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冰蓄冷中央空调是将电网夜间谷荷多余电力以冰的冷量形式储存起来，在白天用电高峰时将冰融化提供空调服务。由于我国大部分地区夜间电价比白天低得多，所以采用冰储冷中央空调能大大减少用户的运行费用。

冰蓄冷中央空调系统配置的设备比常规空调系统要增加一些，自动化程度要求较高，但它能自动实现在满足建筑物全天空调要求的条件下将每天所蓄的能量全部用完，较大限度地节省运行费用。

2 控制系统结构

控制系统由下位机（现场控制工作站）与上位机（*管理工作站）组成，下位机采用可编程序控制器（STEC系列）与操作面板，上位机采用工业级计算机与打印机，系统配置必要的附件如通信设备接口、网卡、调制解调器等，实现蓄冷系统的参数化与全自动智能化运行。

下位机和操作面板在现场可以进行系统控制、参数设置和数据显示。上位机进行远程管理和打印，它包含下位机和操作面板的所有功能。整个系统以下位机的工业级可编程序控制器为核心，实现自动化控制。控制设备与器件包括：传感元件、电动阀、变频器等。

2.1 下位机系统（区域工作站）

2.1.1 操作面板：用彩色操作面板取代常规的开关按钮、指示灯等器件，使控制柜面板得更整洁。并且可实现状态显示、系统设置、模式选择、参数设置、故障记录、负荷记录、时间日期、实时数据显示、负荷曲线与报表统计等功能，中文操作界面直观友好。

2.1.2 STEC可编程控制器：STEC系列PAC适用于各行各业、各种场合中的检测、监测及控制的自动化，其强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。该产品具有光电隔离，高电磁兼容；具有很高的工业适用性，允许的环境温度达50℃；具有很强的抗干扰、抗振动与抗冲击性能，因此在严酷的工作环境中得到了广泛的应用。自由通讯口方式也是STEC型PAC的一个很有特色的功能，它使STEC型PAC可以支持RS232、RS485、以太网、MODBUS、远程电话通讯、GPRS、CDMA、ADSL等多种通讯，因此使可通讯的范围大大增加，使控制系统配置更加灵活、方便。用户可通过编程来编制通讯协议、交换数据，轻松实现与本地智能设备的通讯。支持C/C++、BASIC等各种高级开发，为用记提供较大限度的灵活性和保密支持。当上位机脱机时，在下位机控制下，整个系统能正常运行。

2.2 上位机系统（*管理工作站）

2.2.1 上位机：上位机即图文控制中心，主要由PC机和激光打印机组成，采用HOMS5.0软件平台，采用全中文操作界面，人机对话友好。管理人员和操作者，可以通过观察PC机所显示的各种信息来了解当前和以往整个冰蓄冷自控系统的运行情况和所有参数，并且通过鼠标进行设备管理和执行打印任务。

2.2.2 HOMS5.0软件平台：HOMS5.0软件在自动化领域中可用于所有的操作员控制和监控任务。可将过程控制中发生的事件清楚地显示出来，可显示当前状态并按顺序记录，所记录的数据可以全部显示或选择简要形式显示，可连续或按要求编辑，并可输出打印报表和趋势图。HOMS5.0 能够在控制过程中危急情况的初发阶段进行报警，发出的报警信号既可以在屏幕上显示出来，也可以用人声语音表现出来，还可通过无线发送到*的手机上。它支持B/S结构，只要可以上网的地方都可以查看设备的工作状态，能够及时的了解相关的情况。当出现故障或对上位机监控进行修改时，也可以通过远程对上位机进行远程组态，实现故障的远程维护。HOMS5.0 是bbbbbbS 2003 sever操作系统下，在PC机上运行的面向对象的*32位应用软件，支持ODBC视窗标准机制及OPC第三方软件通讯接口，作为理想的通讯伙伴进入bbbbbbS世界，因此HOMS5.0可容易地结合到全公司的数据处理系统中。

3 冰蓄冷系统的控制

3.1 控制目的、范围及主要受控设备

蓄冷控制系统控制目的：通过对制冷主机、储冰装置、板式热交换器、系统水泵、冷却塔、系统管路调节阀进行控制，调整储冰系统各应用工况的运行模式，在较经济的情况下给末端提供稳定的供水温度。同时，提高系统的自动化水平，提高系统的管理效率和降低管理劳动强度。控制范围包括整个冰蓄冷系统的参数状态显示、设备状态及控制，主要控制设备有：双工况主机、电动阀、冷却塔、冷却水泵、蓄冰装置、初级乙二醇泵、板式换热器、次级乙二醇泵等。

