西门子模块6ES7214-1AD23-0XB8代理直销

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1 引言——项目背景
某五星级大酒店是集酒店、、公寓等为一体的大型多功能建筑, 总建筑面积约8万余平方米。主楼由地上二十七层和地下二层组成, 其中地下两层为人防、设备房、车库和美食街, 一层为大堂和商务中心, 二层为各式餐厅, 三层为、四层为健身房, 五层为、六层为办公兼转换层, 七层至二十七层为客房和公寓。 为了实现大楼内的建筑设备能全面而有效的监控和管理, 大楼设置了5套智能化系统。楼宇设备自动化系统BA（冷水系统、热水系统、空调通风系统、送排风系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、电梯系统等）；保安管理自动化系统；五表远程传输系统；通讯自动化系统；大楼办公自动化系统。本文仅对该工程的楼宇自控(BA)系统工程实践进行设计与实施方面的探讨。
2 BA系统的工程设计要点
2.1BA监视控制点和DDC的配置
由于该五星级大酒店包括设备、车库、餐饮、、健身、商务、办公、客房、公寓等多功能用途, 各功能区的划分复杂, 要求不一。 因此在BA系统的监视控制点和DDC(直接数字控制器)的配置设计上应针对各个功能区的特点, 并充分结合暖通、电气、给排水等各设备专业的设计, 在满足系统正常运行的前提下考虑一套合理的设计方案。
(1） 酒店的裙楼部分包含了绝大部分的餐饮、、健身、商务服务, 是酒店人员活动较密集的区域, 因此设计重点应考虑空调、新风、照明等内容。
由于酒店所有的空调机及部分新风机都安装在裙楼, 相应的监测点和控制回路较多, 同时空调机和新风机的控制要求也较复杂, 为了方便调试和维护, 应考虑将DDC控制设备就近设置。
而照明系统通常在施工初期难以确定与BA相关的回路数量, 只有在装修设计明确后方能确定, 因此可能造成后期回路增大的情况。此外, 照明系统的控制原理较简单, 基本上是开关量的控制和信号反馈, 但监控点数量多, 这就要求相应的DDC控制设备要留有合适的余量。
基于上述原因, 在设计阶段应根据空调和照明系统的情况安排好直接数字控制器DDC(Direct Digital Controller)的数量和位置, 对每个DDC都应留有足够的扩展空间。这样, 整个系统的结构就不会出现太大的调整, 既能实现对空调系统的合理控制, 又能通过增加扩展模块的方式满足照明回路逐步增加的需求。同时有效地控制了投资, 不会因系统内部的变更而出现投资过量增加。
(2） 酒店的地下层部分为人防、设备房、车库、储藏室、冷冻站和部分员工工作室, 因此这部分设计重点在于冷冻站的联动控制、地下室的通风、排污等内容。
首先应针对暖通专业提供的冷水机组和配套水泵的型号及数量, 根据控制要求选择监控点及控制回路数量; 其次要考虑到冷冻站的控制程序较为复杂, 应配置单独的DDC控制, 同时在容量选择上要留有适当的余地, 为控制程序的运算提供足够的空间。至于通风系统和给排水系统则按照功能分别配置DDC控制。上述的配置方案不仅可以较集中地管理地下室的各种设备, 便于维护, 而且当通风和给排水设备出现问题时也不会影响冷冻站的正常运行。

(3) 酒店的塔楼部分包括七至二十七层, 按东西向划分为独立的两个部分, 东侧是酒店客房, 西侧为供出售的公寓。
由于一般酒店住客对客房环境要求的个性化, 故BA系统设计上可以不考虑各客房风机盘管的控制, 只需对楼层走道的新风机进行监控。而客房照明的开关规律性很强, 基本上按照时段来划分, 可有规律地布置DDC设备, 使系统简单明了。公寓内部照明基本属于私人空间, 故只需对楼道和电梯间的照明进行控制。

