报社采编大楼水系统综合自动化改造构想

【摘 要】针对报社采编大楼系统综合自动化改造的构想，为将报社采编大楼的中央空调与生活供水、消防供水系统现在各是相互独立的系统综合改造，介绍了报社采编大楼中央空调系统、生活与消防供水系统、定压补水系统，提出综合自动化控制系统网络，主要探讨了总线的选型、构建系统网络、控制网络程序和上位机监控系统，为水系统综合自动化改造构想进行了探讨。

【关键词】中央空调；供水；实时监控；现场总线

0.引言

综合自动化系统主要组成部分有：计算机辅助设计系统、计算机辅助制造系统、生产管理系统、事务管理系统和中央数据库等。是现代水系统综合化自动设备，可以对大楼水系统设备的运行情况监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过大楼水系统综合自动化系统内各设备间相互交换信息、数据共享，完成大楼水系统运行监视和控制任务。使大楼水系统达到安全稳定的运行水平、可以降低运行维护成本、提高经济效益，是高质量水系统控制的一项重要技术措施。现在的报社采编大楼有多套水系统，包括采编大楼中央空调冷热水循环水系统；高、低区生活和消防供水系统等。各个系统控制系统复杂，需要工人花费大量时间对其巡视，费时费力。为减轻工人工作量且提高工作效率，考虑引入现场总线控制网络，实现设备间的数据连通与大楼内供水、消防及空调系统的完全实时监控和科学管理。

1.报社采编大楼水系统概况

1.1报社采编大楼中央空调系统

中央空调系统包括三台空调机组，高区冷冻水循环泵，高区冷却水循环泵，低区冷冻水，低区冷却水循环泵及补水装置。空调系统使用三菱FX2N-48MR小型PLC作为控制器，每个设备都包括手自动控制及其他必要的控制。空调系统采用传统的恒温差控制方式，此种控制为最节约能源的控制方案。在温差控制时，需要采集供水及回水主管的温度，因此，系统使用FX2N-4AD-PT温度模块，可直接采集温度信号，不再需要温度变送器转换信号。空调系统在运行时，为防止自动运行时产生故障，设置了手动控制方式。在水泵的控制方面，采用变频器变流量控制，实现供热与制冷时与外界环境温度的联动。原有系统只能通过观察柜体上指示灯来判断设备工况，而对系统控制的一些参数的设置只能通过编程软件实现，现场工人操作机器改变设备工况及其不便，为此，设想在系统改造时，增加一台触摸屏，可以方便管理人员的操作及维护。

1.2报社采编大楼生活与消防供水系统

日报社的日常生活供水及消防供水是同一管路，这样设计避免了管道重复建设，节约成本。生活与消防供水系统分高低区两套分系统，分别控制着大楼高区与低区的供水。 高区分系统包括一台30KW的生活水泵及4台75KW的消防水泵；低区为5台37KW的水泵，平时生活供水为1台泵运行，消防时，5台泵四用一备，均采用变频器一拖五的控制方式。在日常生产过程中，管路主要给大楼提供生活用水。PLC与变频器及远传压力表构成一个闭环控制系统，实现恒压供水。在无消防信号时，单台生活供水泵运行，实现低压力生活供水；而在消防信号来临时，多台消防泵运行，维持消防对水的高压力的要求。为防止消防泵长时间不用而锈死的状况，系统设计了定时巡检的功能。两套供水系统都由三菱FX2N型PLC来控制。

1.3报社采编大楼定压补水系统

中央空调水系统在长时间运行时，会有一些水损失掉，为保障空调系统水量，设计了补水装置。由于空调系统水带有一定的压力，补水装置采用恒定压力补水。系统采用FX2N-16MR控制器，FX2N-3A模拟量混合模块来对模拟量（压力、频率和电流）进行计算处理。