3.2 控制功能:控制功能包括整个冰蓄冷系统稳定、经济运行所需的功能。

3.2.1 工况转换功能

根据季节和机器运行情况，自控系统具备以下工况转换功能：a） 双工况主机制冰同时供冷模式；b） 双工况主机单独制冰模式；c） 主机与蓄冰装置联合供冷模式；d） 融冰单独供冷模式；e） 主机单独供冷模式。

3.2.2 工况的启停、显示和故障报警功能

控制系统按编排的时间顺序，结合负荷预测软件，控制制冷主机及外围设备的启停数量及监视各设备之工作状况与运行参数，如：- 制冷主机启停、状态及故障报警；-制冷主机运行参数；-制冷主机缺水保护；-制冷主机供/回水温度、压力遥测和显示；-冷冻水泵启停、状态及故障报警；- 乙二醇泵启停、状态及故障报警；-冷却水泵启停、状态及故障报警；-压差旁通管的压差测量与显示；-冷却塔风机启停、状态及故障报警；-冷却塔供/回水温度控制与显示；-供/回水温度、压差遥测控制与显示；-板式换热器侧进出口温度控制与显示；-蓄冰装置进、出口温度遥测控制与显示；-冷冻水回水流量控制与显示；-电动阀开关、调节与阀位控制与显示；-室外温湿度遥测控制与显示；-蓄冰量测量与显示；-末端冷负荷控制。

3.2.3 数据的记录和打印功能:控制系统对一些需要的监测点进行整年趋势记录，控制系统可将整年的负荷情况（包括每天的较大负荷和全日总负荷）和设备运转时间以表格和图表记录下来，供使用者使用。所有监测点和计算的数据均能自动定时打印。

3.2.4 手动/自动转换功能:控制系统配置灵活的手动/自动转换功能。

3.2.5 优化控制功能:根据室外温度、天气预报、天气走势、历史记录等数据自动选择主机**或融冰**。在满足末端负荷的前提下，每天使用完储存的冷量，尽量少地运行主机。充分发挥冰储冷系统优势，节约运行费用。

3.2.6 全自动运行功能:系统可脱离上位机工作，根据时间表自动进行制冰和控制系统运行、工况转换、对系统故障进行自动诊断，并向远方报警。操作面板显示系统运行状态、流程、各节点参数、运行记录、报警记录等。

3.2.7 节日设定功能:系统可根据时间表自动运行，同时也可预先设置节日，控制储冰量和储冰时间，使系统在节日时对不需要供应空调的场所停止供冷。

3.2.8 下位机操作功能

下位机操作功能如下：a） 人机对话。操作人员可通过操作面板进行人机对话，操作界面完全中文化，具有提示、帮助、参数设置、密匙设置、故障查询、历史等功能;b） 系统设置。包括操作口令设置、运行设置、运行时间表设置、记录溢出处理、自动/手动/测试选择、节日设置、系统参数设置（包括各节点温度、压力，各介质的流量，储冰量，制冰速率，融冰速率，阀门开度，末端负荷等。）;c） 故障记录、运行记录、历史记录等。

3.3 远程监控

控制系统通过电话线或宽带网，与*系统连接，对系统进行运行监控、参数修改、数据采集等，使系统不断完善和软件版本升级，让用户得到更好的服务。远程监控的目的是用户可以通过PSTN（公共交换传输网）、INTERNET（以太网）、无线通讯对冷冻站进行异地远程监控。同时也可以实现远程调试、远程适时监控和在线维护等，从而大大减轻工程人员的工作强度，降低工程成本。

3.4 系统扩展控制

控制系统设计界面友好，PAC和触摸屏均可扩展，内容可扩展、参数也可修改，通过STEC多样的通讯接口或通信协议实现BAS与冰储冷自控系统一体化，节约投资、方便管理。系统集中控制，减少了动力柜占地面积，又使动力柜型号统一、式样相同、大小一致。系统扩展控制如下：a） 污水泵自动控制； b） 风、排风控制；c） 活水泵稳压控制；d） 防水泵定时运行、检测、报警； e） 淋水泵稳压控制； f） 筑物夜间轮廓照明自动控制；g） 低配计量、开关状态检测、报警。

