电气一体化Word文档格式.docx
《电气一体化Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气一体化Word文档格式.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
2.24冶金行业（5）
2.3三菱PLC在洗煤厂的实际应用方案（6）
2.31系统设计思路（6）
2.32系统控制设计结构（6）
2.33系统主要功能（7）
2.4和利时PLC在智能楼宇电量采集系统中的应用（7）
2.41系统设计（8）
2.42PLC硬件配置（10）
第三章楼宇智能化的目的和优点（12）
第四章楼宇智能化系统的组成部分和功能（13）
4.1楼宇智能化系统的组成部分（13）
4.2楼宇智能化系统的功能（13）
第五章PLC系统设计时的故障防范（14）
结论（16）
致谢（17）
参考文献（18）
绪论
智能建筑是信息时代的必然产物，建筑物智能化程度随科学技术的发展而逐步提高。
当今世界科学技术发展的主要标志是4C技术（即Computer计算机技术、Control控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术）。
将4C技术综合应用于建筑物之中，在建筑物内建立一个计算机综合网络，使建筑物智能化。
4C技术仅仅是智能建筑的结构化和系统化。
智能建筑是“通过对建筑物的4个基本要素，即结构、系统、服务和管理，以及它们之间的内在联系，以最优化的设计，提供一个投资合理又拥有高效率的幽雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。
智能建筑物能够帮助大厦的主人，财产的管理者和拥有者等意识到，他们在诸如费用开支、生活舒适、商务活动和人身安全等方面得到最大利益的回报。
建筑智能化的目的是：
应用现代4C技术构成智能建筑结构与系统，结合现代化的服务与管理方式给人们提供一个安全、舒适的生活、学习与工作环境空间。
第一章：
PLC与楼宇智能化的含义
1.1什么是PLC?
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：
a.电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。
如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视压波动在+10%（+15%范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去•
b.中央处理单元（CPU）中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。
它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；
检查电
源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。
当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释
后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。
等
所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
为了进一步
提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。
这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。
c.存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软
件的存储器称为用户程序存储器。
d、输入输出接口电路1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输
入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。
2、现场输出接
口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。
e、功能模块如计数、定位等功能模块.
f、通信模块如以太网、RS485Profibus-DP通讯模块等。
1.2什么是楼宇智能化?
楼宇智能工程其前身叫做空调过程控制系统。
主要是对空调的参数监测。
但
是现在由于国内的发展。
好多安防（比如门禁、可视对讲系统都集成进来了）。
楼宇智能化控制采用的是计算机集散控制，所谓计算机集散控制就是分散控制集中管理。
