金华广福肿瘤医院冷冻机房群控控制方案

1、中央空调机房群控系统技术方案目录第一部分、 概述第二部分、 系统组成第三部分、 监控内容第四部分、 SIEMENS 控制系统介绍第五部分、 维修保养和培训第六部分、 控制点位表 第二部分 方案概述此方案针对金华广福肿瘤医院中央空调机房冷热源自控系统而设计，机房群控控制系统采用德国SIEMENS PLC专用控制器配上位机工业监控软件，电动阀门采用的品牌为：瑞士BELIMO ，电控系统采用的品牌为：施耐德， Omron等。本方案的自控系统通过在机房现场新设立一套控制系统，实现对所有冷水机组、一次冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、热水机组、热水循环泵及相关电动阀门的连锁控制，将原有设备及新增设备统一在

2、一个控制系统中。现场设置一个操作员站（PC工作站），物业管理人员可通过上位操作员站掌握系统的实时数据的采集情况，并根据运行趋势对系统的数据设定值进行重新设定，可通过该系统软件非常方便的完成对整个机房的远程监控。本系统有以下几个特点：1. 高效、节能：系统根据运行情况自动每台设备分配负荷并自动调整设备的运行台数。2. 自动化程度高：各项控制参数一经设定后，即可实现无人管理情况下的全自动连续运行，故障自动报警。3. 使用简单、方便：由于每台设备全部控制功能集中在控制器中，所有的连锁及协调全在控制器内完成，用户每次使用时只需按下运行键即可实现由开机过程至正常运行的全部操作。4. 安全、可靠：整套系统

3、在设计上采取了三级手动（PLC级软手动、仪表柜级手动及现场设备级手动）控制方式，最大限度的保障了用户的正常应用。5. 可实现联网运行：PLC可与其它控制系统联网，构成集散控制系统，实现中央站统一管理。还可与其它厂家的控制设备实现联网（需采用标准通讯协议或开放通讯协议）或与楼宇管理系统实现联网。6. 易于维护： 控制器采用了模块化结构，且带有故障自诊断软件。具有初级电工知识的人员经一般培训，即可完成现场级维修。第三部分 系统组成一) 中央工作站 中央工作站主要由监控管理设备、打印机、不间断电源（UPS）等组成。 1. 监控管理设备为1台计算机。 2. 监控站特点：1) 充分贯彻西门子全集成自动化

4、的思想，系统具有统一的通讯、统一的组态工具、统一的数据库；监控软件(视窗控制中心)为基于 Windows 2000/XP操作系统的开放型全图形化人机操作界面，具有组态方便，操作简单的特点；2) 人机界面具有良好的开放性， 支持以太网、Profibus、RS232、RS422/485等通讯方式，支持TCP/IP、网络DDE、ODBC、OPC、SQL、Internet等标准通讯协议;3) 操作员界面为全汉化界面，并且具有动态语言切换功能，有利于出口项目的开发和调试；二) 网络 管理层设一个监控站实现对现场设备的监视、控制和管理，网络结构为：MPI/PROFIBUS,BA系统可通过RS232/485

5、、以太网、Profibus等多种结构实现远程中央监控。三) 软件操作员站采用微软Windows 2000/xp作为操作系统,操作员站加载了编程软件、组态监控等应用软件。四) PLC 选用SIEMENS系列s7-200 PLC控制器。 五) 现场传感器器选用国际著名品牌的暖通空调专用传感器，简单实用、价格性能比好。六) 电动阀门 控制阀门选择专业生产厂商：江森。 第四部分 监控内容 本系统监控的主要设备及部件如下：1. 冷水机组4台2. 冷却塔4组3. 冷却水泵8台（四组一用一备）4. 一次冷冻水泵8台（四组一用一备）5. 热水交换器2台6. 热水循环泵2台7. 电动阀门若干8. 温度、压力、流

6、量信号若干通过点对点方式，程序控制冷冻机组及空调水泵的启停，完成各种联动控制，备用设备的转换。程序控制内容：² 根据最优化程序控制冷水机组或热水机组的启停，达到最低能耗，以及最低的主机折旧率；² 冷热水主管及冷却水主管设置温度传感器，以测量空调水温度；² 根据程序或管理的日程安排自动开关冷冻机组或热水机组；² 根据管理的要求自动切换冷水机组的运行次序，累计每台机组运行时间，自动选择运行时间最短的机组，使每台机组运行时间基本相等，以延长机组使用寿命；² 自动切换水泵的运行次序，累计每台水泵的运行时间，自动选择运行时间最短的水泵，使每台水泵运行时间