(4)大楼的屋面部分主要设备是冷却塔和排风机。
出于同地下室的冷水机组一样的考虑, 对冷却塔采用单独的DDC控制, 并
留有一定的余量, 同时充分考虑到冷水机组与冷却塔的联动控制。

(5)电梯系统是大楼设备中比较特殊的部分, 根据功能和行程的不同, 十几
部电梯分布于大楼的多个楼层上。
由于BA系统一般对电梯只监视不控制, 其监视内容也较简单, 因此可以根据各电梯机房的位置将各台电梯监控点分别接入附近的DDC中即可。

2.2 网络控制器NCU和*操作站OWS的配置
在配置BA系统的NCU(Network Control Unit)时应严格按照其允许带的I/O点范围来进行选择, 对于需完成冷冻站联动控制的NCU还应留有一定的点位余量, 供设定程序时的软件点使用。同时应使NCU尽量均匀地承担计算负荷。
*操作站OWS(Operator Work Station)的运行软件中包括了系统图形界面, 通常配置21英寸的显示器, 以方便操作人员的监控; 为了保证系统的稳定性, 一般OWS不宜配置光碟驱动器, 以免人为装入过多与系统无关的软件, 导致BA系统不能正常运行。
OWS和NCU设置在中控室, 通常BA系统可与安防系统共用同一机房。
3 BA系统的设备安装问题

根据BA系统中各种监控设备的不同特性, 在设备安装时应注意以下几方面的问题。
3.1空调机和新风机监控设备
在空调和新风系统中采用的传感器种类繁多, 安装位置的分布也很广, 通常要求传感器设备直接安装在风管、风门或阀门上, 这就要求安装人员在熟悉传感设备的同时还应对暖通专业的基本知识有一定的了解。
(1)在风管上安装温度传感器或风流开关时应尽量不破坏原有的风管保温
层, 所开的孔槽应为能保证传感器正常安装的较小尺寸。
(2)安装风流开关时, 应安装在出风管的垂直段, 以便在风机停止运行时风
流开关的弹簧片能依靠重力自然回落, 恢复到静止状态。如果机房内的风管只有水平管段, 则需在适当位置增加负压管, 通过相对压力确认管内风流状态。
(3) 空调机回风温度传感器的安装位置应能反映室内温度的实际情况, 该温湿度数值应与所控房间的温湿度相同或相近。如果空调机位于受室外参数影响较大的房间内, 则回风温度与受控房间实际回风温度相比会向室外温度偏离。在这种条件下, 应尽可能将温度传感器安装位置靠近受控房间的回风口, 并在对应控制回路的PID运算中考虑室外参数的影响, 调整有关设定值, 以实现控制理论值与实际效果的吻合。
(4) 滤网压差开关状态一般可直接由监视吸风口负压与设定值比较的结果来体现。只需在吸风口的适当位置开一个与负压管大小一致的小孔, 将负压管插入适当深度即可。
(5) 空调机监控设备中较重要的无非是水调节阀和风门驱动器的安装。由于调节阀是BA系统自动控制结果的直接执行者, 通常还要考虑其电气接口的适配问题, 所以建议该设备由自控专业来选配。但鉴于阀门在空调系统中的重要作用,其安装宜由暖通专业施工队进行。调节阀的驱动电源和控制回路通常共用一根控制电缆, 所以在接线时要注意区分电缆各芯线的用途, 避免烧毁设备的情况发生。风门驱动器也同样存在类似的问题, 在接线时应给予足够的重视。
3.2照明系统配电控制设备
照明系统中的控制回路形式根据照明配电箱的设计而不同。一般由BA系统提供24V交流电源来控制照明回路继电器的通断, 这种形式避免220V电压信号进入DDC箱, 有利于BA系统的安全。另一种形式是强电专业将220V电压信号直接接入DDC箱, 由DDC箱内的继电器触点动作来控制照明回路的通断, 这时在DDC箱内应有强弱电的隔离措施。 3.3冷冻站监控设备 冷冻站的设备安装中主要应注意冷冻水总管上的压力和流量传感器的正确安装。 尤其是电磁流量计的安装位置要保证在5~10D的直管段上, 才能准确地测量流量。事先应由暖通专业施工队预留出传感器的安装位置, 安装时请暖通人员到场, 并确认相关管路中的冷冻水已排出, 以免高压水流对人员和设备造成破坏。由于流量传感器的电源电压一般为交流220V, 在接线时要注意区分电源和控制回路, 避免烧毁设备。应该强调的是, 整个冷冻站的监控设备安装过程都需要暖通专业人员的配合, 其中涉及到压力参数的设定、设备联锁控制关系等重要问题。
3.4 给排水监控设备
给排水系统中的水位开关应具有良好的密封性能, 如出现漏水将导致开关信号不能正常为1或归0；通常水位开关较容易出现漏水的地方是接线端口, 所以导线的对接处应**水面; 安装时应将水位开关悬空吊装在水池侧壁旁, 但切不可直接靠在侧壁上; 此外对于水位开关是水平或垂直安装方式, 在同一系统中应有相同的标准定义, 以便为操作提供统一的操作模式。
3.5屋面排风系统监控设备
屋面排风系统风流开关的安装应充分考虑到室外恶劣环境对设备的影响, 例如将设备牢固安装, 做好防水措施, 预防台风或雨水导致设备的损坏。

