PROFINET支持線性、星型、樹(shù)狀及環(huán)形構(gòu)架，為自動(dòng)化通信領(lǐng)域提供了高速傳輸通道和優(yōu)良的抗干擾介質(zhì)。其功能包括8個(gè)主要方面：實(shí)時(shí)通訊、分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)安裝、IT標(biāo)準(zhǔn)和信息安全、故障安全和過(guò)程自動(dòng)化。
一、 PROFINET概況
PROFIBUS是目前國(guó)際上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之一，以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)、嚴(yán)格的認(rèn)證規(guī)范、開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，已成為最重要的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS符合RS485標(biāo)準(zhǔn)，也就是說(shuō)PROFIBUS的物理介質(zhì)是RS485，因此電器PROFIBUS的傳輸距離受到傳輸速率的限制，總線的傳輸波特率9.6Kbit-12Mbit。在復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)PROFIBUS在傳輸速率、傳輸距離和抗干擾性能上還是率遜一籌。
PROFINET以IEEE802.3為基礎(chǔ)，采用100Mbit/s的快速以太網(wǎng)和交換技術(shù)。作為跨供應(yīng)商的技術(shù)，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線(如PROFIBUS)技術(shù)，保護(hù)現(xiàn)有投資。通過(guò)代理服務(wù)器技術(shù)，PROFINET可以無(wú)縫的集成現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS和其它總線標(biāo)準(zhǔn)。
PROFINET支持線性、星型、樹(shù)狀及環(huán)形構(gòu)架，為自動(dòng)化通信領(lǐng)域提供了高速傳輸通道和優(yōu)良的抗干擾介質(zhì)。如圖1所以，其功能包括8個(gè)主要方面：實(shí)時(shí)通訊、分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)安裝、IT標(biāo)準(zhǔn)和信息安全、故障安全和過(guò)程自動(dòng)化。
二、換熱站系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上存在一些相關(guān)的控制系統(tǒng)，主要存在以下缺陷：
(1)精確性較高但沒(méi)有智能性：一些基于PLC技術(shù)的換熱站控制系統(tǒng)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，將過(guò)去的機(jī)械控制設(shè)備更新為電子控制裝置，提高了控制的精確性，但某些控制參數(shù)仍然依靠工作人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)定。經(jīng)驗(yàn)值很顯然是不能滿足所有用戶的需求，這樣就不能保證熱資源的充分利用。
(2)控制缺乏實(shí)時(shí)性：換熱站管理人員按固定時(shí)間檢查各儀表參數(shù)，然后根據(jù)儀表數(shù)據(jù)設(shè)置控制參數(shù)，不能及時(shí)根據(jù)反饋調(diào)整控制參數(shù)，不能使供熱量與需熱量實(shí)時(shí)保持一致，造成熱量不足或浪費(fèi)。
(3)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)換熱站的集中管理與控制：換熱站獨(dú)立管理，獨(dú)立控制，供熱質(zhì)量和節(jié)能減排效益因工作人員的經(jīng)驗(yàn)水平體現(xiàn)出較大差異。
近年來(lái)，國(guó)家提倡節(jié)能減排、低碳生活。所以對(duì)換熱站的智能化、節(jié)能減排要求也逐步的提高。由于每戶的位置不同、面積不同、人口數(shù)量不同、需要的熱量也不盡相同。有的用戶由于在管網(wǎng)的末端，所以熱量明顯的不夠。有的用戶在管網(wǎng)的前端，熱量過(guò)剩，有的甚至需要開(kāi)門窗放熱。這樣就造成了熱量的大量浪費(fèi)。熱資源利用率也大大的降低。所以，分戶計(jì)量熱流量、室內(nèi)外溫度反饋、換熱站無(wú)人值守等也必將成為未來(lái)?yè)Q熱站系統(tǒng)發(fā)展的一種趨勢(shì)。
三、智能換熱站系統(tǒng)
智能換熱站系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。
紅色箭頭所示為一次進(jìn)水和一次回水管路;藍(lán)色箭頭所示為二次進(jìn)水和二次回水管路;綠色箭頭為補(bǔ)水管路。循環(huán)泵和補(bǔ)水泵可根據(jù)供熱規(guī)模和用戶要求增加多個(gè)備用泵，工頻和變頻工作模式可選。
管網(wǎng)各處進(jìn)出水口都配有溫度和壓力傳感器。實(shí)時(shí)反饋溫度和壓力，真正的做到實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)管網(wǎng)各個(gè)部分泵的工作頻率和閥門開(kāi)度，以確保熱用戶的室內(nèi)溫度平衡，既不會(huì)溫度不達(dá)標(biāo)，也不會(huì)熱量過(guò)剩，造成熱浪費(fèi)。
整個(gè)系統(tǒng)控制部分分成三個(gè)模塊。調(diào)節(jié)閥溫度控制、循環(huán)泵壓力控制和補(bǔ)水泵壓力控制。
1、調(diào)節(jié)閥溫度控制
