西门子模块6ES7223-1BM22-0XA8参数说明
1.系统概述
北京西站作为首都北京的一个窗口，但其低压供电状况存在许多不足：中心站、东附楼、西附楼、南站房大部分开关无分合闸状态指示，不能集中监控；东、西附楼供电设备的电压、电流、功率、电度虽设有集中监视、自动记录，但由于设备简单，仍需单独设岗人工值班；配电室内温度、湿度、防火、防盗、防非法入侵功能也不具备。
北京西站低压供电监测系统，是一个开放体系结构的分布式系统，该系统适用于供电系统各种信号监测的要求，具有灵活的配置性能和很高的可靠性。该系统的主要特点是完成了由集中式向分布式的转变，只用一根普通的双绞线就可将现场各种远程I/O智能采样模块连接起来，形成现场通讯网络。监控单元可以直接分散安装在离现场设备近的地方。
系统硬件部分采用PROFIBUS现场总线和Kinco-R1远程I/O系列模块。其中使用2块Kinco-B131PC适配卡实现微机与PROFIBUS的连接；2块Kinco-R131-08IVA/D转换器共16点采集现场中的模拟量信号并转换为数字量通过总线传送到微机；8块Kinco-R121-08DX8路DI数字量输入模块共64点、15路DI数字量输入模块37块共555点完成系统开关量的监控；Kinco-B141中继器2块延长总线距离；14块智能交流采样模块共196点，累计共用831点。
系统软件采用“组态王”软件进行组态，该软件运行于Microsoftbbbbbbs95/98/NT中文平台的全中文界面，采用了多线路、COM组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定可靠。
2.系统结构
（1）系统结构如下图所示：两个主站由两台工控机系统组成，分别安装在中心站和南站房，它们分别读取从站数据，在各自的CRT上显示。
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Kinco-R1系列I/O模块作为PROFIBUS现场总线上的从站，进行现场数据的采集和必要的控制。
主站与从站共同构成多主多从的PROFIBUS系统。主站在预定的周期内与分散在中心站地下室、东附楼、西附楼、南站房的从站交换信息。任何一个主站均能读取从站的信息，是一个冗余结构。
（2）系统硬件的基本配置
A.两台主机，采用PC兼容的奔腾II微机，主频233MHZ，内存64M，硬盘6.4G，PC适配卡两块，双机热备方式运行。
B.打印机：EPSONLQ1600K中英文打印机一台。
C.监视器：分辨率1024＊768的高分辨彩显bbbA卡驱动，对角尺寸21寸。
D.采样模块：采用Orient-2010A/D转换器两块，完成温度、湿度等模拟信号的采集。
E.交流采样模块：采用Kinco-R1系列电量变送器，采样三相电压、三相电流完成各变配电所的U、I、P、Q、功率因数、开关状态的巡回测量及有、无功电度的连续积累、事件记录、信号报警等任务。
F.开关量模块：采用Kinco-R1系列8路数字量输入模块、Kinco-R1系列15路数字量输入模块，实现对现场所有开关量的采集。
G.UPS不间断电源，提供可靠的电源保证，以防止突然断点造成监控系统的瘫痪和生产损失。
3.系统的基本功能
（1）供电中心操作站功能
供电中心操作站是整个低压供电系统的监测中心，它对中心站、南站房、东附楼、西附楼的各配电室的开关状况、温度、湿度、非法入侵报警以及实时曲线、历史曲线、系统报表等系统的详细情况进行监测。
（2）现场仪表
现场仪表提供标准的4-20毫安工业电流信号，通过Kinco-R1远程I/O系列模块数字化转换后经PROFIBUS现场总线送给上位
机进行监控。
（3）现场总线技术
PROFIBUS现场总线技术的运用是整个系统的一个显著的特点。PROFIBUS现场总线硬件组成简单、网络协议实用、抗干扰能力强，是国际上公认的性能好的现场总线之一。