2.综合自动化控制系统网络

2.1总线的选型

报社大楼内有四个控制系统，四个系统都属于小规模系统，且控制柜都在同一个机房内，距离上不超过二十米，所以设计控制网络时在距离上没有限制。由于四个系统都是采用三菱公司的现场总线。

N：N网络是一种基于RS485的简单的总线通信方式，其用于三菱FX系列小型PLC构造网络通信系统，其不仅价格便宜，而且编程简单。N：N网络最多可连接8台FX PLC，通过FX2N-485-BD通信板卡连接，进行软元件互相链接。由于在通信时，不同系统的数据量会有所不同，根据要链接的数据量多少，有三种模式可以选择，且数据的链接是在FX可编程控制器之间自动更新。在配置了适配器后，总延长距离最大可达500米，而PLC控制系统只配置FX2N-485-BD基本通信板卡时，系统仅能在50内实现通信功能。由此可知，本系统采用N；N网络较为合适[1]。

2.2构建系统网络

由于日报社大楼包括四个控制系统，那么就需要构造四个站，分别称其为中央空调站、低区生活与消防站、高区生活与消防站和定压补水站，其中一个作为主站，其他三个作为从站。控制系统网络如图1所示。因其控制系统工艺简单，占用的PLC存储器小，所以设定定压补水站作为N：N网络的主站，控制整个系统的通信。主站与上位机通信时为其配置SC-09协议转换板卡，采用RS422/232总线通信方式[2]。

2.3控制网络程序

在控制系统通信时，由于各个系统的通信数据量都较多，所以采用模式2通信方式。在模式2下，系统每次通信可同时发送64个位及8个字。对于主站点，用编程方法设置网络参数，就是在程序开始的第0步（LD M8038），向特殊数据寄存器D8176～D8180写入相应的参数，仅此而已。对于从站点，则更为简单，只须在第0步（LD M8038）向D8176写入站点号即可。

2.4上位机监控系统

在报社采编大楼的中控室，操作人员就可以通过上位机组态画面，监控大楼所有设备的工作状况。本系统设计的采用力控6.53组态软件，可以提供方便、灵活的管理环境，它配有各种工程、画面模板、降低了开发的工作量。在设计组态画面时，包括系统监控画面、设备状态列表、参数设定及报警记录等。系统监控画面对水泵的运行状态、运行参数及空调温度、压力等都可显示。在参数设定画面，设备设置手动/自动工作方式，还有温度计压力设定。在系统运行时自动记录各设备状态变化、操作过程等重要事件，一旦发生事故，可以作为分析事故原因的依据，可作为实现事故追忆，提供基础资料。设计了在设备故障、IO通讯故障和网络通讯故障时，故障报警显示画面会有故障点报警闪烁，并通过声光设备提供声光报警、语音文件报警等。

3.结语

本设计设想基于报社采编大楼原控制系统，但设计思想与原控制系统之间又没有实际上的联系，要做到设备实现现场监控，大楼控制系统的改造是必然的。该设计采用了现场总线控制技术，由PLC与上位机构成的大楼水系统的现场总线控制系统， 将PLC在工业现场控制中所具备的高可靠性、现场总线的高性能数据传输及上位机高速的处理能力、直观的界面就会显示及实施人机交流等优点充分发挥出来， 这不仅能够保证大楼原有水系统设备的正常、高效运行，同时，还可以在中控室利用网络，通过计算机对现场设备进行技术选择与参数显示，使整个管理系统达到集中控制， 可以大大减少管理成本，提高服务响应时间。显然，报社采编大楼系统综合自动化改造构想的实现，可以利用高科技手段，使报社采编大楼系统综合自动化改造，实现节能、节电、节水低碳经济社会的需要。

【参考文献】

[1]苏宏英，李慧，方昌始.计算机集散控制在中央空调系统中的应用[J].电气传动，2004（5）：46-5.

[2]申凤伟.基于力控组态软件的散货码头自动监控系统[J].湖北工业大学学报，2010（8）：56-57.