1 项目概述
1.1 项目背景
大连市污水处理发展概况
大连市科学地处理城市污水的总体工程开始于上世纪80年代。市**根据大连市总体规划，先后建成傅家庄污水厂、老虎滩污水厂、旅顺污水厂、开发区污水一厂、开发区污水二厂、瓦房店污水厂等城市污水处理厂，增强了城市污水的处理能力，这些污水处理厂每日能净化污水58万吨，有效地遏制了城市污水排放对大连近海海域的污染。
随着城市的不断扩大，人口的不断增加，人们日常生活用水量的不断提升，工农业生产的不断发展，城市污水处理的工作量也在不断加大。这对我们这座城市的污水排放治理提出了更高的要求。已有的污水处理工程已经不能满足治污需要，于是我市又新建成和正在建设下列污水处理厂：
泉水污水处理厂，2003年8月开工、2006年底投入运行，占地2.2公顷，日处理能力3.5万吨。工程总投资6500万元。
凌水污水处理厂，2004年开工，2006年10月投入运行，占地3.5公顷，日处理能力6万吨，工程总投资7600万元。
马栏河污水处理厂二期，2006年8月开工，2007年投入运行，占地4公顷，日处理能力8万吨，工程总投资1亿元。
春柳河污水处理厂二期，2006年8月开工，2007年底投入运行，占地5.5公顷，日处理能力12万吨，工程总投资2.25亿元。
夏家河污水处理厂，2006年8月开工，2007年底投入运行，日处理能力3万吨，工程总投资4841万元。
面对如此庞大的污水处理系统，如果全靠人工来进行监测、控制、记录水质、水量的话，将浪费大量的人力物力。所以为了加强对建成及即将建成污水处理厂的运行监管，为保证污水处理厂满负荷运行，所有污水处理厂将全部安装在线监测装置，实现水质、水量实时在线监控，以便于发现问题及时进行处理。
1.2 建设内容
本项目主体包括在线监测系统软件和相关检测设备。其中，软件采用北京硕人时代科技有限公司的HOMS5.0系统（HOMS全称Hyper-Operation & Management System，即超级运行管理在线监测系统），以下简称在线监测系统；相关检测设备为采样器和电磁流量计，在采样器和电磁流量部分拟采用国际美国哈希公司的采样器和德国e+h公司的电磁流量计以及北京硕人时代科技有限公司的自主知识产权的STEC系列、ARKA系列数据采集与控制模块。
1.3 软件设计原则
大连市某污水处理厂在线监测系统的设计要充分考虑实用性及扩展性，要考虑未来业务发展以及与环保等部门的数据共享需求，设计原则如下：
（1）满足现有业务需求并充分考虑未来业务发展需求与其他部门数据共享，软件系统具有良好的可扩展性。
（2）保证系统技术上的规范性。
（3）保证系统的实用性和易用性。
（4）从软、硬两方面考虑系统的安全性。
（5）保证系统管理的方便性。
1.4技术路线
大连市某污水处理厂在线监测系统由数据采集、传输、存储、处理、应用和显示等技术组成，充分利用网络技术、数据库技术、模型技术、显示技术实现污水水质水量信息的接收处理、存储管理和综合利用，所采用的主要技术路线有：
（1）采用层次化的设计方法，将系统划分为硬件系统、数据采集系统、数据库系统、应用系统。
（2）硬件系统采用安全、可靠、稳定的设备，为监控系统运行提供有力的**。
（3）数据采集站点布设做到合理布局，一点多用，信息源统一，充分利用现有站点，避免重用。