4.系统实现的功能
（1）自动监测低压配电系统的开关状态及电压、电流、功率、功率因素、电能等实时电量数值；
（2）故障报警、实时追踪显示、自动弹出故障所在画面；
（3）电能计费；
（4）变压器温度超温报警检测、监视；
（5）东、西附楼配电室室内温度、湿度检测、显示；
（6）东、西附楼无人值守、防火、防盗、防非法入侵；
（7）中心站、南站房各设一个主站，构成冗余系统；
（8）CRT画面逐级监视；
（9）主站与从站通信采用PROFIBUS现场总线；
（10）留有升级、扩展接口。
摘要：基于世纪星组态软件的北京市某工厂小区供热宴时监控系统，做到分支路、分时问、分温度自动温度补偿控制，大大节省了能源，并通过软件对外围设备自动控制，并利用曲线、报警显示和记录等功能tigao了系统操作效率和jingque性。
1概述
为实施蓝天工程，北京大部分供暖已采用清洁燃料，但由于原系统设计不合理，缺乏先进监控手段和管理不科学，造成燃料费用居高不下。经调查分析，大多数集中锅炉房的供热系统在整个循环供热的过程中散热损失大、供热区域内热水循环量的水动力严重失衡，实际的热水循环量超出设计值所需几倍，不但造成供暖系统的供热不均，达不到住户的供暖要求，还要增加运行费用。本文根据现有北京市某工厂小区实际情况开发设计，该小区具有代表性，使得该系统稍加改动即可应用于目前很多的供热系统。
该小区原供热状况直如下：锅炉房共有三台5.6MW燃气热水锅炉。原来，季冷时一般也只运行2台，小区共计lO.32万余平方米的建筑面积。主要供暖对象是车间热水供水、办公楼供水、生活热水、住宅楼供水和集中空稠供水。原系统锅炉的燃烧调整及起停，采取的是粗放型管理模式，不能根据供热负荷的实际情况，进行合理、有效的集控和联控，使每台锅炉处于佳运行状态，并达到供热平衡。
现有设备的利用不合理，搭配不匹配，限制了设备功能的充分发挥。供热时量与质的调节无法同步，供热区域内的热量分配电就无法均匀调控，造成区域间与楼字间的供热质量出现差别。根据目前供热系统资源不能合理分配，只监不控等缺点，世纪长秋设计了基于组态软件的供热节能系统具有以下特点：
（1）供热系统具有控制和监控功能，计算机作为控制和监视的管理中心，真正从用户热负荷实际需要出发，反过来控制整个锅炉房供热系统。
（2）智能化控制每一供暖之路，使温度调节个性化、程序化，减少人为干扰，充分体现对用户的人文关怀。
（3）供热系统各个不同供热区域实行分区控制功能，使各个供暖区根据各自不同情况实现不间，不同温度的供暖。
（4）使用的各种温度曲线、各种供热单元负荷曲线为基础开发的温控设备大幅度降低用户的运行费用，大限度科学合理使用能源，将能耗控制到合理值。
（5）用世纪星组态软件监控tigao了系统的稳定性、安全可靠性，降低人为操作的不确定性、随意性、劳动强度，管理更科学。
2系统的硬件组成
系统主要有工控机（研华）、打印机、RTU柜包含数传电台、模拟量输入输出模块、开关量输入输出模块、UPS电源、通讯电线和一些通讯电缆。
工控机是核心，将首站的模块采集到的数据利用双绞屏蔽线通过RS-485串口通讯协议采集到计算机，在界面上实现显示。各个供热锅炉的数据通过锅炉的数传电台和首站的数传电台进行通讯，将数据送入工控机；工控机也将下达的指令通过数传电台发送到各个锅炉。这样就完成了所有参数的采集传输和命令传输。
3系统的软件设计及功能的实现
3.1 组态软件简介
工控组态软件是利用系统软件提供的工具。通过简单形象的组态工作，即可构成所需的软件功能。组态软件正在以tigao系统的成功率和可靠性、缩短项目统开发周期、减少开发费用等优势代替着各种计算机语言的软件开发，受到了越来越多的科技人员的重视和青睐，并已显示出形成计算机控制系统软件主导地位的趋势。
