiàn)在各是相互獨立的系統(tǒng)綜合改造，介紹了報社采編大樓中央空調(diào)系統(tǒng)、生活與消防供水系統(tǒng)、定壓補水系統(tǒng)，提出綜合自動化控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，主要探討了總線的選型、構(gòu)建系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)程序和上位機監(jiān)控系統(tǒng)，為水系統(tǒng)綜合自動化改造構(gòu)想進行了探討。

【關(guān)鍵詞】中央空調(diào)；供水；實時監(jiān)控；現(xiàn)場總線

0.引言

綜合自動化系統(tǒng)主要組成部分有：計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)、計算機輔助制造系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、事務(wù)管理系統(tǒng)和中央數(shù)據(jù)庫等。是現(xiàn)代水系統(tǒng)綜合化自動設(shè)備，可以對大樓水系統(tǒng)設(shè)備的運行情況監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過大樓水系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息、數(shù)據(jù)共享，完成大樓水系統(tǒng)運行監(jiān)視和控制任務(wù)。使大樓水系統(tǒng)達到安全穩(wěn)定的運行水平、可以降低運行維護成本、提高經(jīng)濟效益，是高質(zhì)量水系統(tǒng)控制的一項重要技術(shù)措施?，F(xiàn)在的報社采編大樓有多套水系統(tǒng)，包括采編大樓中央空調(diào)冷熱水循環(huán)水系統(tǒng)；高、低區(qū)生活和消防供水系統(tǒng)等。各個系統(tǒng)控制系統(tǒng)復(fù)雜，需要工人花費大量時間對其巡視，費時費力。為減輕工人工作量且提高工作效率，考慮引入現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)連通與大樓內(nèi)供水、消防及空調(diào)系統(tǒng)的完全實時監(jiān)控和科學(xué)管理。

1.報社采編大樓水系統(tǒng)概況

1.1報社采編大樓中央空調(diào)系統(tǒng)

中央空調(diào)系統(tǒng)包括三臺空調(diào)機組，高區(qū)冷凍水循環(huán)泵，高區(qū)冷卻水循環(huán)泵，低區(qū)冷凍水，低區(qū)冷卻水循環(huán)泵及補水裝置?？照{(diào)系統(tǒng)使用三菱FX2N-48MR小型PLC作為控制器，每個設(shè)備都包括手自動控制及其他必要的控制?？照{(diào)系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的恒溫差控制方式，此種控制為最節(jié)約能源的控制方案。在溫差控制時，需要采集供水及回水主管的溫度，因此，系統(tǒng)使用FX2N-4AD-PT溫度模塊，可直接采集溫度信號，不再需要溫度變送器轉(zhuǎn)換信號?？照{(diào)系統(tǒng)在運行時，為防止自動運行時產(chǎn)生故障，設(shè)置了手動控制方式。在水泵的控制方面，采用變頻器變流量控制，實現(xiàn)供熱與制冷時與外界環(huán)境溫度的聯(lián)動。原有系統(tǒng)只能通過觀察柜體上指示燈來判斷設(shè)備工況，而對系統(tǒng)控制的一些參數(shù)的設(shè)置只能通過編程軟件實現(xiàn)，現(xiàn)場工人操作機器改變設(shè)備工況及其不便，為此，設(shè)想在系統(tǒng)改造時，增加一臺觸摸屏，可以方便管理人員的操作及維護。

1.2報社采編大樓生活與消防供水系統(tǒng)

日報社的日常生活供水及消防供水是同一管路，這樣設(shè)計避免了管道重復(fù)建設(shè)，節(jié)約成本。生活與消防供水系統(tǒng)分高低區(qū)兩套分系統(tǒng)，分別控制著大樓高區(qū)與低區(qū)的供水。 高區(qū)分系統(tǒng)包括一臺30KW的生活水泵及4臺75KW的消防水泵；低區(qū)為5臺37KW的水泵，平時生活供水為1臺泵運行，消防時，5臺泵四用一備，均采用變頻器一拖五的控制方式。在日常生產(chǎn)過程中，管路主要給大樓提供生活用水。PLC與變頻器及遠傳壓力表構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)恒壓供水。在無消防信號時，單臺生活供水泵運行，實現(xiàn)低壓力生活供水；而在消防信號來臨時，多臺消防泵運行，維持消防對水的高壓力的要求。為防止消防泵長時間不用而銹死的狀況，系統(tǒng)設(shè)計了定時巡檢的功能。兩套供水系統(tǒng)都由三菱FX2N型PLC來控制。

1.3報社采編大樓定壓補水系統(tǒng)

中央空調(diào)水系統(tǒng)在長時間運行時，會有一些水損失掉，為保障空調(diào)系統(tǒng)水量，設(shè)計了補水裝置。由于空調(diào)系統(tǒng)水帶有一定的壓力，補水裝置采用恒定壓力補水。系統(tǒng)采用FX2N-16MR控制器，F(xiàn)X2N-3A模擬量混合模塊來對模擬量（壓力、頻率和電流）進行計算處理。

2.綜合自動化控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

2.1總線的選型

報社大樓內(nèi)有四個控制系統(tǒng)，四個系統(tǒng)都屬于小規(guī)模系統(tǒng)，且控制柜都在同一個機房內(nèi)，距離上不超過二十米，所以設(shè)計控制網(wǎng)絡(luò)時在距離上沒有限制。由于四個系統(tǒng)都是采用三菱公司的現(xiàn)場總線。

