專利名稱：一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè)備集中控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬分布式控制系統(tǒng)(DCS)領(lǐng)域，特別是一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè) 備的集中控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著制冷機(jī)組在技術(shù)上的不斷應(yīng)用與發(fā)展，自動控制系統(tǒng)已經(jīng)成為制冷機(jī)組 的重要組成部分，尤其是微機(jī)系統(tǒng)的引入與發(fā)展，使制冷機(jī)組的控制更加簡單、 可靠、完善。特別是在大型施工現(xiàn)場，制冷系統(tǒng)的各類設(shè)備機(jī)組盡管有的也備有 部分的程序控制甚至微機(jī)控制，但是大部分制冷系統(tǒng)仍然采用分散式手動控制， 導(dǎo)致制冷設(shè)備多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。例如有的制冷系統(tǒng)中僅設(shè)備控制量可達(dá)一百多種， 使制冷系統(tǒng)操作煩瑣、不安全隱患多，不僅增加了工作量而且各類設(shè)備的運(yùn)行情 況不能正確地及時(shí)地反映出來。以云南景洪左岸水電站大型施工現(xiàn)場為例，由于 該地屬于亞熱帶地區(qū)，氣溫炎熱，為了滿足混凝土施工溫控要求，施工單位采用 了制冷能力iooo萬大卡的制冷系統(tǒng)一套，該系統(tǒng)分為一次骨料風(fēng)冷系統(tǒng)、二次 拌和風(fēng)冷系統(tǒng)、制冰系統(tǒng)等三大系統(tǒng)。整個(gè)制冷系統(tǒng)各類設(shè)備數(shù)量達(dá)92臺，溫 度檢測的溫度點(diǎn)達(dá)到32個(gè)部位，系統(tǒng)設(shè)備分散，無論從控制角度還是設(shè)備管理 和監(jiān)控角度，工作強(qiáng)度和難度都是相當(dāng)大，每班配置人員18-20人，采用現(xiàn)場方 式手動控制和監(jiān)控，由于整個(gè)系統(tǒng)龐大而分散，時(shí)常容易出現(xiàn)誤操作和事故，并 且不利于整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備飽和性的投入生產(chǎn)狀態(tài)。
本發(fā)明的目的就是采用一種施工現(xiàn)場大型制冷設(shè)備集中控制系統(tǒng)即制冷計(jì) 算機(jī)集中控制和監(jiān)控系統(tǒng)，把現(xiàn)場分散的手動操作的制冷機(jī)組集成起來，在中央 集中控制室，通過計(jì)算機(jī)和輔助監(jiān)控與操作手段，可以對整個(gè)制冷系統(tǒng)進(jìn)行控制 和監(jiān)控，不僅大大提高工作效率，而且能及時(shí)全面了解整個(gè)制冷系統(tǒng)的工作狀況。 保證安全保護(hù)系統(tǒng)、能量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開的技術(shù)方案與措施如下
一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè)備的集中控制系統(tǒng)，其特征主要由工業(yè)計(jì)算機(jī)、 可編程序控制器PLC、智能溫控表、溫度傳感器、系統(tǒng)模塊構(gòu)成，其中工業(yè)計(jì)算
機(jī)通過RS232接口與可編程序控制器PLC連接，可編程序控制器PLC通過開關(guān)
量或模擬量I/O接口與制冷機(jī)組連接，智能溫控表通過溫度傳感器與制冷機(jī)組 連接，通過RS—485接口與工業(yè)計(jì)算機(jī)連接，系統(tǒng)模塊通過系統(tǒng)總線與工業(yè)計(jì)算 機(jī)中CPU芯片連接，集中控制氨制冷設(shè)備機(jī)組的運(yùn)行以完成整套制冷系統(tǒng)的控 制、監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置、自動除霜控制。
所述的一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè)備的集中控制系統(tǒng)，其特征是工業(yè)計(jì)算機(jī) 選用的是研華P3-1G以上的計(jì)算機(jī)。
所述的一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè)備的集中控制系統(tǒng)，其特征是可編程序控
制器PLC選用的是K0Y0 SU-6B系列。
所述的一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè)備的集中控制系統(tǒng)，其特征是是智能溫控 表選用的是具有RS—485通訊口的智能溫控表。
所述的一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè)備的集中控制系統(tǒng)，其特征是所述的溫度 傳感器選用的是PT100溫度傳感器。