由北京世纪长秋科技有限公司研制的世纪星组态软件，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，是一套基于bbbbbbs平台的用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、曲线和报表输出、企业监控网络以及高性能、高可靠性、低成本的嵌入系统等功能。本文将介绍基于工控软件世纪星的供热节能系统。
3.2 主要功能的实现
（1）定时段及温度限值控制原系统导致大量的办公区域在夜间能源空耗现象突出。
由于运行温度单一，造成无法根据实际需要进行动态温度调节。传统的锅炉房对外网的热水温度．都是采用单一的出水温度方式进行。即锅炉只有一个出水温度．许多换热站供暖循环二次水的温度也只能靠一次水的变化而变化，调节阀门也仅仅靠人工初始设的开关控制，一般都是维持一个固定开度不变。即二次水温度仅靠一次水温变化．来带动二次水温度简单的“质调节”，却无法实现量与质的同步调节。
该系统可以使各供热区域的各支路（包括车间供水、办公楼供暖、住宅楼供暖、集中空调供水）出口温度，按照不同温度的需要和不同的运行时间需要，进行任意的分温、分时、分段调整，这样可以避免原系按照高区域温度设计，其它不需要这样高温度供热的区域用户，例如大量办公楼下班后．由于与家属宿舍楼在同样采暖系统中仍然采用同样温度和方式供热，而产生能源的大量浪费。
（2）外围设备的自动控制。
原系统由于没有集中控制，对于阀门的关闭等操作都是工人师傅手动完成，给系统操作带来了极大的不便。本系统组态软件实现了外围设备的自动控制。简单的几个按键操作即可实现对外围设备的控制。
（3)系统实时监控、故障显示和记录。
那对于原系统．一旦发生故障，操作人员无法立即知道是哪个部分发生异常，只能凭经验寻找，对于当前各部分的运行状态无法整体观测到，这就给系统的运行和操作带来了很大的不便，生产效率很低。而本文介绍的系统采用实时监控技术，通过世纪星组态软件实现了对锅炉运行的所有参数实时监控，使得所有参数的当前运行状态可以在同一画面中显示，这样操作人员就可以方便、快速的了解各部分的运行情况，大大tigao了生产效率。
故障报警功能使实际运行中的某个参数超过设定标准时，系统自动发出警告，操作人员只要检查相对应部分的设置即可。故障报警信息会由系统自动记录，以便以后察看。
如图1所示：
4
本文介绍的锅炉监控系统进行分支路、分温度、分时间的自动控制，使得出水温度不再是一个固定值，避免了造成各供暖分路的要求与供应之间的矛盾，原来系统的该热的时候不热、不需要热的时候反而热的现象不再出现。各支路按照室外天气温度进行变化补偿，大大节约了资源。经计算和实地考察，该系统与原系统相比，可节省资源45％以上，实时监控、故障显示记录和实时曲线使系统控制更加自动化、系统化，大大tigao了工作效率。■
1引言
商场等大型建筑采用中央空调系统主要是为人群提供舒适的环境，但在追求舒适的往往也会消耗了大量的能源。如何有效地解决这个问题，就需将环境对人的影响进行分析。资料显示，室内空调温度与耗能量有直接的关系，通过合理的设定室内空调的运行参数，既可以满足人体对环境舒适性要求的又可以达到节能的目的，降低空调系统运行时间，节约费用。
随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC、人机界面、温度传感器等自动化产品构建的自动控制系统，自动调节水泵的输出liuliang，既满足了人体对环境舒适性的要求，有达到了节能的目的。采用台达自动化产品及DeviceNet现场总线产品组建中央空调控制系统，不仅满足了上述的要求，并且便于安装调试，并由于减少了现场接线，极大地tigao了控制系统的可靠性和实时性。
2中央空调系统的特点
在本项目中，中央空调系统主要负责卖场一至三层的冷暖供给，其中一层主要为商铺和车库，二、三层为卖场区域。因卖场商品分区摆放，各区域功能不同，造成人流密度分布不均，导致各区域温度、CO2 浓度差异，考虑到超市空调为悬挂式安装、冷（暖）风分区供给、就地回风，本系统采用通过DeviceNet现场总线网络进行区域控制、局部微调、集中管理的控制策略。