4 BA系统的调试问题
在进行BA系统调试时, 首先应检查各控制回路的接线是否正确, 这是调试工作能否顺利的前提, 有条件的话可在初步检查后再复查一次。
调试前应熟悉各被控设备的接线原理和内部结构, 确定有关监控点的各项参数, 注意排除各种不安全因素。每个监测点调试完成后应做好记录, 避免遗漏或重复劳动。由于调试过程中经常需要移动被控设备的外部防护装置, 故应在每个设备调试完成后及时恢复原状, 避免造成二次破坏。整个调试阶段均应请相关专业人员配合, 尤其是为建设单位的有关维护提供熟悉BA系统的机会, 以利于日后系统的正常运行。以下是调试过程应注意的主要问题:
4.1空调机和新风机的调试
在设定空调机和新风机温度与水调节阀的联动控制时, 应考虑到空调机组所对应场所的实际温度需求。对人员流动不大的场合, 如茶坊和会议室等, 温度设定不能过低; 而餐饮、、迪吧等人流活动大的区域, 可适当降低温度设定值。原则上应做到模拟输出调节阀具有0.1%的调节精度。
4.2照明回路的调试
在调试照明回路时, 应先将照明配电箱的电源断开, 依次接通BA系统中为各照明控制回路提供的24V AC电源, 观察照明配电箱内的继电器的动作是否正确; 然后再使照明配电箱通电, 进一步核对照明回路与控制回路是否一致。
4.3冷冻站的单台设备调试
冷冻站的调试应在暖通专业的配合下完成, 因为冷冻站设备有严格的开停机顺序, 必须根据暖通专业人员确定的顺序开停机, 调试人员不得擅自启动或停止冷冻站设备。
4.4冷冻水出水温度的调试
中央空调系统是整个大楼的能耗大户,所以是BA系统重点控制的节能对象。中央空调系统是否能运行, 与冷冻水出水温度的高低密切相关, 冷冻水温度越低, 制冷效果就越好。因此, 合理降低冷冻水出水温度, 通过BA系统的来协调相应冷水机组的运行, 可明显达到节能之目的。另一方面, 通过*操作站按日程和时间表规定工作与值班时间, 并对工作时间和非工作时间设定不同的环境舒适指标, 同样也能减少能耗。
4.5冷冻站的调试
冷冻站的调试中, 可以在合理范围内适当增加单台冷水机组的制冷负荷, 因为合理的超负荷运行也不失为一种有效的节能手段。
由于调试需要停止冷冻站的运行, 而且调试周期也较长。因此应避免在冷冻站满载运行的季节进行调试, 以免影响酒店大楼的正常运作。