7、基本相等，以延长使用寿命；² 自动监测各关键设备的运行状态，故障报警，并按照程序及实际情况自动启动备用设备；中央管理站软件功能：² 三维图象显示每台机组及水泵的系统图² 显示所有测量点如温度、压力等动态趋势图² 故障报警与所在平面图关联² 设定模拟信号报警上下限，打印输出² 自动记录及打印空调系统负荷，并可根据管理部门要求以不同的时段累计负荷情况并打印。控制方案冷热源系统冷水机组的控制冷水机组的台数控制采用冷量控制方式，即采用如下公式P=C*(TH-TG)*Q (1)式(1)中，P实际负荷； C比热系数； TH冷冻水回水温度； TG冷

8、冻水供水温度； Q流量。 计算实际负荷，并与实际开启的冷水机组功率相比较，确定开启台数。 控制方法：在总回水管上设流量传感器，在总供、回水管上分别设置温度传感器，其信号传到控制器，进行计算，分析实际负荷与开启的冷水机组的额定功率的关系。若现状需要开启或关闭一台冷水机组，则自动发出信号，由操作人员根据情况确定是否开启或关闭冷水机组。水泵变频控制是根据压差旁通的压差来控制变频水泵的频率。从而达到最大程度的节能，节省客户投入成本。冷水系统的联锁控制机组的投入或退出运行的过程是按预先编制的控制程序进行的。当机组需要投入时，控制程序首先打开该机组对应的冷冻水蝶阀、冷却水蝶阀。在得到各蝶阀打开状态信号后，

9、延时30秒启动相应的冷却水泵，延时30秒启动相应的冷冻水泵，在得到相应的水流状态信号后，延时5分钟启动冷冻机组。开车程序如下：开车指令打开冷却水蝶阀、冷冻水蝶阀、冷却塔进出水蝶阀 得到阀打开信号后延时30秒启动冷却水泵 延时30秒 冷冻水泵水流开关信号返回后 启动机组当机组需要退出运行时，先关闭机组，延时20分钟后关闭相应的冷冻水泵和冷却水泵，再延时1分钟关闭各相应的蝶阀。停车程序如下：停车指令 关闭机组 延时5分种 关闭冷冻、冷却水泵 延时1分钟 关闭冷冻水、冷却水蝶阀。设备的自动切换及故障设备的自动锁定为了保护冷源设备，延长设备的使用寿命，因此需要累计每台设备的运行时间，使同类设备进行交替

10、运行，并在发生故障时自动切换。在冷水系统中有某一设备发生故障时，系统立即发出报警到终端，同时锁定该设备以防再次启动。在这同时自动启动另一个可得到的备用设备或一组可得到的设备。当故障故障排除后，设备需要重新加入自控行列时，必须在BAS终端手动复位相应的锁定点，这样才能使锁定的设备再次进入自控行列，以防止设备未经确认的突然动作。冷却塔控制冷却塔的投入使用是由冷冻机启动时，由控制程序打开相应的冷却塔进出水蝶阀确定的。投入运行的冷却塔风机是由冷却水总回水管的温度传感器决定。当温度在一定范围内时依次投入风机运行。当风机发生故障时，将发出报警到操作终端，并且锁定该风机。在排除风机故障后，必须在控制软件相应

11、的复位点复位后才能重新投入自动运行。冷却塔台数控制流程图如下：冷却塔数量3210冷却水温度26283032通过安装在冷却水回水管道上的温度传感器检测到的温度，同时配合时间累积法来控制冷却塔的台数及冷却水的温度。水泵检测：控制系统通过水泵电控箱的干接点信号监测泵的运行情况，按工艺要求启停泵，备用泵会在其它泵故障时自动投入运行。并能累积运行时间，提醒维修等。变频水泵控制： 根据设置在各区回水管及供水总管的压力传感器测得的实时参数，调节二次冷冻水泵的运行频率，既能满足末端的水流量要求，又能达到节能的目的。热源控制系统原理与冷源相同，故不作过多描述。第五部分 SIEMENS PLC控制器SIMATIC