另一方面，不间、不段人liuliang差异较大，温度、CO2 浓度也伴随人liuliang的变化而变化，如人liuliang在、节假日增多，平时相对较少，温度、CO2 浓度也在及节假日相对较高。本套自动控制系统会根据现场环境对温度、CO2 浓度自动调节。
3中央空调系统控制系统设计
3.1总体结构设计
根据空调机组分布特点，对于CO2浓度和室内温度采用区域控制；冷（热）水和风机采用VWV、VAV混合控制模式，由此达到舒适和节能目的。
整个大楼共分为三层，一层3台AHU，二层3台AHU，三层2台AHU、1台PAH，每层都由不同的功能区域组成。所有AHU和PAH由1台总控制器来负责整体控制。每台AHU、PAH都有1台各自独立的控制箱。
控制系统整体架构如图1所示。
图1 控制系统总体架构图
3.2 总控制器结构
总控制器主要由触摸屏、PLC以及DVPDNET扫描模块构成。总控制器通过台达的DeviceNet总线与现场控制器通讯，进行数据交换。
触摸屏通过RS485总线以MODBUS协议与总控制器通讯，监视各台AHU的运行状态。现场控制器的温度、CO2浓度可以通过总控制器的触摸屏来设定，设定好的数据通过DeviceNet通讯分发给各现场控制器。
通过DVPDNET扫描模块对整个网络进行管理，并通过人机界面显示各网络节点的状态。当网络上的节点发生异常时，相应的指示灯点亮。实时显示扫描模块的状态，当扫描模块发生错误时，显示扫描模块的错误代码。
3.3 现场控制器
现场控制器主要由DNA02模块、PLC、变频器、接触器等部件构成。现场控制器接受总控制器的温度、CO2浓度设定指令。现场控制器之间还可以通过总控制器实现数据共享，将采集到的温度、CO2浓度等信号传送给与该区域相关的其他现场控制器。现场控制器控制AHU、PAH空调机的风机转速、冷（热）水阀门开度和新风阀开度来调节室内温度和CO2浓度。
3.4AHU的控制流程
AHU操作箱可以选择自动控制或手动控制。自动控制时，现场温度及CO2浓度由台达PLC智能控制在允许的设定范围内；当操作箱出现故障时(如传感器损坏、出现通讯故障等)，可以选择将变频器以固定频率运行或者工频运行，以便检修。
3.5对于CO2浓度和人liuliang的处理
在卖场中，根据空间区域布置CO2传感器位置，主要在人员集中密集处采集CO2浓度值。CO2传感器就近接线于现场控制箱的PLC，此信号经过集中控制器发送给本区域相关的空气处理机组的控制器，由各台AHU通过调整新风阀门开度来引进新风量，调节室内CO2浓度。新风阀门的开度的大小是通过CO2浓度、室外温度的目标值依据其权重的大小来进行PID控制的。
3.6火警连锁
本系统与安防系统连动，当发生火警时，总控制器上人机出现报警画面，空调机停止工作，水阀、风阀关闭，排烟系统启动，排出烟雾。本系统提供一个干接点与安防系统连动。
3.7DeviceNet网络配置
3.7.1模块设置
按照表1分别对网络上的节点进行设置。
表1 网络节点设置参数表
3.7.2 DeviceNet从站的配置
（1）打开DeviceNetBuilder软件，软件界面如图2所示。
图2 DeviceNetBuilder软件界面
（2）选择“设置（S）”功能点“通讯设置”，选择“系统通道”指令，如图3所示。
图3 系统通道设置
（3）在此对计算机与 SV主机的通讯参数进行设置。如“通讯端口”、“通讯地址”、“通讯速率”、“通讯格式”。设置正确后，点击“确定”按钮，返回主界面。
（4）选择“网络（N）”菜单点“在线”指令，弹出选择通讯通道窗口，如图4所示。
图4 选择通讯通道
