集中供热系统的PLC设计

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技术与应用
复执行一系列任务，该循环执行任务被称为扫描周期，包括输 入扫描，程序执行，输出刷新共 3 个阶段。运用 STEP7-Micro/ WIN 软件对 PLC 进行编程，该梯形图主要有主程序和子程序组 成，即由换热系统主程序、初始化程序、模拟量处理程序、手 动控制程序和自动控制程序等几部分组成，程序总流程图如图 1 所示 .
1 前言 物质、能量和信息是构成自然社会的基本要素。其中的能 源是指可产生各种能量或可做功的物质的总称，包括风能、核 能、太阳能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以 及可再生能源。人类利用能源历史上经历了几次重要的里程碑， 包括火的使用使人类走向文明，蒸汽机的使用开创了工业革命， 电能的使用让人们用上了电器设备，原子能的使用使人们开创 了能源的新纪元。远古时期，北京原始人就开始使用火来取暖， 通过火炉、火墙或火坑等取暖装置，大家围坐在周围进行取暖， 尤其是火坑，在现在北方农村地区还在广泛使用。19 世纪，欧 洲开始出现了蒸汽机，以此热媒为主的供热系统在当时相当盛 行。美国纽约建立了世界上第一个锅炉房，标志着供热系统的 建立，随后又有国家通过发电厂的内燃机排气系统来提供热源， 还有热电厂的出现，使得城镇集中供热事业得到迅速发展。 原苏联和东欧国家主要以发电热电联为主要热源。1980 年 的苏联热电厂供应的热量，为全国民用和工用一共提供 70% 的 热 量， 尤 其 是 莫 斯 科 地 区， 热 电 厂 和 锅 炉 房 的 供 热 率 达 到 了 100%。瑞典、丹麦、挪威等北欧国家，靠近北极，十分寒冷， 二次大战后，城市集中供热迅猛发展，斯德哥尔摩集中供热普 及率为 35%，丹麦达到了 1/3。我国在远古时代就有钻木取火。 新中国成立后，随着生产力的大力发展，人民的生活水平不断 提高，许多居民建筑物内部都装有集中供热系统，集中供热得 到迅速发展。50 年代期间，主要学习前苏联的供热模式，同时 颁布了适合我国国情的供热规范。进入 80 年代，我国供热事业 飞速发展，1980 年全国 6000kw 的供热机组容量达到 443.1 万 kw，2001 年达到 3000 多万 kw，遍布全国各个区域，为人们的 生活带来了极大的方便。新材料和新技术的出现为集中供热系 统锦上添花，它提供了高参数的识别，建立了大量的热电厂， 形成了集中供热形式的多样化。新型管道的使用为供热系统的 运行提供了安全。虽然我国在集中供热系统方面取得了长足的 进步，但和发达国家相比还有很大的差距，还需不断努力。 热能对于人类来说非常重要，在人们平时的生活中很多地 方都要用到热能，如洗澡用的热水器、烧饭用的澡气，都需要 热量的传递将水加热、将饭菜烧熟，在生产工业中也需要大量 的热能来维持，如有些材料需要恒定的温度，而空调系统能够 保持室内温度恒定，从而使材料能够保持的时间较长，还有供暖、 通讯和热水系统。通过蒸汽、热水等热介质传递热能，供给城市、 乡镇的人民使用，使室内温度到达一定值，来创造适宜的生活 条件或工作条件。集中供热系统能提高能源的利用率，便于消
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（2）双柱独立基础 当两根柱间的距离较大时，基础底板内力变形如图 4b，基 础底板双向受弯，而且也是下表面受拉，因此配置双向受力筋； 由于柱到混凝土边缘的距离越大，内力、变形越大，所以根据 ex、ex‘的大小，较大者钢筋在下，柱间基础上表面受拉，应沿 柱中心线反向配置受拉筋。 （3）双柱独立基础（设置一根基础梁） 基础底板在地基反作用力下，单向弯曲，如图 5，因此沿 垂直于基础梁反向设底板受力筋，分布筋在受力筋的内侧。
参考文献： [1] 盛一芳 . 建筑结构 [M]. 北京：人民交通出版社 ,2009. [2] 中国建筑标准设计研究院 . 国家建筑标准设计图集 11G101 系 列 [M]. 北京 : 中国计划出版社 ,2013.
