鼎实PROFIBUS远程IO DS300B和PB-B-MODBUS总线桥在空调控制系统中的应用

摘 要
        为了更好的提高用户能源设备的工作效率和管理水平,相应国家节能减排的号召，鼎实公司针对这一需求，推出了PROFIBUS-DP控制系统。该系统运用PROFIBUS现场总线控制技术，使开利的HVAC设备、非开利的机电设备协调工作，提高了整个空调系统设备的使用性能及能源利用率，同时也大大提高了整个空调系统的管理水平。正是基于这样的需求，采用了鼎实公司的DS300B系列PROFIBUS分布式IO和PB-B-MODBUS总线桥。

1、 自控系统的硬件选择
        考虑到整个空调系统的应用场合以及控制信号的分布情况，所以考虑使用PROFIBUS现场总线技术。另外，需要对开利空调机组的运行参数等监控和控制信号集中到PLC中处理，在以前，这样的需求是很难实现或者无法实现的。基于此采用了鼎实公司的PB-B-MODBUS总线桥。该总线桥可以把空调机组中的串口信号转到PROFIBUS网络中传输。

2、 总体控制要求及功能
        皇明楼宇中央空调控制系统的要求是要结合其自身太阳能产品，对整个楼宇的温湿度进行有效控制，同时达到节能的目的。同时还要求对整个空调机组的参数进行实时监控和控制。说明如下：
（1）控制操作：
　　在中心控制室能对被控设备进行在线实时控制，如启停某一设备，调节某些模拟输出量的大小，在线设置PLC的某些参数等。
（2）显示功能：
　　用图形实时地显示各现场被控设备的运行工况，以及各现场的状态参数。
（3）数据管理：
　　依据不同运行参数的变化快慢和重要程度，建立生产历史数据库，存储生产原始数据，供统计分析使用。利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析，得出一些有用的经验参数，为设备的检修、故障等提供依据，并把一些必要的参数和结果显示到实时画面和报表中去。
（4）报警功能：
　　当某一模拟量（如压力、温度等）测量值超过给定范围或某一开关量（如电机启停、阀门开关以及故障）发生变化时，可根据不同的需要发出不同等级的报警。
（5）打印功能：
　　可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警实时打印。

3、系统构成及其流程介绍

（1）系统网络构架：
        该系统采用了PROFIBUS现场总线技术，根据楼层以及工艺流程划分，系统共设了1个主站、15个子站、1个操作员站。主站采用CPU315-2DP，子站采用北京鼎实公司DS300B系列分布式IO远程模块和PB-B-MODBUS总线桥，用于现场数据的采集和控制。其自控系统见下图：

（2）流程介绍：
        根据本案例工艺流程和总平面布置，结合设备的位置和供配电范围，按照控制对象的区域、设备数量，以就近采集和单元控制为划分区域的原则，在地下一楼设立中控室。
a、空调机组的工作流程：如下图所示
此空调控制系统的特点在于：引入了能源利用的优先级。
夏季工况能源利用优先级：太阳能→滞水层→电→天燃气
冬季工况能源利用优先级：太阳能→滞水层→市政蒸汽→天燃气

b、冷水机组的运行参数监控和控制：如下图所示
运行参数监控和控制主要通过PB-B-MODBUS总线桥实现。

4、系统软件
1)计算机操作系统采用Microsoft Windows 2000 Professional中文版操作系统。上位机监控软件采用MCGS组态软件来实现。
2）组态软件实现了对整个系统的起停状态、温湿度、压力等模拟量和开关量的采集和处理，并显示在工作站的HMI上；对加工处理中的一些重要的物理量如各个泵的起停状态、频率、压力、料位等都实时显示在工作站的主界面上，便于调度员及时掌握系统的运行情况。
3）硬件的组态软件使用 Step7  V5.4 SP2完成。

5、 结束语
　　通过此方案，基本达到了预定的目标，实现了能源的有效利用和节约。其中应用北京鼎实公司DS300B系列分布式IO方案，使得工程成本大大降低，而且通过该系列IO特有的通信控制器 CC-PB-1.1 与扩展 IO模块，实现了数据的高速、 冗余通讯，而且其自身带有的诊断功能，使 PLC 主站实时监测每个 I/O 模块的工作状态及故障状态，保证了整个系统安全可靠的运行。在保证工程质量的前提下大大降低了硬件成本。这里值得指出的是，由于使用PB-B-MODBUS总线桥模块把冷水机组的通讯参数引入PLC主站系统，使得我们可以在总线系统中，方便地利用冷水机组的各个参数实现准确快速的监控和控制。最后由于软硬件均采用模块化结构，方便了工程技术人员的安装、调试和维修。