（5）按图4中的“确定”对DeviceNet网络进行扫描，正常情况下弹出扫描进度条；按“取消”返回主画面。如果上述对话框的进度条一直没有动作，则说明PC和SVPLC通讯连接不正常或PC上有其他程序使用串口。扫描结束后，会提示“扫描网络已完成”。此时，网络中被扫描到的所有节点的图标和设备名称都会显示在软件界面上，如图5所示。在此例中DVPDNET的节点地址为01。
图5 网络扫描结果
（6）用鼠标双击VFD-FDrives节点，弹出节点配置窗口，如图6所示。在此对VFD-F变频器的识别参数以及IO信息进行确认。确认配置无误后，点击“确定“按钮，返回主界面。
图6 节点配置
（7）其它从站（如PLC等）的配置与节点1操作步骤类似，这里不再赘述。
3.7.3 DVPDNET扫描模块（主站）的配置
（1）双击DNET Scanner（节点0）的图标，弹出“扫描模块配置…”对话框，可以看到左边的列表里有当前可用节点VFD-FDrives 230V 50HP，DVP-SS/SA/EH PLC，VFD-F Drives 230V20HP，DVP-SS/SA/EH PLC，VFD-M Drives 230V 5HP，DVP-SS/SA/EH PLC……。右边有一个空的“扫描列表”，如图7所示。
图7 扫描模块配置
（2）将图7中左边列表中的 DeviceNet 从站设备移入扫描模块的扫描列表中。具体步骤为：选中 DeviceNet从站节点，点击“ ”，可将DeviceNet从站节点依次移入到扫描模块的扫描列表内。确认无误后，点击“确定”按钮。
（3）选择“网络（N）”菜单点“下载”指令，将配置下载到DVPDNET-SL扫描模块内。下载时，如果SV主机处于运行模式，会弹出“警告”对话框，如图8所示。
图8 警告对话框
（4）点击“是”按钮，将配置下载至扫描模块，确认PLC处于RUN模式。
3.7.4 DVPDNET-SL扫描模块和从站的IO数据映射
DVPDNET-SL扫描模块到DeviceNet从站的IO数据映射如表2所示，DeviceNet从站到DVPDNET-SL扫描模块如表3所示。选择“文件（F）”菜单中“保存(S)”命令，将当前的网络配置保存。
表2 DVPDNET-SL扫描模块到DeviceNet从站的IO数据映射
表3 DeviceNet从站到DVPDNET-SL扫描模块IO数据映射
3.8DeviceNet网络监视
3.8.1实现原理
扫描模块对扫描列表中的节点进行实时监控，并将扫描列表中的每个节点的状态映射到一个位，使用者可以通过监控D6032~D6035的内容获取各网络节点的状态信息。PLC装置与网络节点的对应关系如表4所示。
表4 PLC装置与网络节点对应关系表
当扫描列表中的节点正常时，相应的位为OFF状态，当扫描列表中的节点发生异常时，相应的位为ON状态。
用户通过监控D6036的内容实时获取扫描模块的状态信息。当扫描模块正常工作时，D6036的内容为0；当扫描模块处于初始化时，D6036高字节内容为1，低字节内容为0；当扫描模块发生错误时，D6036高字节内容为2，错误的详细信息参考D6036低字节的错误代码，如表5所示。
表5 D6303错误代码说明
3.8.2 PLC元件说明（见表6）
表6 PLC元件说明
3.8.3 PLC程序（DeviceNet网络监控部分，见图9）
图9 DeviceNet网络监控部分PLC程序
4DeviceNet现场总线控制系统优点
与传统的控制系统相比，基于现场总线产品的空调系统具有以下优点：
（1）布线简单，节省安装费用
DeviceNet通过一根通讯线实现整个网络各节点之间的通讯，相对于传统的点对点控制系统，节省大量的电缆，缩短的安装时间，降低了安装费用。
（2）可靠性高
DeviceNet通过一根通讯线控制整个网络。主站模块对整个网络实时监控，通过监控主站模块，能够迅速的获知发生故障的节点设备，便于快速排除故障；当网络上的某一节点发生故障，不会影响其它节点的正常工作。
5结束语