它的分散控制器通常采用直接数字控制器（DDC，利用上位计
算机进行画面的监控和管理。
主要手段是动画、曲线、文本、数据库、脚本、和各种专用控件等。
楼宇智能化包括：
空调与通风监控系统、给排水监控系统、照明监控系统、电力供应监控系统、电梯运行监控系统、综合保安系统、消防监控系统和结构化综合布线系统。
第二章：
PLC在楼宇智能化中的实际应用
2.1在智能建筑中的应用
智能建筑自1984年1月出现以来（美国康涅狄格州哈特福德市的都市大厦），在欧、美、日及世界各地得到迅速发展，其中以美国、日本兴建最多，目前，美国有智能大厦几万幢。
日本自1984年以来，在许多大城市建设了“智
能化街区”、“智能化群楼”，新建的建筑中有80沖上为智能化建筑。
新加坡政府为推广智能建筑，拨巨资进行专项研究，计划将新加坡建成“智能城市花园”。
印度也于1995年起在加尔各答的盐湖开始建设“智能城”。
其他国家如法国、瑞典、英国、泰国等国家也不断兴建智能建筑。
中国香港智能建筑发展也较早，相继出现了汇丰银行大厦、立法会大厦、
中银大厦等一批智能化程度较高的智能建筑。
中国大陆第一幢智能大厦是1989
年建成的北京发展大厦。
1986年智能建筑被列为国家“七五”重点科技攻关项目，开始进行可行性研究阶段，该项目1991年通过鉴定，1992年中国进入了智能大厦的高速发展阶段，其发展速度和规模在世界上绝无仅有。
目前，全国已有
上千幢智能大厦。
智能建筑在中国已成为建筑市场的大趋势，也是建筑业中新的“经济增长点”。
各类建筑（楼、馆、场等）的智能化工程投资，约占工程总投资的5%-8%
有的已高达10%居住小区的智能化系统建设投资平均在每平方米60元左右（占土建投资的5%-8%，如按中国每年竣工面积计算总投资为几十亿元。
智能建筑这个新的“经济增长点”促成智能建筑相关企业迅速增长。
粗略估计，目前全国从事智能建筑的企业超过3000家,产品供应商近3000家。
中国有152家设计院和127家系统集成商具有智能建筑专项设计资质。
智能建筑随着经济的持续稳健增长，其数量和水平正逐年提高，深圳居民对智能建筑的认可度也越来越高。
目前深圳的安防覆盖率居全国之首。
深圳还是国家发改委选定的全国社区信息化建设试点城市，深圳信息化社区的技术装备程度走在全国前列。
深圳智能建筑及相关行业的企业有数千家，一些国际上最新的技术、产品都能在深圳同步上市。
比如，深圳地区是全国安防产业的重要发源地和产品集散地，吸引许多国外知名品牌中国总代理都在此落户，并集中了全国70流右的安防一级代理商，各类安防企业的年营业额超过30亿元。
目前，发达国家的智能建筑已从早期的追求功能完备齐全，向高技术化、实用化和节能化方向发展。
在深圳，智能建筑也已进入高技术化、实用化发展阶段，从事楼宇智能化产品开发与制造、楼宇智能化系统集成工程设计与施工、智能化社区管理的企业逐渐走向专门化和专业化。
2.2在其它行业中的应用
2.21纺织机械
PLC在纺织设备上应用已普及，清花、梳棉、并条、精梳、粗纱、络筒、并纱、捻线、整经、浆纱、无梭织机等均已采用。
纺织行业是小型PLC
最主要的应用行业，设备上用的PLC的I/0点数范围8—1024点，其中约85%为8〜112点。
随着一些主要的纺织生产企业已经完成了自动化改造，该行业未来几年PLC的需求增长速度预计将会放缓。
2.22印刷机械
本行业中PLC主要用来完成各机组离合压与水辊电机的协调准确控制。
印刷机械的自动化水平整体较欧美有较大的差距。
国外的印刷机械已经将PLC作为标准配置，而国内还有超过
三分之一的印刷机械在使用继电器控制，行业有较大的设备更新需求。
2.23包装机械
目前国内包装机械行业基于PLC的控制系统仍占主导地位，拥有高度自动化和大型化的成套包装机械设计、生产能力的厂商不多。
PLC通常处于设备底层，为设备提供可靠的、实时的控制。
越来越多的包装设备厂商考虑在其设备中配备先进的自动化产品，以提高产品的技术含量，提升市场竞争力。
2.24冶金行业
中国已经存在超过6,000家冶金企业，PLC的应用规模超过5亿元人民币,主要以大型PLC为主。
PLC目前是冶金行业主控制器市场的主流产品，且预计在短期内这一地位不会动摇。
受到国家宏观调控的影响，未来几年冶金行业的增长速度将会
放缓，该行业对PLC的需求也将受到相应的影响。
2.3三菱PLC在洗煤厂的实际应用方案
2.31系统设计思路
根据洗煤厂工艺控制流程和实际要求，将系统分为三级控制具体技术思路如下：
a.控制运算级第一级以日本三菱公司的新型Q系列PLC为控制核心，实现对洗煤厂设备的顺序启车、顺序停车、故障逻辑停车以及特殊要求的单台设备控制，对模拟量信号合格介质悬浮液密度、合格介质悬浮液磁性物含量、重介旋流器入口压力、合介桶液位的PID调节.