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图 5 双柱独立基础底板变形图 基础梁受到向上的地基反作用力，其内力和变形与楼盖梁 相反，内力图如图 6 所示，上部配置纵向受力筋；支座（柱） 处下表面受拉，配置下部受力筋，所以原位标注标在支座下部。 条形基础的受力与设置基础梁的独立基础相同；筏板基础 与楼盖梁板的受力相反，在此不再论述。
图 6 基础梁内力和变形图 5 结语 本文通过引入力学知识，对构件进行内力和变形分析，让 学生更深刻的掌握平法施工图制图规则。其他课程，比如建筑 结构，力学与结构密不可分，也应将力学知识应用到此课程中， 帮助学生理解设计及构造措施。
科技展望 2014/19
集中供热系统的 PLC 设计
华玲芳
（1 苏州高等职业技术学校，江苏 苏州 215000）
【摘 要】热能对于人类来说非常重要，从远古时代人类就开始运 用火来取暖。随着生产力的发展，供热系统不断进步，从一开始的 单一锅炉房，慢慢发展到热电厂，再到现在的集中供热系统。本文 对集中供热系统的结构和工作原理进行了阐述，在此基础上，对集 中供热控制系统进行了硬件设计，主控模块采用 S7-200CPU226CN 系统，温度传感器采用 PT100，通过 EM235 混合模块，进行模数 信号转换，变频器选用 ABB 公司的 ACS510-01 型号，触摸屏使用 MT6000/8000i 系列人机界面产品。软件上通过 STEP7-Micro/WIN 软件对 PLC 进行编程，EB8000V2.00 软件对触摸屏进行设计。最终， 完成了集中供热系统的设计。 【关键词】集中供热 PT100 S7-200
除烟尘，减小大气污染，占用面积不大，减小燃料和人工的消耗， 同时能够实现科学管理，提高供热质量。因此，集中供热系统 的控制非常重要。
2 集中供热结构与工作过程 集中供热系统主要由 3 个部分组成，包括热源、热网和用户。 热源作为一次网主要是产生热量，锅炉房和发电厂通过燃烧煤、 天然气等材料产生大量热量，还有的为了可持续发展，燃烧垃 圾材料。用户相当于二次网，主要进行热量的使用和消耗。热 网作为一二次网的管网，起连接作用，主要有热水管网和蒸汽 管网，一般布置成树枝状，用于民用和公用的暖通。间供站和 换热器是集中供热系统里面的关键设备，间供站将锅炉房产生 的高温蒸汽分配到各个小区，就像一个变压器，把 100 多度的 水转换为七八十度的水，起到一个温度控制的作用。换热器是 间供站最重要的设备，它主要是将一种液体的热量传递给另一 种液体。 集中供热系统的工作过程：热电厂或锅炉房产生高温高压 的热水，通过一次侧热网送至热站，热量进过板式换热器传递 给二次网的循环水，再由二次网的水将热能输送至用户处。冷 去后的水可以返回来再次利用，形成一个循环。为了控制好该 系统，需要保证二次网出水口有一个恒定的温度，温度是随着 室外温度的变化而改变的，因此，需要设计一种的集中供热系统。 3 集中供热系统硬件设计 本 文 采 用 西 门 子 公 司 的 S7-200CPU226CN， 该 控 制 器 共 有 40 个数字量输入输出点，包括 24 点输入和 16 点输出，根据 控制系统的要求可以扩展至 248 个点，26K 字节程序和数据存 储空间，能够完成梯形图和变量的存储。同时还有 6 个独立的 30kHZ 的高速计数器，PID 控制器、通信口。可用于较高要求 的控制系统，对于本系统，该控制器能够满足要求。 