所述的一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè)備的集中控制系統(tǒng)，其特征是所述的系統(tǒng) 模塊包括有基于VB6.0開發(fā)的設(shè)備監(jiān)控管理軟件。
按照本發(fā)明所述的方案與措施在工程實(shí)踐中實(shí)施產(chǎn)生了積極的顯著的效果 其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1、 計(jì)算機(jī)與PLC以及I/0模塊的運(yùn)用改變了傳統(tǒng)的手動控制方式，在水電 施工現(xiàn)場大型制冷系統(tǒng)集成控制中屬領(lǐng)先地位，尤其值得在工程實(shí)踐中實(shí)施應(yīng) 用。
2、 本發(fā)明具有實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、完整性、易用性與兼容性的特點(diǎn)即系統(tǒng)運(yùn) 行的各種狀態(tài)參數(shù)的變化情況在計(jì)算機(jī)上及時(shí)顯示；系統(tǒng)運(yùn)行的各種狀態(tài)參數(shù)能 準(zhǔn)確反映現(xiàn)場系統(tǒng)的變化情況，系統(tǒng)運(yùn)行的各種狀態(tài)參數(shù)全面反映了系統(tǒng)的狀 態(tài)；系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)有良好的用戶界面、操作方便可靠；系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮系統(tǒng) 運(yùn)行環(huán)境的兼容性，不出現(xiàn)導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)、失控等情況。通過本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采用 標(biāo)準(zhǔn)、通用的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行存儲，能夠用第三方數(shù)據(jù)軟件管理，同時(shí)方便與上級 網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換。
3、 利用計(jì)算機(jī)中央控制集中監(jiān)控不僅實(shí)現(xiàn)常規(guī)的監(jiān)測、控制功能，還具有
在線監(jiān)測和故障診斷功能；并且能出做應(yīng)急反應(yīng)，避免非正常工作造成的設(shè)備損 壞與事故；增強(qiáng)了設(shè)備應(yīng)有自動防范措施。與手動控制的原有故障率相比故障率 顯著降低了90%以上，節(jié)省了大量資金。
圖1為本發(fā)明所述的大型制冷設(shè)備集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖示意圖。
圖2為本發(fā)明所述的系統(tǒng)模塊中設(shè)備監(jiān)控管理軟件程序流程圖。
圖3為本發(fā)明所述的集中控制主操作臺結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明所述的實(shí)施例一次風(fēng)冷系統(tǒng)控制操作面板圖。
圖5為本發(fā)明所述的實(shí)施例一次風(fēng)冷系統(tǒng)控制操作流程圖。
圖6為本發(fā)明所述的實(shí)施例計(jì)算機(jī)窗口顯示的一次風(fēng)冷氨系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施例方式
參看圖1圖2圖3并給出實(shí)施例。可以看出工業(yè)計(jì)算機(jī)、可編程序控制器 PLC、智能溫控表、溫度傳感器、系統(tǒng)模塊是構(gòu)成本發(fā)明所說的主要硬件設(shè)備。 其中工業(yè)計(jì)算機(jī)主要選用研華P3-1G以上的計(jì)算機(jī)。本實(shí)施例選用是研華 IPC-6100工控機(jī)。其強(qiáng)大的Intel PA處理器2800MHZ主頻，配置512MB內(nèi)存容 量，120G硬盤容量，CRT17英寸顯示器以及光驅(qū)軟驅(qū)鍵盤鼠標(biāo)USB、 100M網(wǎng)卡、
RS232接口等，具備了強(qiáng)大的擴(kuò)充性和擴(kuò)展性，通過選擇特定的系統(tǒng)模塊軟件，
能夠滿足工業(yè)自動化控制，數(shù)據(jù)采集、通訊與檢測等高性能高穩(wěn)定性的要求。本 發(fā)明所說系統(tǒng)模塊包括了基于VB6.0開發(fā)的設(shè)備監(jiān)控管理軟件已寫入在SDRAM 中。系統(tǒng)模塊SDRAM通過系統(tǒng)總線與工業(yè)計(jì)算機(jī)中CPU芯片連接，在CPU芯片集 中控制下可以對氨制冷設(shè)備機(jī)組的運(yùn)行以整套制冷系統(tǒng)的控制、監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置、 自動除霜控制給予指令。IPC-6100工控機(jī)通過RS232接口與可編程序控制器PLC