b.集中监控管理级第二级由两台工业控制计算机联网作为系统人-机交
互窗口，组态软件采用“组态王”工控软件，实现对工艺运行数据的采集、图形监视、动态显示、记录分析、参数报警、日报表打印以及对现场设备逻辑启停等功能，两台计算机可以监控不同的画面，并具有相同的操作功能。
计算机操作站放置在中央集控室，可以随时了解电机、水泵、仪器设备的运行状况，便于生产调度指挥。
该系统还配有生产调度模拟盘，显示全厂生产线设备的运行、停止状^态0
c.现场信号工作站现场有70个工作站，可对现场电机、水泵等进行启停
及启停显示、报警。
现场信号工作站有三种工作状态：
（1）自动状态时工作站所控制的设备由集控室控制；
（2）手动状态时信号工作站所控制的设备不受中央集控室控制由信号工作站控制；
（3）零位状态时信号工作站所控制的设备不受中央集控室和工作站控制，用于设备检修。
现场工作站设备出现故障时能向集控室发出故障信号。
在70个信号工作站中有16个信号工作站要有准备好信号输入，以便在自动状态时通知中央集控室此工作站已经准备就绪，中央集控室根据16个
工作站全部准备就绪的信号发出启车信号后启动生产线。
2.32系统控制结构设计
a控制系统软硬件配置系统控制级PLC（下位机）以三菱公司的Q系列PLC为系统控制核心；
采用GXDEVELOPERVer8.（编程软件完成PLC系统组态编程（程序结构设计、地址定义、梯形图编写）程序调试。
监控站（上位机）采用基于Windows2000操作系统，选用“组态王”组态软件完成监控画面组态、变量定义、设备运行状态画面组态、实时历史曲线
画面组态、报表组态。
现场液位传感器采用超声波液位计，能精确的采集现场液位信号，再通过富士变频器对水泵进行控制，从而实现对液位的PID调节。
整个控制系统实际I/O点总计如下：
数字量I/O点数:
DI90点DO58点
模拟量I/O通道:
Al8点AO8点
b系统组网和PLC编程两个监控站（上位机）之间采用以太网通讯，“组态
王”组态时只需将两台计算机设定为“Web通讯。
其中一台计算机预装有GX
DEVELOPERVer8.敢件，完成PLC程序设计、开发、调试工作以及和上位机的通讯。
如果需要可以随时对程序运行监控和编辑。
cPLC程序结构PLC程序编程可分为五部分：
第一部分是设备的逻辑顺序启车；
第二部分是设备的逻辑停车；
第三部分是设备故障逻辑停车；
第四部分是设备非连锁状态的单机运行；
第四部分是模拟量的PID调节（PID调节编程可以参考PIDControlInstructions）。
2.33系统主要功能
a监控功能洗煤厂重介洗选生产线全部设备的运行状态可以通过两台上位机操作站监控并动态模拟显示。
通过上位机发出启车信号自动启动洗煤生产线的设备，对生产线的设备故障进行自动诊断，根据故障点位置按逻辑程序自动停车。
中央集控室上位机可以单机启车。
b调节控制功能洗煤厂各设备间的耦合程度高，单台设备故障会直接影响整条生产线生产，因此在PLC编程中对合格介质悬浮液密度、合格介质悬浮液磁性物含量、重介旋流器入口压力、合介桶液位等工艺参数PID调节作了优化编程，使其能在上位机轻松实现手/自动无扰动切换，从而不会影响生产线生产。
c报警功能系统具有故障报警（水泵、电机等启停故障）和密度、液位、压力等工艺参数超限报警.
d系统联锁功能系统可以现场操作、计算机联动和自动运行，并相互联锁。
e通讯状态显示功能系统可以显示PLC与两台上位机之间的通讯状态。
f报表记录功能系统可以准确的记录每台设备的运行情况（启动时间、停止时间、值班操作员）可以根据需要打印该报表。
g曲线功能系统可以对密度、液位、压力等工艺参数，以实时曲线、历史曲线的形式直观的显示在上位机画面上。
h权限功能为防止误操作和非专业人员随意改动参数，该系统分为三级权限分别为操作员（只能对一部分画面进行操作）、管理员（增加减少用户名修改密码）、工程师（最高权限）
2.4和利时PLC在智能楼宇电量采集系统中的应用
智能型电力仪表是电力监控中不可或缺的设备，它可以进行三相电量的测试并进行显示、进行能量累积、电力品质分析、故障报警、并集合数字输入、输出和网络于一身，以实现远程数据采集与控制。
电力监控系统对于整个配电网络尤其重要。