12、 S7 系列PLCS7-200 体积小巧，功能强大CPU的尺寸仅为 80x125x130 mm或160x125x130mm S7-200 用户友好的设计n 连接简便，安装快捷 n 没有槽位规则及限制n 集成的通讯功能n 内置于操作系统中，节省程序空间n 集成的HMI服务n 无需额外编程n STEP 7 组态及编程从组态到编程，从安装到调试，用户友好的设计将为您节省大量的时间S7-200 快速、灵活!n 指令处理速度仅为0.10.6µs/二进制指令n 内容丰富，功能强大的指令集n 多种CPU型号满足不同的性能要求n 强大的扩展能力n 通过网络和点到点连接进行通讯n 甚至可以用于极为恶劣

13、的环境下 面向未来，不断创新，节约成本的自动化解决方案易于维护n 用户程序的修改及升级n 程序存储卡，手持程序升级装置 或通过远程电话网下装程序n 免维护n 通过保持型RAM进行数据保持：用户数据区、标志位、定时器的实际值n 通过锂电池进行程序及数据备份n 简单可靠的模块替换，无需编程器的干预n 模块信息及所有参数均存储于CPU中n CPU自动对新模块进行初始化集成的诊断功能 n 系统诊断n 所有的模块，从CPU到I/O模块都具有错误诊断功能n CPU集成的诊断缓冲区: 所有的操作及发生的故障均记录在案，并附有时间标签n 过程诊断n 程序自动监控指定过程信号的状态n 只需用附加软件包S7-PD

14、IAG (过程描述) 指定一些参数而无需额外编程n 用ProAgent (可选) 生成过程故障信息并提供给人机界面进行显示集成的功能 使您的工作更容易n HMI 功能方便与PLC的连接n 无需额外编程n 节省用户内存n 减少CPU的负担n 通讯功能节省用户内存n 通讯功能集成在操作系统中n 通过CPU进行参数化n 通讯任务减小CPU的负担统内部集成的PPI接口为SIMATIC S7-200的用户提供了强大的通讯功能。SIEMENS S7-200的通讯一、PPI方式 - PPI通讯协议是SIEMENS专为S7-200系列PLC开发的一个通讯协议,可通过普通的两芯屏蔽双绞电缆进行联网。波特率为9.

15、6kbit/s，19.2kbit/s和187.5kbit/s。S7-200系列CPU上集成的编程口同时就是PPI通讯联网接口。利用PPI通讯协议进行通讯非常简单方便，只用NETR和NETW两条语句即可进行数据信号的传递，不需额外再配置模块或软件。PPI通讯网络是一个令牌传递网，在不加中继器的情况下，最多可以由31个S7-200系列PLC，TD200，OP/TP面板或上位机（插MPI卡）为站点，构成PPI网。 二、MPI方式 - S7-200可以通过内置接口连接到MPI网络上，波特率为19.2k/187.5kbit /s。它可与S7-300/S7-400 CPU进行通讯。S7-200 CPU在M

16、PI网络中作为从站，它们彼此间不能通讯。 三、自由通讯口方式 - 自由通讯口方式是S7-200 PLC的一个很有特色的功能，它使S7-200 PLC可以与任何通讯协议公开的其它设备、控制器进行通讯。即S7-200 PLC可以由用户自己定义通讯协议（例ASCII协议）。波特率最高为38.4kbit/s（可调整）。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。 如：· 任何具有串行接口的机电设备，例如：空调控制器、变频器、电梯控制器、条形码阅读器、调制解调器（Modem）、上位PC机等。 · S7-200系列微型PLC，用于两个CPU间简单的数据交换。用户可通过编程

17、来编制通讯协议，用来交换数据（例如：ASCII码字符），具有RS232接口的设备也可用PC/PPI电缆连接起来进行自由通讯方式通讯。 图4 自由通讯口方式 图5 用调制解调器进行远程通讯 第六部分 维护保养和培训1. 维修保养的服务范围：根据技术合同和商务合同所涉及的设备及装置进行维修保养。2. 免费维修保养2.1验收通过日起进入一年免费维护保养期，在保修期内，我方将负责提供一般性维修保养所需的工作人员和材料，同时提供不超过24小时的紧急维修服务。2.2维修保养分类：2.2.1预防性维修保养服务： 根据系统的情况，及维修程序，执行系统的维修服务；包括对设备的例行检查，调试设备，替换不正常的设备