由于温度信号是模拟量信号，而 PLC 处理的数字量信号， 需要对信号进行转换，EM235 模块有 4 路模拟量输入，2 路模 拟量输出，电压输出为 -10 ～ 10V，电流输出 4 ～ 20mA，满足 工业标准信号，分辨率可以达到 11 为，精度高，同时还可以选 在工作在双极性和单极性模式下，满量程值为 32000。温度传感 器选用 WZPPT100 型铂电阻，其感温元件是一个铂丝绕组，即 双支铂电阻，经过电阻丝阻值随温度的变化而变化，温度和电 阻的关系接近线性关系。它可以测量 -200° C ～ 600° C 的温度，偏差可以达到 0.15° C。同 样输出的电流信号为 4 ～ 20mA，电压信号为 0 ～ 5V。 变频器选用 ABB 公司的 ACS510-01 的型号，控制电机运行。 触摸屏采用 MT6070iH2 型号，为电阻技术触摸屏，通过接收手 指等输入信号的显示装置，它的触控类型为 4 线电阻式，其触 控方式为连续式。4 线电阻屏操作简单，人性化，具有较好的人 机界面互动。它的 CPU 主频达到 400MHZ，存储量为 128MB， 显示屏的分辨率为 800*480，端口包括 COM 和 USB。 4 集中供热的软件设计 触摸屏使用 MT6000/8000i 系列人机界面产品，使用 USBMiniUSBCable 下载到工程文件至人机，安装 EB8000V2.00 版本 的软件，在 PC 机上通过 USB 进行通信，它包含建立文件、设 计控制器和程序相关参数设定、设计程序、存储和编译程序、 仿真程序并验证操作、下载程序至 HMI 等步骤 PLC 在程序的控制逻辑中不断循环，读取和写入数据，反
触摸屏
上ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机
系统手动运 行
程序结束
5 结语
图 1 程序总流程图
本文首先简要概括了供热系统的历史背景以及发展趋势，
从一开始的单一锅炉房，慢慢发展到热电厂，再到现在集中供
参考文献： [1] 龚威 , 张树臣 . 实例解读西门子 PLC[M]. 北京 : 中国电力出版 社 ,2013. [2] 郑雪晶 . 二级网燃气调峰集中供热系统优化设计 [J]. 天津 : 天 津大学学报，2007. [3] 崔丽娜 . 浅谈国内外集中供热控制系统现状及应用 [J]. 云南 : 民营科技，2011. [4] 卢秋实 . 集中供热控制系统的研究与应用 [M]. 沈阳 : 沈阳建 筑大学 ,2011.
开始
系统初始化
自动/手动
自动
系统自动运 行
手动
手动 触摸屏/上位机控制选择
热系统，供热系统飞速发展。人民生活和工业生产对于热能的 需求很大，因此本文在集中供热系统的结构和工作原理的基础 上对其进行了详细设计。硬件上以 S7-200CPU226CN 为核心控 制器，配以 EM235 混合模块，进行模数信号转换，温度采集信 号使用温度传感器 PT100，电机控制选用的变频器为 ABB 公司 的 ACS510-01 型号，触摸屏使用 MT6000/8000i 系列人机界面产 品。软件上，运用 STEP7-Micro/WIN 软件对 PLC 进行梯形图的 编程，包括换热系统主程序、初始化程序、模拟量处理程序、 手动控制程序和自动控制程，运用 EB8000V2.00 对触摸屏进行 设计。整个系统包括信号采集、传递和控制，还包括许多智能 人机画面等上位机系统。无人看守的自动控制供热系统减小了 大量的人力，节约了成本，具有重要的意义。