采用基于和利时公司LMPLC的电力监控系统，可通过通讯的方式实现对所有现场电力监控仪表数据的采集和设定，通过DP网络将数据上传到LKPLC
监控站，再由LKPLC通过工业以太网与上位计算机进行通讯，实现对所有电力数据的集中监视和控制。
配电室作为智能建筑系统的电力中心，向整栋大楼提供照明、消防、公用设备及办公设备的用电。
智能型电力仪表就是可以对整个供电网络进行测量，分析
及显示的仪器。
由于智能建筑的供电网络很庞大，所以使用的智能型电力仪表数量也比较多。
这就需要一套可靠的监控系统与所有的智能仪表进行数据交换，实
现对整个配电网络进行监控，从而实现电力的故障报警和优化管理。
使用和利时LK系列和LM系列PLC的电量采集系统因其可靠性高、自由通讯数据通讯量大、通讯编程灵活而得到采用。
电量采集系统实现了对电力仪表中各个数据的采集功能，数据包括频率、相电压、线电压、相（线）电流、有功/无功/视在功率、功率因数、绝对有功电度和绝对无功电度等。
其中LM系列PLC使用自由口通讯与所有的智能电力仪表进行通讯，并实现对仪表数据的储存和上传。
LK系列PLC完成对所有LM系列PLC中仪表数据的统计和汇总，最后通过以太网将数据传送到上位监控计算机，实现对全部供电系统状态的监视。
2.41系统设计
电力采集系统一般由以LK和LM系列PLC为核心的通讯机柜组成。
系统装置如图2-1所示。
电力监控柜里配置有1套LK系列PLC，10套LM系列PLC及电源。
每套LM系列PLC均有一个RS485接口和一个PROFIBUS-D接口，其通过RS485串口与智能仪表进行通讯，再通过PROFIBUS-D总线将读上来的仪表数据传送到LK系列PLC中。
LK系列PLC通过以太网通讯将汇总的配电室内的所有数据传送到上位监控计算机。
由于需要采集的仪表数量很多，且每块仪表读取的数据量大，所以采用多套LM系列PLC与仪表连接进行数据采集。
LM系列PLC的RS232和RS485串口具有自由口通讯功能，可以针对仪表支持的协议自由进行编程，参数的设定和更改都很方便，在此针对仪表支持的MODBURTU协议进行主站编程。
LK系列PLC拥有16M的数据存储空间，支持PROFIBUS-D和以太网（MODBUTCP）通讯，可以方便的与LM系列PLC和上位计算机进行连接。
使用LK系列PLC汇总LM系列PLC读取的数据大大优化了网络结构•
囹口电力釆集系统结构示意圏
2.42PLC硬件配置
以生产楼电量监控系统为例，使用的PLC设备如下:
表3-1PLC设备清单
序号
PLC型号
型号说明
数星
1
LK2O3
CPU®
块，266MHZ*程J?
SMB-掉电保持区，支
持以衣网，PROHBUS-DPj串口（RS232和賂4阳）通讯
UC31
PROFIBUS^DP通信接口欖块
■*>
LK1Q1
本地背板，单匚巩;
插槽，1C槽，隼成一个以太网EPEOFIB1尽DF接口和
两个串口
4
iraio
MVDC电源，为LK系列PIT供电
5
LM3109
CPU镇块，自®
24Db】6继电器DO,RS232和RB阴串口,FGVAC供电
:
c
6
LM3401
PROFIBUS-DPM站通讯欖块
10
LM系列PLC使用PowerPro2.1.3B编程软件进行程序编写。
PowerPro2.1.3B编程软件具有十分全面的功能：
程序语言标准化。
具有IL、LDSTFBDSFCCFC六种编程语言。
内部器件变量化。
定时器和计数器采用变量方式代替，实现无限点调用。
程序组织模块化。
方便进行程序的重用，阅读和调试等，确保程序安全。
参数设定简便化。
可以对特殊的功能块进行不同的参数设定以满足使用要求。
编程监控一体化。
具有视图和仿真调试功能，十分方便对程序进行编写和调试。
从程序中可以看出所有数据的采集和存储都是由LM系列PLC完成的。
通过
RS485进行询问帧数据的发送，并对返回的数据进行CRC校验判断，若返回的数
据不正确，则不进行数据存储，只有返回数据正确时才将数据放到相应的寄存器中。
LK系列PLC将所有的仪表数据进行汇总放到连续的寄存器当中，其16M的数据存储区可以轻易的存储下所有LM中仪表的数据。
使用LK系列PLC的目的主要是优化网络结构，提高整套系统的通讯的可靠性和维护的简易程度。