18、。2.2.2紧急服务： 即客户的系统发生应急故障时，根据客户的要求所提供的临时性维修服务。我方将作出有效的回应，并安排到现场进行抢修。2.2.3零件的更换 即更换不合适或损坏了的系统零件，以及在一年免费维护保养期内随时为客户的系统提供修理和有关服务。2.3提供维修保养记录，以便业主工作人员随时查阅有关设备的维修保养，部件更换次数，检查及维修日期等记录。3. 操作和维修保养手册：3.1我方负责指导各分包在试运行前，预先准备一份临时的记录图表，操作和维修保养手册草稿（简称为“手册”），供业主的工程人员能预先对有关装置有所认识。有关手册草稿除了一些资料因有关工程尚未完成而需以临时插页代替外，其它格式

19、安排应与正式稿一样。3.2正式手册将在保修期开始前的二个星期内备妥及提交。手册内大部分资料将以中文描述（SIEMENS产品提供英文或德文资料）。3.3所有图表将绘制在图纸上，而任何互有关连的图纸，将在相关图纸上各附参照标记。3.4设备的操作控制将清楚地以“控制示意图”或“控制连接图”来表示，如用后者的表示方式，则表示装置内部各部件及路线的位置安排和联接的资料。所有控制图包括或附有一可供参照的详尽图例说明，以识别各部件的接点的位置及标注其特别功能，特征和用途。3.5在不同的图上表示不同设备之间的联接时，则有相互参照的标记和同时需清楚表示相互联接部分的资料。3.6在设备布置图上所注的标记将与有关的

20、示意图上所标注的互相吻合，使所有的设备装置的位置和型号能容易识别。3.7在手册中将同时附有本项目“竣工图纸”目录，按所属系统分列于有关系统的章节内。如某一图纸适用于多个系统时，则在每个有关系统章节内同时列出。3.8正式手册内将包括在设计和施工图送审期间所提交及审批的主要文件，至于个别系统设备或装置可以利用分包商所提供的技术数据和指南经索引编排后成为手册的一部分，但其内容和格式亦符合本技术文件的要求，有关资料的订装将与手册相同。3.9按有关要求提供所需手册数量。3.10系统的说明包括以下内容：3.10.1详尽介绍系统如何调节，控制，监测和调校的说明。3.10.2系统各主要装置和大小规格和功能。3

21、.10.3提出系统的可调节部件和保护装置的最初调校参数。并预留一定的空位以便加插最后审定的调校。3.10.4正常系统设备动作程序和在不正常情况时的应变程序，使部分部件能维持动作。3.10.5有关供电系统，配电和控制柜的详细说明。3.11技术说明包括以下内容：3.11.1所有系统和设备的技术资料介绍。3.11.2管道和接线图。3.11.3所有设备将附有原厂商的有关资料的图纸，如有需要将同时提供部件分解图。3.11.4设备表将列有原厂商、型号、系列编号、经调试运行后所核定的调节定位参数。3.11.5提供所有装置设备的产品说明书/或鉴定书，以及性能指标表等资料。3.12维修保养说明将包括全部设备所要

22、求的运行，维修保养和操作说明。而内容包括以下的资料：3.12.1设备更换部件的程序和要求。3.12.2从整个系统到零部件有维修保养说明，调校的操作程序和寻找故障的说明。3.12.3操作运行和维修保养操作程序时应特别注意事项。3.12.4系统寻找故障的程序。3.12.5零部件表。3.13安全保险说明包括以下内容：3.13.1各类设备的正确操作程序。3.13.2对各项系统操作时可能发生的事故危险所应作的预防，应变和保护措施说明。3.14供应厂商指南：列出关键型号设备，材料和附件的供应厂商或代理商的名单，并详细列明这些厂商的地址，电话及传真号码。3.15零部件表中列出提供个业主的所有零部件和维修保养工具的清单。3.16在任何装置或控制系统所采用的电脑专用软件将附有专用使用手册并应包括以下内容：3.16.1目录表打印本；3.16.2流程图，数据的流