无线通信与PLC控制在换热站控制系统中的应用

2016-03-06李俊仕

中国设备工程 2016年18期

关键词：换热站调节阀触摸屏

李俊仕

（包头职业技术学院电气工程系，内蒙古包头 014030）

无线通信与PLC控制在换热站控制系统中的应用

李俊仕

（包头职业技术学院电气工程系，内蒙古包头 014030）

系统以PLC控制、支持无线通信的触摸屏与远程上位机共同实现，使控制和监控达到不受空间和时间的限制，大大提高了系统的实用性和高效性。

无线通信；PLC；触摸屏；自动化；无人值守式；换热站

无人值守换热站自动化控制系统在集中供热行业中的应用越来越广泛，而太平西街换热站就是这样一个站点。它是内蒙古北方重工业集团动力能源分公司在萨拉齐旧城采暖改造工程中的一个新建站房，该控制系统采用支持无线通信触摸屏与PLC通信来控制系统的运行和监控，实现无人值守式的管理模式。

1 系统组成

（1）控制要求。换热站内二次网循环水经过板式换热器与来自电厂的一次网循环水进行换热。二次网循环水经过分水器到达用户管道，由集水器回到换热站。①二次网供水水温闭环控制。二次网供水管道上温度传感器将温度信号传输到PLC中，PLC将其与二次网供水条件设定温度进行比对，用这两个温度参数参与PID控制，用PID输出的信号控制电动调节阀的开度。从温度采集至电动调节阀开度控制形成一个闭环控制。②二次网循环水定压补水控制。采用定压补水控制，即采集二次网回水管压力，当回水管网压力偏离给定压力值时，PLC给变频器信号发生对应的改变，变频器控制补水泵，使其迅速达到压力给定值，维持压力恒定。从而实现恒压控制。

（2）系统工作原理及组成。本换热站控制系统采用“和利时”LK系列PLC模块为控制核心，操作和监控采用“和利时”HT7000系列的HT7700T 7寸彩色触摸屏。控制柜采用GGD型，柜内配置为仿位图柜配置，模块布置紧固合理，接线规范有序。无线通信模块采用西安达泰电子公司的工业级PLC专用无线模块DTD433M。该模块提供了透明的RS-232/RS-485接口，无线可靠传输距离达到3公里以上，所以也可以称作远距离无线485模块。而且，它也适合于点对多点而且分散不便于挖沟布线等应用场合，不需要编写程序，不需要布线。在系统中，无线模块DTD433与PLC、触摸屏、上位机采用RS485接口、MODBUS协议连接实现无线网络远程监控。

2 系统硬件设计

由于控制系统对压力、温度、电流、电压、变频器频率等模拟量的采集数量较多，西门子S7-200系列小型PLC和“和利时”LM系列小型PLC由于模拟量扩展能力有限，均不能满足要求，只能选择中大型PLC，而“和利时”中大型LK系列PLC在价格和售后服务上均较其他中大型PLC有一定的优势，固换热站自动控制系统选择“和利时”LK系列PLC。它具有高速CPU配置工业级处理器，拥有纳秒级（13ns）的处理速度、非常高的可靠性、强大的网络通信能力、多机互联，实现数据共享以及易用、易维护性。主控系统硬件配置：CPU：LK202,开关量输入模块：LK610，开关量输出模块：LK710,模拟量输入模块：LK411，模拟量输出模块：LK511,温度采集模块：LK430，电源模块：LK910。

3 系统软件设计

（1）PLC软件设计及其他主要功能。本系统采用“和利时”LK系列PLC的配套编程软件“和利时”PowerPro V4.3进行PLC程序的编制、测试、调试。它基于Windows环境，符合IEC61131-3国际标准，具有离线仿真和在线调试功能，用户可在程序试运行之前测试逻辑的正确与否，极大地方便了程序的调试。根据工艺及控制要求和主、子程序的编程原则，系统的控制程序主要完成以下几大功能：换热站自动化系统的运行；电动调节阀控制；板式换热器上电动阀的控制；与无纸记录仪的串口通讯；几种温度调节工作方式的选择； VPN网络的通讯（它是电信运行商的一种通讯运营服务项目，用于PLC与远程上位机的通讯）。

图1 触摸屏系统控制主界面

（2）系统监控画面。“和利时”HT7700T触摸屏人机界面设计采用的是HollyView6.53。该软件提供各种功能控件，使用户可以根据设计者的思路自由设计画面，布置按钮、图形和数字等实现显示状态监视、实时报警、数字输入和控制功能。①触摸屏监控。触摸屏控制主界面如图1所示，其中包括室外温度；一次网供水的压力、温度、流量、电动调节阀的开度；1～4#电动阀的开关状态；一次网回水压力、流量、温度；二次网供回水压力、温度；1～3#循环泵的启停状态；1、2#变频补水泵的频率；补水箱液位。除了上述控制画面以外，还有“设备控制”、“参数设定”、“实时曲线”和“报警记录”等控制画面。②远程上位机控制界面。图2为太平西街换热站的上位机主界面，在图的左上角显示的是室外温度值，在它的下面是一些图例，包括停止、启动、机旁控制、远程控制、故障报警。在这些图例的右侧是换热站的系统图，其中显示的内容包括：一、二次网供回水的压力、温度值；一次网供回水的流量、热量、电动调节阀开度值；循环泵和补水泵可显示机旁/远程、运行/停止两种参数；分水箱下的表格显示的是报警信息，内容包括报警时间、报警类型、事件类型等；在补水箱的下方是报警记录按钮和报警确认按钮（点击报警记录可进入系统报警页面，点击报警确认可消除报警声音）。在系统图的右侧是“其他设备参数”表，内容包括系统电压、1～3#循环泵的电机电流、1～2#补水泵变频器的频率设定值和反馈值、一次网电动调节阀的开度设定值和反馈值。