楼宇自动化课程设计

评定成绩：

《楼宇自动化系统原理及应用》课程设计报告

题目：供热系统自动控制

系、部：自动化

组员姓名：陈旭、张潍、张国正、张强

刘志敏、王良平、张颖、杨文华

指导教师：林海波

专业：电器工程及其自动化

班级：05110803

完成时间：2011年12月19日

目录

一、西门子PLC介绍4

二、二传感器及变送器6

2.1压力变送器工作原理6

2.2压力变送器选型6

2.3温度传感器选型6

三、PLC-PID控制的实现9

四、供热系统设计方案11

4.1.1监控功能11

4.1.2监控点位设计11

4.1.3热水二次循环泵控制11

4.1.4变频器连接控制13

4.1.5 补水泵控制系统（因要维持热供水末端压差恒定需加补水设计）14

4.1.

5.1补水泵系统方案图14

4.2供热系统连锁控制17

4.3供热系统运行及调节控制19

4.4供热系统连锁控制流程图20

4.5供热系统PID调节原理框图21

4.6使用西门子PLC STEP7完成供热系统连锁控制和PID调节编程及仿真

22

致谢24

参考文献25

供热系统自动控制设计

主要内容：1、供热系统运行参数及状态监控点版/位及常用传感器，电气控制一、二次接线图和原理图设计。

2、供热系统连锁控制；

3、供热系统运行及调节控制；

4、供热系统连锁控制流程图；

5、供热系统PID调节原理框图；

6、使用西门子PLC STEP7完成供热系统连锁控制和PID调节编程及仿真。

摘要：我国北方城市冬季供热期较长，分散式锅炉供热所占比重较大，供热质量的好坏将对减少城市环境污染、节约能源起到重要作用。从供热的角度考虑，应在节省能源的条件下使用户感到舒适为目标。目前一般的供热系统均采用PID控制算法、回水的平均温度进行调节，这种算法具有简单、参数调整方便等优点。当由于环境温度发生变化，用户需求热量也相应变化。因此为了满足这一要求，可以通过控制锅炉出口一次高温水的流量和温度，使得一次高温水和热交换站交换的二次低温水的温度随室外温度而变化。本设计采用西门子PLC对供暖系统进行控制，具有实用、安全可靠、操作简单、节能效果显著的优点。

关键字：供热系统、温度控制、PID、PLC

一、西门子PLC介绍

德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的

PLC产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。SIMATIC S7-300 PLC

S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。及S7-200 PLC比较，S7-300 PLC 采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送；CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：超时，模块更换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；S7-300 PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于

同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。

二、传感器及变送器

这一部分是控制系统的底层，主要完成现场数据的采集、预处理和变送等工作。这些数据主要包括锅炉的出水温度、出水压力、以及总出水温度、总出水压力、总回水压力等。变送器将采集的温度、压力等物理量转换成电压或电流信号并传送给可编程控制器进行数据处理。

2.1压力变送器工作原理

PMC系列压力变送器采用了先进的电子陶瓷技术、厚膜电子技术、SMT 技术和PFM 信号传输技术，测量元件内无中介液体,是完全固体的。其工作原理是：介质压力直接作用于陶瓷膜片,使测量膜片产生偏移。膜片位移产生的电容量,由及其直接连接的电子部件检测、放大和转换为0～20mA DC的标准信号输出。

2.2压力变送器选型

压力检测元件采用E+H 公司的PMC133型压力变送器。PMC133 型压力变送器相对压力的最大测量范围为0～40MPa , 最小测量范围为0～1kPa , 更换测量元件可以改变压力测量范围。变送器由WYJ 稳压电源供给12.5～30VDC 电压,能够准确地将出水口的压力信号线性地转换成4～20mA DC 标准信号。2.3温度传感器选型

用DS18B20 实现多点温度检测，这种测量方法需要温度传感器的精度高,体积小,测量电路简单,而且能够在高温下工作。所以我们选用美国DALLAS 公司生产的数字输出IC 温度传感器DS18B20 ,其特性如下：