5 结束语
随着信息技术的迅速发展, 人们对建筑物的使用功能要求越来越高, 楼宇自控(BA)系统已发展为范畴广泛、内容丰富的科学技术。
楼宇自控(BA)系统的整体功能可以归纳为:对建筑设备实现过程控制自动化；对大楼实现设备管理自动化；实现以节能运行为中心的能量管理自动化。
为了确保实现上述功能, 对BA系统工程设计和实施的各个环节都不能忽视。通过本工程实践, 从中体会较深的是: BA系统是一项涉及多专业、多方面的工程, 需要业主的理解和支持; 需要与暖通、给排水、电气等专业人员的密切配合; 需要与各工程承包商之间的密切配合; 需要与设备供货商的密切配合。因此, 在加工订货与BA系统相关的设备之**定要考虑周全, 确定好各方所承担的工作以及接口的交界面, 避免出现遗漏而无法连接的情况, 同时也要避免多方重复设置和几方重叠的交叉控制。总之, 只有各方协调配合, 精心设计、精心施工、精心管理, 才能使BA系统工程实施中的损失和遗憾减少到较小, 才能充分体现BA系统的优点和发挥其应有的作用。

可编程控制器（以下称PLC）是一种用于工业生产自动化控制的设备。尽管其制造厂采取了一些措施，使得它的可靠性较高，但还有许多外部因素也会使它产生干扰，造成程序误变或运算错误，从而产生误输入井引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家用提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。随着PLC应用的日渐广泛，其抗干扰问题也显得日益重要。本文就此问题提出一些抗干扰的措施。

一、 控制系统中干扰及其来源

1、 干扰源及一般分类

影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。

干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。

2、 PLC系统中干扰的主要来源及途径

（1）来自空间的辐射干干扰
空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。

（2）来自系统外引线的干扰

主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。
a 来自电源的干扰
PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，**隔离是不可能的。
b 来自信号线引入的干扰
与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。

c 来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。

PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。

此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

（3）来自PLC系统内部的干扰

主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。

三、主要抗干扰措施

1、采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰

在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源（如CPU 电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器供电的电源和PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少PLC系统的干扰。

此外，位保证电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，提高供电的性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。

2、电缆选择的敖设

为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆。笔者在某工程中，采用了铜带铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰，该工程投产后取得了满意的效果。

不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敖设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠行敖设，以减少电磁干扰。

3、 硬件滤波及软件抗如果措施

由于电磁干扰的复杂性，要根本迎接干扰影响是不可能的，因此在PLC控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施：数字滤波和工频整形采样，可有效周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可有效防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。

信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。

对干较低信噪比的模拟量信号．常因现场瞬时干扰而产生较大波动，若仅用瞬时采样植进行控制计算会产生较大误差，为此可采用数字滤波方法。

现场模拟量信号经A／D转换后变成离散的数字信号，然后将形成的数据按时间序列存入PLC内存。再利用数字滤波程序对其进行处理，滤去噪声部分获得单纯信号， 可对输入信号用m次采样值的平均值来代替当前值，但井不是通常的每采样。次求一次平均值，而是每采样一次就与较近的m－l次历史采样值相加，此方法反应速度快，具有很好的实时性，输入信号经过处理后用干信号显示或回路调节，有效地抑制了噪声干扰。
由干工业环境恶劣，干扰信号较多， I／ O信号传送距离较长，常常会使传送的信号有误。为提高系统运行的可靠性，使PLC在信号出错倩况下能及时发现错误，并能排除错误的影响继续工作，在程序编制中可采用软件容错技术。

4、正确选择接地点，完善接地系统
接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式。用一根大截面铜母线（或绝缘电缆）连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于22 mm2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻小于2Ω，接地极较好埋在距建筑物10 ~ 15m远处(或与控制器间不大于50m)，而且PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。

信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。

五、结束语

以上的措施，经若干PLC控制系统现场实际运行表明，能够基本现场干扰信号的影响，保系统的可靠运行。PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，对有些干扰情况还需做具体分析，采取对症的方法，才能够使PLC控制系统正常工作。