N：N網(wǎng)絡(luò)是一種基于RS485的簡單的總線通信方式，其用于三菱FX系列小型PLC構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其不僅價格便宜，而且編程簡單。N：N網(wǎng)絡(luò)最多可連接8臺FX PLC，通過FX2N-485-BD通信板卡連接，進行軟元件互相鏈接。由于在通信時，不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量會有所不同，根據(jù)要鏈接的數(shù)據(jù)量多少，有三種模式可以選擇，且數(shù)據(jù)的鏈接是在FX可編程控制器之間自動更新。在配置了適配器后，總延長距離最大可達500米，而PLC控制系統(tǒng)只配置FX2N-485-BD基本通信板卡時，系統(tǒng)僅能在50內(nèi)實現(xiàn)通信功能。由此可知，本系統(tǒng)采用N；N網(wǎng)絡(luò)較為合適[1]。

2.2構(gòu)建系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

由于日報社大樓包括四個控制系統(tǒng)，那么就需要構(gòu)造四個站，分別稱其為中央空調(diào)站、低區(qū)生活與消防站、高區(qū)生活與消防站和定壓補水站，其中一個作為主站，其他三個作為從站?？刂葡到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。因其控制系統(tǒng)工藝簡單，占用的PLC存儲器小，所以設(shè)定定壓補水站作為N：N網(wǎng)絡(luò)的主站，控制整個系統(tǒng)的通信。主站與上位機通信時為其配置SC-09協(xié)議轉(zhuǎn)換板卡，采用RS422/232總線通信方式[2]。

2.3控制網(wǎng)絡(luò)程序

在控制系統(tǒng)通信時，由于各個系統(tǒng)的通信數(shù)據(jù)量都較多，所以采用模式2通信方式。在模式2下，系統(tǒng)每次通信可同時發(fā)送64個位及8個字。對于主站點，用編程方法設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，就是在程序開始的第0步（LD M8038），向特殊數(shù)據(jù)寄存器D8176～D8180寫入相應(yīng)的參數(shù)，僅此而已。對于從站點，則更為簡單，只須在第0步（LD M8038）向D8176寫入站點號即可。

2.4上位機監(jiān)控系統(tǒng)

在報社采編大樓的中控室，操作人員就可以通過上位機組態(tài)畫面，監(jiān)控大樓所有設(shè)備的工作狀況。本系統(tǒng)設(shè)計的采用力控6.53組態(tài)軟件，可以提供方便、靈活的管理環(huán)境，它配有各種工程、畫面模板、降低了開發(fā)的工作量。在設(shè)計組態(tài)畫面時，包括系統(tǒng)監(jiān)控畫面、設(shè)備狀態(tài)列表、參數(shù)設(shè)定及報警記錄等。系統(tǒng)監(jiān)控畫面對水泵的運行狀態(tài)、運行參數(shù)及空調(diào)溫度、壓力等都可顯示。在參數(shù)設(shè)定畫面，設(shè)備設(shè)置手動/自動工作方式，還有溫度計壓力設(shè)定。在系統(tǒng)運行時自動記錄各設(shè)備狀態(tài)變化、操作過程等重要事件，一旦發(fā)生事故，可以作為分析事故原因的依據(jù)，可作為實現(xiàn)事故追憶，提供基礎(chǔ)資料。設(shè)計了在設(shè)備故障、IO通訊故障和網(wǎng)絡(luò)通訊故障時，故障報警顯示畫面會有故障點報警閃爍，并通過聲光設(shè)備提供聲光報警、語音文件報警等。

3.結(jié)語

本設(shè)計設(shè)想基于報社采編大樓原控制系統(tǒng)，但設(shè)計思想與原控制系統(tǒng)之間又沒有實際上的聯(lián)系，要做到設(shè)備實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控，大樓控制系統(tǒng)的改造是必然的。該設(shè)計采用了現(xiàn)場總線控制技術(shù)，由PLC與上位機構(gòu)成的大樓水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)， 將PLC在工業(yè)現(xiàn)場控制中所具備的高可靠性、現(xiàn)場總線的高性能數(shù)據(jù)傳輸及上位機高速的處理能力、直觀的界面就會顯示及實施人機交流等優(yōu)點充分發(fā)揮出來， 這不僅能夠保證大樓原有水系統(tǒng)設(shè)備的正常、高效運行，同時，還可以在中控室利用網(wǎng)絡(luò)，通過計算機對現(xiàn)場設(shè)備進行技術(shù)選擇與參數(shù)顯示，使整個管理系統(tǒng)達到集中控制， 可以大大減少管理成本，提高服務(wù)響應(yīng)時間。顯然，報社采編大樓系統(tǒng)綜合自動化改造構(gòu)想的實現(xiàn)，可以利用高科技手段，使報社采編大樓系統(tǒng)綜合自動化改造，實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)電、節(jié)水低碳經(jīng)濟社會的需要。

【參考文獻】

[1]蘇宏英，李慧，方昌始.計算機集散控制在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣傳動，2004（5）：46-5.

[2]申鳳偉.基于力控組態(tài)軟件的散貨碼頭自動監(jiān)控系統(tǒng)[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010（8）：56-57.