2 系统总体设计方案
2.1总体设计思路
根据本项目的总体要求，本次建设的大连市某污水处理厂在线监测系统不仅要完成标书要求的基本功能，还能够预留接口完成未来新增业务需求以及与环保等部门相关系统进行相关和数据同步，因此只有充分考虑系统的扩展能力并配置相应模块才能满足未来业务范围发展的需求。
2.2系统架构设计
根据项目的总体需求和总计建设内容，系统的总体构架分为 五个层次，即采集层、传输层、数据层、应用服务层和客户服务层。
采集层是指水厂流量、氮等水质信息等信息。
传输层是这些信息的传输，主要指骨干网、二级通讯网及计算机网络系统 。
数据层指水厂数据、报警信息、指令信息、空间数据等专业数据库的结构、编码分类。
应用服务层是系统的核心，提供水厂流量信息及各种检测数据的管理。
客户服务层是用户较终使用的界面，用户对整个在线监测系统功能的调用都在此进行。客户服务层构架一个人机交互平台，提供给用户一个自然的、人性化的图形用户界面来发出请求、输入信息和查看结果。
2.3在线监测软件总体设计
根据本项目的总体要求和大连市排水处相关污水处理厂的实际情况，本系统是在大连市排水处内，通过单点登录访问在线监测系统，用户可通过本地局域网或远程internet上的授权访问。功能满足如下：
1. 软件为B/S结构，仅需要在监控中心安装一套软件，通过普通IE网页浏览器就可以实现在本地局域网、或远程Intetnet上的授权访问；
2. 监控点与监测控制中心的通讯采用GPRS无线通讯。
3. 调度中心上位机对各监测点运行数据进行手动或自动，采集完成后对数据进行保存形成历史数据库，并能形成打印报表。
4. 软件以地图方式直观显示各监测点的位置，使用图形化操作的方式， 具有方便实用的人机界面，能够实时检测与显示水质参数，保证查询方便灵活。
5. 监控中心实时采集测控数据及运行状态，并将数据加工处理后以数据文件形式存储在实时数据库里面，各类不同的数据可以有不同的存储时间间隔。数据采集存储周期较小为1秒钟，可以自己设定。可以将实时数据库内的数据进行定期归档或手动归档，形成历史数据，储存5年以上的历史数据。
6. 软件能形成多种实时和历史曲线，各种运行记录的日报表、周报表、月报表等；
7. 针对不同的用户设置不同的操作权限，只有赋予权限的用户才能进行允许的操作。
8. 针对不同的用户设置不同的操作权限，手机或掌上电脑上可以访问环境在线监控中心，显示水质参数，同时监控中心软件可以自动向各有关人员发送短信，告知相应监控点的水质参数，以便相关管理人员及时了解水质参数。
9. 软件系统全部为中文显示；
10. 调度中心服务器通过专线方式连接通讯网络，具有固定的IP地址。
11. 只有当，现场采制器才自动连接到网上。
12. 可以根据实际情况灵活设置采集和传输时间。
13. 系统具有精确的时钟校对功能。
14. 应能提供远程系统诊断和功能。
系统开发采用微软的作为开发工具。
在线监测系统安装在作为监控中心的服务器上，该服务器将采集现场采制器所连接的自动采样器和计实时数据，监测现场设备的运行情况。服务器定期从现场采制机采集数据以保证其数据库不断更新。服务器还可向现场采制机发送控制和参数设置指令。操作员从控制中心通过该系统能够方便地得到监测点运行的数据

