鼎實PROFIBUS遠程IO和PB-B-MODBUS總線橋的應用

摘 要
為了更好的提高用戶能源設備的工作效率和管理水平,相應國家節能減排的號召，鼎實公司針對這一需求，推出了PROFIBUS-DP控制系統。該系統運用PROFIBUS現場總線控制技術，使開利的HVAC設備、非開利的機電設備協調工作，提高了整個空調系統設備的使用性能及能源利用率，同時也大大提高了整個空調系統的管理水平。正是基于這樣的需求，采用了鼎實公司的DS300B系列PROFIBUS分布式IO和PB-B-MODBUS總線橋。
1、 自控系統的硬件選擇
考慮到整個空調系統的應用場合以及控制信號的分布情況，所以考慮使用PROFIBUS現場總線技術。另外，需要對開利空調機組的運行參數等監控和控制信號集中到PLC中處理，在以前，這樣的需求是很難實現或者無法實現的?；诖瞬捎昧硕嵐镜腜B-B-MODBUS總線橋。該總線橋可以把空調機組中的串口信號轉到PROFIBUS網絡中傳輸。
2、總體控制要求及功能
皇明樓宇中央空調控制系統的要求是要結合其自身太陽能產品，對整個樓宇的溫濕度進行有效控制，同時達到節能的目的。同時還要求對整個空調機組的參數進行實時監控和控制。說明如下：
　?。?）控制操作：
　　在中心控制室能對被控設備進行在線實時控制，如啟停某一設備，調節某些模擬輸出量的大小，在線設置PLC的某些參數等。
　?。?）顯示功能：
　　用圖形實時地顯示各現場被控設備的運行工況，以及各現場的狀態參數。
　?。?）數據管理：
　　依據不同運行參數的變化快慢和重要程度，建立生產歷史數據庫，存儲生產原始數據，供統計分析使用。利用實時數據庫和歷史數據庫中的數據進行比較和分析，得出一些有用的經驗參數，為設備的檢修、故障等提供依據，并把一些必要的參數和結果顯示到實時畫面和報表中去。
（4）報警功能：
　　當某一模擬量（如壓力、溫度等）測量值超過給定范圍或某一開關量（如電機啟停、閥門開關以及故障）發生變化時，可根據不同的需要發出不同等級的報警。
（5）打印功能：
　　可以實現報表和圖形打印以及各種事件和報警實時打印。
3、系統構成及其流程介紹
(1)系統網絡構架：
該系統采用了PROFIBUS現場總線技術，根據樓層以及工藝流程劃分，系統共設了1個主站、15個子站、1個操作員站。主站采用CPU315-2DP，子站采用北京鼎實公司DS300B系列分布式IO遠程模塊和PB-B-MODBUS總線橋，用于現場數據的采集和控制.其自控系統見下圖：

（2）流程介紹：
根據本案例工藝流程和總平面布置，結合設備的位置和供配電范圍，按照控制對象的區域、設備數量，以就近采集和單元控制為劃分區域的原則，在地下一樓設立中控室。
a、空調機組的工作流程：如下圖所示
此空調控制系統的特點在于：引入了能源利用的優先級。
夏季工況能源利用優先級：太陽能→滯水層→電→天燃氣
冬季工況能源利用優先級：太陽能→滯水層→市政蒸汽→天燃氣

b、冷水機組的運行參數監控和控制：如下圖所示
運行參數監控和控制主要通過PB-B-MODBUS總線橋實現

4、系統軟件
1)計算機操作系統采用Microsoft Windows 2000 Professional中文版操作系統。上位機監控軟件采用MCGS組態軟件來實現。
　　2）組態軟件實現了對整個系統的起停狀態、溫濕度、壓力等模擬量和開關量的采集和處理，并顯示在工作站的HMI上；對加工處理中的一些重要的物理量如各個泵的起停狀態、頻率、壓力、料位等都實時顯示在工作站的主界面上，便于調度員及時掌握系統的運行情況。
　　3）硬件的組態軟件使用 Step7 V5.4 SP2完成。
5、結束語
　　通過此方案，基本達到了預定的目標，實現了能源的有效利用和節約。其中應用北京鼎實公司DS300B系列分布式IO方案，使得工程成本大大降低，而且通過該系列IO特有的通信控制器 CC-PB-1.1 與擴展 IO模塊，實現了數據的高速、 冗余通訊，而且其自身帶有的診斷功能，使 PLC 主站實時監測每個 I/O 模塊的工作狀態及故障狀態，保證了整個系統安全可靠的運行。在保證工程質量的前提下大大降低了硬件成本。這里值得指出的是，由于使用PB-B-MODBUS總線橋模塊把冷水機組的通訊參數引入PLC主站系統，使得我們可以在總線系統中，方便地利用冷水機組的各個參數實現準確快速的監控和控制。最后由于軟硬件均采用模塊化結構，方便了工程技術人員的安裝、調試和維修。