連接，本實(shí)施例中可編程序控制器PLC選用的是KOYO SU-6B系列，其基本性
能包括程序容量(K語)15.5、 1/0能力(點(diǎn))512、處理速度(us) 0.33、指 令種類(條)191、數(shù)據(jù)寄存器(字)7840。驅(qū)動方式采用KOYO公司通用CCM 協(xié)議；通過開關(guān)量或模擬量I/O接口與制冷機(jī)組連接。例如僅U-05N型號的PLC 就配置了10個(gè)，其輸入模塊16點(diǎn)，U-05T型號的PLC配置了9個(gè)，其輸出模塊 16點(diǎn)。在本制冷系統(tǒng)工程實(shí)踐中需要PLC控制和檢測的輸入輸出點(diǎn)可達(dá)上百個(gè)。 PLC在這里主要進(jìn)行各種動態(tài)檢測和控制即根據(jù)制冷工藝流程進(jìn)行實(shí)時(shí)的程序
控制、狀態(tài)采集。而工業(yè)計(jì)算機(jī)主要進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和監(jiān)控，參見圖3示意框圖可 知系統(tǒng)模塊中的基于VB6.0開發(fā)的設(shè)備監(jiān)控管理軟件是利用了本系統(tǒng)的特點(diǎn)即 在工業(yè)計(jì)算機(jī)上位機(jī)與下位機(jī)通訊過程中，必須通過中繼器這一節(jié)點(diǎn)，并且每個(gè) 中繼器都有一個(gè)地址，當(dāng)上位機(jī)更新溫度數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)時(shí)候，首先呼叫中繼器 1，與中繼器l通訊正常后，才能呼叫該中繼器下的下位機(jī)，并發(fā)送上傳數(shù)據(jù)的 命令，而接受呼叫的下位機(jī)收到命令后，將采集的溫度和設(shè)備狀態(tài)值上傳給上位 機(jī)，然后在呼叫下一個(gè)中繼器，依次類推。工業(yè)計(jì)算機(jī)還可以通過RS232C接口 與PLC進(jìn)行通訊，分別訪問相應(yīng)的寄存器，以獲取現(xiàn)場各工藝參數(shù)的實(shí)際值或 對現(xiàn)場的開關(guān)量和模擬量如各控制閥門的開度進(jìn)行控制。智能溫控表通過溫度傳 感器與制冷機(jī)組連接，通過RS—485接口與工業(yè)計(jì)算機(jī)連接，本實(shí)施例智能溫控 表選用的是基于89C52單片機(jī)的具有通訊口的智能溫控表，其RS_485接口選用 MAX487作為通訊口芯片，與溫度傳感器鉑電阻PT100構(gòu)成溫度巡檢儀；工作過 程是其運(yùn)算放大器將被測溫度的變化轉(zhuǎn)換成電壓信號，由其LM331芯片進(jìn)行V / F變換為脈沖信號輸入至89C52芯片的TO 口進(jìn)行頻率計(jì)數(shù)，該計(jì)數(shù)脈沖頻率即 反映了所測溫度的大小，系統(tǒng)進(jìn)行PID運(yùn)算，若所測溫度與系統(tǒng)設(shè)定溫度不相符， 根據(jù)PID計(jì)算結(jié)果通過光耦TIL117控制輸出電路中的電磁繼電器吸合，進(jìn)行溫 度調(diào)節(jié)的控制，同時(shí)各分機(jī)的RS—485通訊口 MAX487與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊與傳 送，由主機(jī)輸入?yún)?shù)可進(jìn)行所有溫控表的溫度設(shè)定。系統(tǒng)所設(shè)定的溫度數(shù)據(jù)存儲 于看門狗芯片中，同時(shí)當(dāng)檢測溫度超過設(shè)定溫度一定值時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警。本實(shí)施 例中選用2臺智能溫控巡檢儀實(shí)現(xiàn)對16路溫控信號檢測并通過RS-485接口與工 業(yè)計(jì)算機(jī)通訊，將16路溫控信號傳送到工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算、顯示，而工業(yè)計(jì) 算機(jī)將其作為管理、監(jiān)控、參數(shù)設(shè)定的依據(jù)。
本發(fā)明所說的系統(tǒng)模塊包括設(shè)置了界面設(shè)計(jì)模塊即在啟動程序運(yùn)行時(shí)，采用 flash動態(tài)畫面；串行通訊模塊即完成上位機(jī)的通訊配置，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC、 儀表的之間通訊幀的傳送；溫度轉(zhuǎn)換模塊即將從儀表采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為帶正負(fù)號 的溫度值并計(jì)算平均溫度值；數(shù)據(jù)顯示模塊即提供三維立體圖形、趨勢圖、表格 等；數(shù)據(jù)存儲模塊即對實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)(最大值，最小值，平均值，報(bào)警參數(shù))安 裝要求存儲到數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)表中，也可導(dǎo)出到數(shù)據(jù)文件中，方便保存和査詢； 數(shù)據(jù)查詢模塊根據(jù)設(shè)備分類，溫度，時(shí)間，日期，狀態(tài)等對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史
