西门子S7-1200PLC换热站供热工程程序之模拟量转工程量

1、工程量概述

我们常说的温度、速度、压力、电压、电流等用数学语言表述的物理量，在自控领域称为工程量。在继电控制时代，传统的检测仪器可以直接在就地显示被测量的物理量，但是无法将这些数值传输至中控操作台，只可以利用一些高低限值来进行逻辑控制，例如利用电接点压力表来进行恒压供水的控制（高于设定压力水泵停止运行，低于设定压力水泵开始运行）。

2、模拟量概述

在自动化的今天， 中央控制成为可能， 这就需要检测信号的远距离传送。但是纷繁复杂的工程量量信号直接传送会大大降低仪表的适用性也会增加PLC的复杂性。

并且像高电压、大电流、速度等工程量无法直接进行传输，必须转换成统一的模拟量来进行传输，因此就出现了变送器，变送器的的作用就是将传感器的信号放大成为符合工业传输标准的电信号，如0-5V /0-10V/0-20MA/4-20mA （其中用得最多的是 4－ 20mA ）。而变送器通过对放大器电路的零点迁移以及增益调整， 可以将标准信号准确的对应于工程量的被检测范围，如 0-100 ℃或-10-100 ℃等等。这是用硬件电路对工程量量进行模拟量的转换。

3、计算方法

假定工程量为 A， 范围即为 A0-Am ， 实时工程量为 X；标准电信号是 B0-Bm ，实时电信号为 Y；A/D 转换数值为 C0-Cm ，实时数值为 Z。

如此， B0对应于 A0， Bm 对应于 Am ， Y 对应于 X，及 Y=f(X) 。

由于是线性关系，得出方程式为Y=(Bm-B0)*(X-A0)/(Am-A0)+B0转换后的数学方程 Z=f(X) 可以表示为Z=(Cm-C0)*(X-A0)/(Am-A0)+C0 。又由于是线性关系， 经过 A/D。那么就很容易得出逆变换的数学方程为 X=(Am-A0)*(Z-C0)/(Cm-C0)+A0的 X 就可以在显示器上直接表达为被检测的工程量。方程中计算出来PLC 中逆变换的计算方法以 S7-1200 和4-20mA 为例，经 A/D 转换后，我们得到的数值是5530 -27648，及C0=5530 ， Cm=27648 。于是，X=(Am-A0)*(Z-5530)/(27648-5530)+A0 。

4、人工计算举例

例如某温度传感器和变送器检测的是 0-100 ℃，假设标准电信号为4-20MA,经测量电流是12mA，用上述的方程表达为 Y=(Bm-B0)*(X-A0)/(Am-A0)+B0 =(20-4)*(X-0)/(100-0)+4=12,经过计算所得温度为50℃

5、PLC内部计算举例

例如某温度传感器和变送器检测的是 0-100 ℃，那么PLC中的运算为X=（100-0）*(Z-5530)/（27648-5530）+0。切记此处0不可省略，因为有量程的会出现负数。

6、例程

经过上述枯燥的理论您是不是有些不好理解，那么直接上程序。程序描述如下：

1、模拟量转换工程量功能，该功能为自主开发并封装在FB，可以直接当成库来使用，再次使用时候直接调用即可。

2、可重复使用。

3、可适用于温度、压力、流量、张力等等任何模拟量计算。

4、可以兼容0-20MA、4-20ma、0-10v等等所有的模拟量类型。

5、可以兼容不同的量程。

6、程序不加密，任何人都可以打开查看源代码。

7.使用方法简介：

1、改程序为封装好的FB块儿，必须配合背景数据块，当调用程序时，背景数据块儿会自动提示你创建，例如本例程中的DB2。

2、0-20MA对应0-27648

4-20MA对应5530-27648，根据实际情况修改NORM_MIN和NORM_MAX即可，

3、IW_VALUE为模拟量输入端口，例如%IW100等IO地址。

4、SCALE_MIN/SCALE_MAX为量程的上下限。

5、H/L为报警上下限设置。

6、OUT为输出的工程量数值。

7、alm为报警输出点

8、alm_h/alm_l为高低报警输出点

换热站的工作原理及换热站PLC控制系统设计

城市集中供热信息管理调度及自动化控制系统对于保证供热系统优质供热、安全运行、经济节能、环境保护具有十分重要的作用。一个先进完善的供热控制方案，通过自动控制使热损失降到最低，通过提供工艺控制功能库，保证满足负载的同时使这些设备在相应工艺条件下，发挥最大的效率，最大程度地降低能源的损耗。

换热站的工作原理

集中供热又称区域供热，以热水和蒸汽为载能体，通过管网为一个区域的所有热用户供热。

集中供热系统的换热站是供热网路与热用户的连接场所，在其内安装有与用户连接的有关设备、管道、阀门、仪表和控制装置。它的作用是根据热网工况和不同的条件，采用不同的连接方式，将热网输送的热媒加以调节、转换，向热用户系统分配热量以满足用户的需求;同时还应根据需要，进行集中计量、检测供热热媒的参数和数量。根据规模和设置地点不同，换热站又可分为首站、区域换热站、集中换热站和用户换热站。热力输配网络控制的重点是换热站的控制。

换热站监控系统可对热网的温度、压力、流量、开关量等进行信号采集测量、控制、远传，实时监控一次网、二次网温度、压力、流量，循环泵、补水泵运行状态，及水箱液位等各个参数信息，进而对供热过程进行有效的监测和控制。在供热期间可按室外温度调节二次网供回水温度（可手动、自动切换），达到按需供热，实现气候补偿节能控制；也可以进行分时分区节能控制，实现供热全网热量平衡及节约能源。

换热站控制系统设计

现场PLC控制站主要由液晶显示操作终端和控制系统两部分组成。控制系统采用性价比较高的PLC控制，包括CPU模块、I/O模块，背板等，系统集成多种通讯接口，适用于各种通讯网络。

现场PLC控制站主要功能是对各换热站、供热沿线各节点、热用户运行参数（一、二次网温度、压力、流量等）、各种设备运行状态进行实时监控及采集，并根据气象环境和负荷的变化按预先设定的控制策略对换热站循环泵、补水泵和调节阀进行自动调节，来实现换热机组的完全自动控制。如果有通讯网络的支撑，现场监控站还可以将反映换供热运行的数据传送到调度中心，同时接收调度中心发来的调度控制指令。

换热站自动化集中监控系统优点

①系统完成温度、压力的自动控制，连续稳定运行；

②提供完整的人机交互接口，用户可以通过现场触摸屏完成对系统的监视和操作；

③通过控制算法完成供热的时间与温度曲线控值，达到节能目的。

换热站PLC控制系统实现了对换热站或换热机组的自动控制；实现了良好的人机对话，方便操作人员在触摸屏上了解现场的各种实时数据并进行参数设置或手动控制，同时通过PLC控制系统实现自动故障保护功能；维护人员可以直接从触摸屏上灵活组态和方便查找现场设备故障原因，达到了既显示直观又节省费用的目的。

来源：网络

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