1 引言
PLC 作为开关量控制的顺序控制器在液压设备上的应用已很普遍。液压油的参数对液压设备能否正常运转起着举足轻重的作用, 利用PLC 对液压油温进行过程控制是本文研究的一个方面。四柱式液压机主要适用小批或成批生产的金属压力加工工艺。本文引入现代控制理论及方法对其控制实施逻辑判断, 根据生产工艺要求如何在PLC 一机上将顺序控制与过程控制**结合, 实现这种复合控制。机床根据编制好的程序自动运行, 这样就简化了工人的操作, 降低了工人的劳动强度, 提高了劳动生产率。在编制程序过程中把设备所有可能出现的情况考虑进去, 确保液压设备本身及操作使用人员的安全; 同时可大大提高设备的整体性能及压力设备的高技术含量; 为我国的装备制造业的发展方向提供经验。
2 四柱式液压机对自动控制系统的控制要求
2.1 液压机的基本工作过程
液压机的工作流程由滑块快速下行、慢下加压、压制、保压延时、卸压回程、顶出缸顶出、顶出缸退回7 个过程组成。在现使用的YB32- 500 型液压机中, 这7 个过程是在半自动及手动控制下实现的。而在自动控制的液压机中, 这7 个过程可做到全自动依次运行, 只有人工按停止按纽或急停按纽干预方能停车。
2.2 设备控制要求
液压机的自动控制系统要求能实现自动及手动两种控制方式。液压机在正常工作时选择自动控制方式。
2.2.1 液压机自动工作状态: 将转换开关打到自动工作状态, 按下自动启动按钮
（ 1） 液压机滑块靠自重快速下行。
（ 2） 液压机滑块慢下加压。
（ 3） 接触工件进行压制。
（ 4） 达到设定压力开始保压。
（ 5） 保压延时到卸压回程。
（ 6） 回程到位后, 延时一定的时间顶出缸顶出。
（ 7） 顶出到位后, 延时一定的时间顶出缸退回。
（ 8） 延时一定的时间进行下一个工作循环。
2.2.2 液压机手动工作状态: 将转换开关打到手动工作状态
（ 1） 按“压制、回程”按钮, 液压机滑块动作, 抬手停止。
（ 2） 按“顶出、退回”按钮, 顶出缸动作, 抬手停止。
2.2.3 工作过程的控制
（ 1）对液压机滑块的速度, 根据产品工艺的要求进行设定。其速度由变量泵的流量来控制, 利用步进电机带动变量头改变泵的斜盘角度来实现其控制功能。速度等级分高、中、低三挡。
（ 2） 对油温进行控制, 使其保持在15℃～55℃的较佳工作状态。
（ 3） 为了设备及人身安全设置急停按钮及光栏保护开关。
3 液压机自动控制系统的PLC 选型、参数设定
3.1 控制系统构成图式中: α— 每输入一个脉冲步进电机转过的角度;
m— 步进电机相数;
k — 步进电机工作方式系数, 单拍取1, 双拍取2;
z— 步进电机齿数。
由此计算知电机转一圈需要240 个脉冲, 按照拉杆移动1mm 需40 个脉冲计算, 斜盘从零位调到20°时需要1642 个脉冲, 电机需转动6.8 圈。
（ 1） 选择高速时脉冲数
快速下行时: 斜盘从零位调到20°电机正转, 需要1642 个脉冲。
快转慢时: 电机反转4°, 需要334 个脉冲。
卸压回程时: 电机正转4°, 需要334 个脉冲。
（ 2） 选择中速时脉冲数
快速下行时: 斜盘从零位调到16°电机正转, 需要1323 个脉冲。
快转慢时: 电机反转4°, 需要334 个脉冲。
卸压回程时: 电机正转4°, 需要334 个脉冲。
（ 3） 选择低速时脉冲数
快速下行时: 斜盘从零位调到12°电机正转, 需要998 个脉冲。
快转慢时: 电机反转4°, 需要334 个脉冲。卸压回程时: 电机正转4°, 需要334 个脉冲。
3.2.3 PID 参数设置
由于可编程控制器运行速度的提高, 运算能力的增强, 因此PLC 都可用于数字PID 控制。本设计对液压油温进行过程控制, 使其保持在15℃～55℃的较佳工作状态。S7- 200 型PLC 的CPU226 自身具有数字PID 控制指令, 只需填写一张PID 控制参数表（ Table） 后, 执行指令PID Table,LOOP 即可。
当被调量为温度时, 根据PID 参数的经验选择范围:
K 的选择范围: 1.6～5
Ti 的选择范围: 3～10m
Td 的选择范围: 0.5～3m
增大比例系数K, 一般将加快系统的响应, 在有静差的情况下有利于减小静差。但过大的比例系数会使系统有较大的超调, 并产生振荡, 使稳定性变坏。增大积分时间Ti, 有利于减小超调, 减小振荡, 使系统更加稳定, 但系统静差的将随之减慢, 温度有较大滞后, Ti 需选的大一些。增大微分时间Td, 亦有利于加快系统响应, 使超调量减小, 稳定性增加, 但系统对扰动的抑制能力减弱, 对扰动有较敏感的响应。由此选择参数如下:
K=2 Ti=6m Td=1.5m
3.2.4 温度测量模块EM231RTD 的参数设置
为了保持液压油温保持在15℃～55℃的较佳工作状态, 增加一EM231RTD 型温度测量模块。其控制方式采用模拟量入/开关量出的形式, 利用EM231RTD 的2 输入通道, 当油温超过55℃时, 打开油温冷却电磁阀通循环冷却水降低油温, 当油温低于35℃关闭电磁阀停止通冷却水; 当油温低于15℃时, 启动油箱内的加热元件（ 加热元件选用SRY 型管状件, 电压: AC 220V 功率2KW） , 当油温**35℃停止加热。热电阻选用Pt100Ω, DIP 开关设置SW1～SW8 全为OFF 状态即: 00000000
4 四柱式液压机自动控制系统程序设计和调试
4.1 程序设计
4.1.1 编程软件
编程软件采用西门子公司为其生产的PLC 机而设计的编程软件STEP7-Micro/Win32。