數(shù)據(jù)庫進(jìn)行査詢；數(shù)據(jù)打印模塊即以表格方式打印實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表和歷史數(shù)據(jù)報(bào) 表；異常報(bào)警模塊即當(dāng)實(shí)時(shí)溫度值大于設(shè)定的上，下限值數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行報(bào)警并記 錄。該系統(tǒng)模塊通過系統(tǒng)總線與工業(yè)計(jì)算機(jī)中CPU芯片連接，集中控制氨制冷設(shè) 備機(jī)組的運(yùn)行以完成整套制冷系統(tǒng)的控制、監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置、自動除霜控制。
圖4是本發(fā)明所述的實(shí)施例一次風(fēng)冷系統(tǒng)控制操作面板圖， 一次風(fēng)冷系統(tǒng)控 制操作將通過該面板進(jìn)行。圖5是本發(fā)明所述的一次風(fēng)冷系統(tǒng)控制操作流程介紹 實(shí)施例；圖6是根據(jù)以上工藝步驟制作出的計(jì)算機(jī)窗口顯示流程畫面，主畫面與 各個(gè)畫面的切換用按鈕以命令語言實(shí)現(xiàn)。
從圖6窗口畫面可以看出整個(gè)制冷一次系統(tǒng)的各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、氨液流動 等都清楚的顯示在畫面上，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行、進(jìn)出氨液的流動等制冷系統(tǒng)工藝過程被 形象地直觀地表現(xiàn)出來。 下面實(shí)施例提供本系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)
1) 1/0模塊:采用16路轉(zhuǎn)換光電隔離。
2) CPU模塊具備程序編程，通訊波特率38400bps。
3) 工業(yè)計(jì)算機(jī)采用RS232串口連接。
4) 智能溫控表PID調(diào)節(jié)報(bào)警輸送RS485總線通訊。
5) 溫度傳感器PT100溫度范圍-50度---IOO度 系統(tǒng)采集和通訊:工業(yè)計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場的I/0設(shè)備直接進(jìn)行通訊。
1/0設(shè)備的輸入提供制冷機(jī)組的各種信息例如氨機(jī)、氨泵、動力庫及附屬 設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行情況，是否出現(xiàn)故障等等。1/0口的輸出通常用于對現(xiàn)場控制。 例如氨機(jī)、氨泵等的啟動，各類電動回路閥和指示燈等，有些I/0設(shè)備如PLC 其本身的程序完成對現(xiàn)場的控制，程序根據(jù)輸入決定各輸出的值。輸入輸出的數(shù) 值存放在I/0設(shè)備的寄存器中，寄存器通過其它地址進(jìn)行引用。大多數(shù)I/0設(shè)備提 供與其它設(shè)備或工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的通訊端口或數(shù)據(jù)通道，工業(yè)計(jì)算機(jī)通過這 些通訊通道讀寫I/0設(shè)備的寄存器，采集到的數(shù)據(jù)可用于進(jìn)一步的監(jiān)控。 操作說明
開機(jī)前應(yīng)進(jìn)行安全檢査，確認(rèn)符合開機(jī)條件，否則將造成嚴(yán)重后果。 操作臺上電
1)將控制主操作臺鑰匙開關(guān)擰到開位置，按下啟動按扭，電源指示燈亮,PLC
運(yùn)行指示燈亮，溫度巡檢儀LCD開始顯示.(操作面板各開關(guān)置于停止位置).
2)打開工業(yè)計(jì)算機(jī),進(jìn)入制冷監(jiān)控管理畫面. 一次風(fēng)冷系統(tǒng)操作
1. 一次風(fēng)冷一次-1系統(tǒng)啟動
1) 鼠標(biāo)點(diǎn)擊一次風(fēng)冷系統(tǒng)圖標(biāo),進(jìn)入一次風(fēng)冷系統(tǒng)監(jiān)控畫面.
2) 將1#、 2#蒸發(fā)式冷凝器ltt、 2共、3tt氨壓機(jī)Altt-A4H空冷器與空冷器 相對應(yīng)Altt-A4lt電磁閥1#、 2#氨泵組旋扭開關(guān)置于自動位置.