調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度直接影響二次網(wǎng)的進(jìn)水溫度。系統(tǒng)可以手動(dòng)設(shè)定調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，也可以根據(jù)二次網(wǎng)進(jìn)水溫度的設(shè)定值與二次網(wǎng)進(jìn)水溫度當(dāng)前值進(jìn)行PID計(jì)算。調(diào)節(jié)結(jié)果是，二次網(wǎng)進(jìn)水溫度達(dá)到設(shè)定值，調(diào)節(jié)閥開(kāi)度維持在一個(gè)恒定值。
2、循環(huán)泵壓力控制
如果二次網(wǎng)當(dāng)前進(jìn)水壓力值小于設(shè)定壓力值，則提高循環(huán)泵工作頻率，反之降低其工作頻率。
調(diào)節(jié)的結(jié)果是，二次網(wǎng)進(jìn)水壓力等于額定壓力值，循環(huán)泵保持恒定工作頻率;
3、補(bǔ)水泵壓力控制
水在循環(huán)的過(guò)程中，由于各種原因，水壓是逐漸變小的。如果二次網(wǎng)當(dāng)前回水壓力值小于設(shè)定壓力值，則提高補(bǔ)水泵工作頻率，反之降低其工作頻率。二次網(wǎng)回水壓力等于設(shè)定壓力值，補(bǔ)水泵停止工作。
系統(tǒng)控制功能分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種，手自動(dòng)切換和各種參數(shù)都是通過(guò)觸摸屏輸入。觸摸屏的操作界面直觀明了。
四、 PROFINET技術(shù)在智能換熱站系統(tǒng)中的應(yīng)用
本系統(tǒng)選用西門子S7-1200系列控制器，該系列控制器使用靈活，功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)緊湊，內(nèi)置PROFINET。
系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)如圖6所示。單站的最基本配置包括工控機(jī)、PLC和觸摸屏。系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和各種參數(shù)在觸摸屏和工控機(jī)上監(jiān)控?？刂品绞降倪x擇、運(yùn)行參數(shù)設(shè)定、調(diào)節(jié)閥和循環(huán)泵補(bǔ)水泵的啟動(dòng)和停止在觸摸屏上設(shè)定。一般循環(huán)泵和補(bǔ)水泵都選擇一備一用，也可多個(gè)備用。
在確定了網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的前提下，PROFINET通過(guò)IP地址來(lái)建立主站與分布式設(shè)備之間的通訊。PROFINET的傳輸率保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，使系統(tǒng)的升級(jí)擴(kuò)展空間大大的提高。同時(shí)也能很好的融合現(xiàn)有的PROBUS網(wǎng)絡(luò)。西門子新版本STEP7BASIC軟件集設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、PLC編程、HMI組態(tài)、在線診斷于一身。大大縮短了控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期。更便于整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試。在設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)模塊下，配置工控機(jī)、PLC和觸摸屏的IP地址。
五、 系統(tǒng)優(yōu)化與展望
隨著無(wú)線技術(shù)的日趨成熟，換熱站全自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)人值守功能也將逐步的被廣大用戶接納與采用。
本系統(tǒng)采用中國(guó)移動(dòng)GPRS通訊方式。熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)功能可以分為三部分，遠(yuǎn)程采集、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程調(diào)試。
1、根據(jù)需求不同遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集可以定時(shí)采集，也可以循環(huán)采集，即可以采集當(dāng)前的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可以采集過(guò)去的歷史數(shù)據(jù)。
2、遠(yuǎn)程控制是無(wú)人值守?fù)Q熱站的重要環(huán)節(jié)CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，包括對(duì)閥門的控制(手動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門)、控制策略的選擇(經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)、定溫調(diào)節(jié)、手動(dòng)調(diào)節(jié)等)供水溫度值的設(shè)定、循環(huán)泵的起停、補(bǔ)水泵的起停等。
3、遠(yuǎn)程調(diào)試不但解決了數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集和控制，還可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制器的遠(yuǎn)程維護(hù)，修改控制策略，修改報(bào)警參數(shù)值，等等。可以減少去現(xiàn)場(chǎng)的次數(shù)，并且可以迅速的了解現(xiàn)場(chǎng)控制器的工作情況，大大提高了工作效率。
（轉(zhuǎn)載）