第三章：
楼宇智能化的目的和优点
楼宇智能化系统（BAS）对整个建筑的所有公用机电设备，包括建筑的中央空调系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、电梯系统，进行集中监测和遥控来提高建筑的管理水平，降低设备故障率，减少维护及营运成本。
设计楼宇智能化系统的主要目的在于将建筑内各种机电设备的信息进行分析、归类、处理、判
断，采用最优化的控制手段，对各系统设备进行集中监控和管理，使各子系统设备始终处于有条不紊、协同一致和高效、有序的状态下运行，在创造出一个高效、舒适、安全的工作环境中，降低各系统造价，尽量节省能耗和日常管理的各项费用，保证系统充分运行，从而提高了智能建筑的高水平的现代化管理和服务，使
投资能得到一个良好的回报。
楼宇机电设备监控系统，作为智能建筑楼宇自动化系统非常重要的一部分，担负着对整座大厦内机电设备的集中检测和控制，保证所有设备的正常运行，并达到最佳状态。
a最大程度地节省能源运用计算机系统中的多样的能源管理程序，通过
各种附加条件，自动运转设施及装备，从而最大程度地节省能源。
（在设计合理、运转正常及维护及时的情况下，最大可节能30%）。
2、有效的楼宇管理
及设施保护
在中央系统，可以清楚地知道所控设施的运转情况和故障发生，通过对设施的有效管理及正确的保修管理，可以维持设施及装备的最适合的状态，延长设备的寿命，使管理人员的最少化，从而对建筑物的设施进行有效地管理及保护。
b高业务的效率及生产性建筑内的温湿度、空气质量、环境自动控制在最
适的状态，提供舒适的工作环境，从而提高了人员的工作效率。
智能建
筑节能是世界性的大潮流和大趋势，同时也是中国改革和发展的迫切需求，这是不以人的主观意志为转移的客观必然性，是21世纪中国建筑事业发展的一个重点和热点。
节能和环保是实现可持续发展的关键。
可持续建筑应遵循节约化、生态化、人性化、无害化、集约化等基本原则，这些原则服务于可持续发展的最终目标。
最近几年，未来的楼宇被人们认为将会是充满了各种各样的智能设备。
楼宇控制网络中的传感器、执行器、阀门等都是智能的。
楼宇的基础设施能无缝隙的将数据网和控制网连接起来，形成整体的楼宇网络。
整体的楼宇网络将成为未来楼宇控制的典范。
整体的楼宇网络概念已不再是一个对将来的期望，今天它正在发生中。
提供智能设备、子系统和系统的厂家正在如指数般的成长。
这种推动力主要来自于业主们，他们对楼宇物业集成度的要求越来越高，这也是合理的。
因为在今天，楼宇自控子系统如门禁、闭路电视、电梯、空调暖通、保安和消防中的智能产品都已问世了。
第四章：
楼宇智能化系统的组成部分和功能
4.1楼宇智能化系统的组成部分
◎建筑设备运行管理的监控，包括：
（1）
暖通空调系统的监控（HVAC）;
⑵
给排水系统监控；
（3）
供配电与照明系统监控
◎火灾报警与消防联动控制、电梯运行管制
◎公共安全技术防范，包括：
（1）电视监控系统；
（2）防盗报警系统；
（3）出入口控制及门禁系统；
（4）安保人员巡查系统；
（5）汽车库综合管理系统；
（6）各类重要仓库防范设施；
（7）安全广播信息系统。
4.2楼宇智能化系统的功能
♦制定系统的管理、调度、操作和控制的策略；
♦存取有关数据与控制的参数；
♦管理、调度、监视与控制系统的运行；
♦显示系统运行的数据、图象和曲线；
♦打印各类报表；
♦进行系统运行的历史记录及趋势分析；
♦统计设备的运行时间、进行设备维护、保养管理等。
第五章：
PLC系统设计时的故障防范
在现代化的工业生产中，大量采用了可编程序控制系统，可编程序控制器能在恶劣的工作环境下正常工作，但其构成的控制系统由于设计、安装、干扰等因素有时会出现故障。
有些问题是在系统设计时考虑不周造成的。
根据实践中的经验和教训，本文阐述可编程序控制系统设计时应注意的问题。
1、一个系统中使用的成熟技术至少应占到75沖上
“成熟技术”一是经过一定的生产实践考验的可编程序控制器产品或类似设计，或者确定能在未来的生产实践中，经得起考验；
二是设计工作人员对于需要使用的技术要有经验或有掌握它的能力。
设计与配置一个可编程序控制系统选用的技术与设计方案切实可行。
因为一个生产过程控制系统，一旦
升级会员 