3) 將Altt-A賴空冷器除霜控制旋扭開關(guān)全部置于自動位置.
4) 將一次-1系統(tǒng)選擇旋扭開關(guān)置于啟動位置，一次-1系統(tǒng)各設(shè)備將按 程序依次按一定時(shí)間間隔啟動相應(yīng)設(shè)備.
5) 運(yùn)行過程中如要停止某一設(shè)備，將該設(shè)備選擇開關(guān)置于停止位置,該 設(shè)備既被強(qiáng)制停止.注意，與該設(shè)備緊密關(guān)聯(lián)的設(shè)備即使該設(shè)備旋扭 開關(guān)未置于停止位置也會自動停止工作.
6) 空冷器運(yùn)行連續(xù)工作4小時(shí)后，自動進(jìn)入除霜程序控制,與除霜關(guān)聯(lián) 各設(shè)備自動按程序啟停.除霜結(jié)束后，該空冷器自動投入運(yùn)行.
7) 將一次-1旋扭開關(guān)置于停止位置, 一次-1系統(tǒng)按程序以一定時(shí)間間 隔依次停止該系統(tǒng)各設(shè)備.
權(quán)利要求
1.一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè)備的集中控制系統(tǒng)，其特征主要由工業(yè)計(jì)算機(jī)、可編程序控制器PLC、智能溫控表、溫度傳感器、系統(tǒng)模塊構(gòu)成，其中工業(yè)計(jì)算機(jī)通過RS232接口與可編程序控制器PLC連接，可編程序控制器PLC通過開關(guān)量或模擬量I/O接口與制冷機(jī)組連接，智能溫控表通過溫度傳感器與制冷機(jī)組連接，通過RS—485接口與工業(yè)計(jì)算機(jī)連接，系統(tǒng)模塊通過系統(tǒng)總線與工業(yè)計(jì)算機(jī)中CPU芯片連接，集中控制氨制冷設(shè)備機(jī)組的運(yùn)行以完成整套制冷系統(tǒng)的控制、監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置、自動除霜控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè)備的集中控制系統(tǒng)，其特征 是工業(yè)計(jì)算機(jī)選用的是研華P3-1G以上的計(jì)算機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè)備的集中控制系統(tǒng)，其特 征是可編程序控制器PLC選用的是K0Y0 SU—6B系列。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè)備的集中控制系統(tǒng)，其特 征是是智能溫控表選用的是具有RS _ 485通訊口的智能溫控表。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè)備的集中控制系統(tǒng)，其特 征是所述的溫度傳感器選用的是PT100溫度傳感器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè)備的集中控制系統(tǒng)，其特 征是所述的系統(tǒng)模塊包括有基于VB6.0開發(fā)的設(shè)備監(jiān)控管理軟件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種施工現(xiàn)場大型氨制冷設(shè)備的集中控制系統(tǒng)，涉及分布式控制系統(tǒng)(DCS)領(lǐng)域，屬施工現(xiàn)場大型設(shè)備的組合與應(yīng)用系統(tǒng)。主要由工業(yè)計(jì)算機(jī)、可編程序控制器PLC、智能溫控表、溫度傳感器、系統(tǒng)模塊構(gòu)成。其中工業(yè)計(jì)算機(jī)通過RS232接口與可編程序控制器PLC連接，可編程序控制器PLC通過開關(guān)量或模擬量I/O接口與制冷機(jī)組連接；智能溫控表通過溫度傳感器與制冷機(jī)組連接，通過RS-485接口與工業(yè)計(jì)算機(jī)連接；系統(tǒng)模塊通過系統(tǒng)總線與工業(yè)計(jì)算機(jī)中CPU芯片連接，系統(tǒng)模塊集成有專用軟件。系統(tǒng)能集中控制氨制冷設(shè)備機(jī)組的運(yùn)行以完成整套制冷系統(tǒng)的控制、監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置、自動除霜控制，在線監(jiān)測、故障診斷等，避免了常態(tài)性設(shè)備損壞與事故；與手動控制的原有故障率相比，故障率顯著降低90％以上。
文檔編號F25B49/00GK101368778SQ20081004573
公開日2009年2月18日 申請日期2008年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月5日
發(fā)明者吳高見, 孫林智, 張永春, 濤 梁, 剛 謝, 宏 陳 申請人:中國水利水電第五工程局