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智能樓宇設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)設(shè)計(jì)

更新時(shí)間:2018-06-07      點(diǎn)擊次數(shù):2700

設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行可靠、功能完善的建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng),可大大提高工程平時(shí)維護(hù)效率,減少工作量、節(jié)能、。

在建筑設(shè)備自動(dòng)化的教學(xué)中,如何能夠講解好自動(dòng)控制的基本原理,是重點(diǎn)和難點(diǎn),為了讓學(xué)生盡快熟悉這個(gè)環(huán)節(jié),我們特設(shè)計(jì)制作了設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)),以便于進(jìn)行配套的實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

1、實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)原則

(1)采用模塊化設(shè)計(jì)思想,應(yīng)能夠根據(jù)將來(lái)的需要進(jìn)行功能擴(kuò)展;

(2)與教學(xué)密切結(jié)合,能夠包含BAS教學(xué)環(huán)節(jié)的一些基本控制原理;

(3)要采用分布式控制系統(tǒng)的基本架構(gòu),可以與計(jì)算機(jī)組成一個(gè)基本的分布式控制系統(tǒng);

(4)同時(shí)配合設(shè)計(jì)多套實(shí)訓(xùn)科目,用于實(shí)施實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

2、實(shí)訓(xùn)臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于以上設(shè)計(jì)原則,設(shè)計(jì)了以下實(shí)訓(xùn)臺(tái),如圖1所示。
實(shí)訓(xùn)臺(tái)是以PLC(可編程控制器)為硬件核心,PLC采用SIEMENS(西門(mén)子)的S7-200系列的CPU224,集成了14輸入門(mén)10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn),可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊,zui大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn),16K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間,6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器,2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出,具有PID控制器,1個(gè)RS485通訊/編程口,具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。

圖1 控制實(shí)訓(xùn)臺(tái)結(jié)構(gòu)組成

圖2 建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)原理圖

通過(guò)PLC內(nèi)置的通訊接口,可以編制程序,也可以與觸摸屏(TP178)連接,實(shí)現(xiàn)觸摸屏的顯示和控制;通過(guò)擴(kuò)展模擬量監(jiān)控模塊EM235,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的采集和控制,這也是實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)的硬件基礎(chǔ);通過(guò)通訊模塊EM277,與計(jì)算機(jī)(PC)內(nèi)置的CP5612通訊卡相連,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的編程調(diào)試,也可以在這些硬件基礎(chǔ)上構(gòu)建一套基本的分布式控制系統(tǒng),而這個(gè)系統(tǒng)正是建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)模型,如圖2所示,實(shí)訓(xùn)臺(tái)就是其中的上位機(jī)和一臺(tái)下位機(jī)以及一些典型的檢測(cè)設(shè)備和被控設(shè)備。

實(shí)訓(xùn)臺(tái)的支持軟件采用:

(1)STEP7 MicroWIN V4.0 sp6西門(mén)子S7-200系列PLC編程軟件;

(2)WinCC V6.0 sp3 西門(mén)子組態(tài)軟件。

3、實(shí)訓(xùn)臺(tái)的檢測(cè)和控制設(shè)備

根據(jù)建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn),本實(shí)訓(xùn)臺(tái)設(shè)計(jì)的檢測(cè)設(shè)備包括了溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、液位傳感器、壓差傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器,而檢測(cè)的技術(shù)又包括模擬量直接檢測(cè)、通過(guò)變送器轉(zhuǎn)換檢測(cè)、總線(xiàn)型檢測(cè)技術(shù)等。

本實(shí)訓(xùn)臺(tái)的控制設(shè)備采用zui常用的風(fēng)機(jī)(三相電機(jī))、手電動(dòng)密閉閥門(mén)(三相正反轉(zhuǎn))、電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥(單相開(kāi)關(guān)式、單相比例調(diào)節(jié)式)、變頻器。配合控制原理圖,可以讓學(xué)員動(dòng)手連接線(xiàn)路,給學(xué)員直觀的通用設(shè)備控制的直觀印象,加深對(duì)抽象控制原理的理解,鍛煉動(dòng)手能力。

4、實(shí)訓(xùn)臺(tái)原理圖

實(shí)訓(xùn)臺(tái)原理圖如圖3所示,實(shí)訓(xùn)臺(tái)正視圖、側(cè)視圖如圖4所示。

圖3 實(shí)訓(xùn)臺(tái)原理圖

圖4 實(shí)訓(xùn)臺(tái)正視圖、側(cè)視圖
5、實(shí)訓(xùn)臺(tái)實(shí)訓(xùn)科目設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)臺(tái)建成以后,根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要,配套設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以下實(shí)訓(xùn)科目:

(1)PLC基本原理,程序上傳、下載;(2)設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)典型設(shè)備的控制原理;(3)設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境通用監(jiān)測(cè)技術(shù);(4)總線(xiàn)型內(nèi)部環(huán)境檢測(cè)技術(shù);(5)模擬量控制技術(shù);(6)PID調(diào)節(jié)(溫度調(diào)節(jié)、風(fēng)量調(diào)節(jié)、液位調(diào)節(jié));(7)建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)集成原理;(8)建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與擴(kuò)展。

以上實(shí)訓(xùn)科目,從建筑設(shè)備自動(dòng)化教學(xué)需求出發(fā)設(shè)計(jì),同時(shí)兼顧工程實(shí)際需求。實(shí)訓(xùn)科目中,首先簡(jiǎn)要介紹基本原理,然后給出系統(tǒng)原理圖和接線(xiàn)圖,如有需要再給出參考的控制程序,經(jīng)過(guò)講解和示范以后,學(xué)生就可以根據(jù)所學(xué)知識(shí)和示范,自己動(dòng)手設(shè)計(jì)原理圖、接線(xiàn)、編制程序,并調(diào)試運(yùn)行。通過(guò)實(shí)訓(xùn)科目的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,學(xué)生一般都能夠很快的領(lǐng)會(huì)操作要領(lǐng),zui終完成實(shí)訓(xùn)目標(biāo)。

這些實(shí)訓(xùn)科目的設(shè)計(jì)和實(shí)施,很好的輔助了建筑設(shè)備自動(dòng)化課程的教學(xué),實(shí)訓(xùn)教學(xué),使得學(xué)生更深刻的領(lǐng)會(huì)建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的基本原理,鍛煉了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力,達(dá)到了很好的教學(xué)目的。
由于實(shí)訓(xùn)臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì),在實(shí)訓(xùn)臺(tái)的硬件和軟件基礎(chǔ)平臺(tái)下,可以根據(jù)教學(xué)需要,設(shè)計(jì)更多的實(shí)訓(xùn)科目。

實(shí)訓(xùn)臺(tái)是針對(duì)建筑設(shè)備自動(dòng)化的教學(xué),組建的一套教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),具有系統(tǒng)合理,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功能模塊化,滿(mǎn)足教學(xué)實(shí)際需要的特點(diǎn)?;谠搶?shí)訓(xùn)臺(tái)進(jìn)行的實(shí)訓(xùn)科目教學(xué),很好的彌補(bǔ)了課堂教學(xué)抽象、乏味的不足,不僅提高了教學(xué)效率,而且使學(xué)員們掌握基礎(chǔ)知識(shí)更牢固,還提高學(xué)員的動(dòng)手能力及思考能力。該實(shí)訓(xùn)臺(tái)設(shè)計(jì)完成后,對(duì)建筑設(shè)備自動(dòng)化的教學(xué),起到很大的幫助作用。

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