PLC在智能樓宇中的應用研究

李曉燕

（阿克蘇地區中等職業技術學校機電工程系，新疆 阿克蘇 843000）

1 總體設計思想

1.1 智能大廈

所謂的智能大廈就是通過現代智能技術使大廈內的照明、空調、電力供應、防災防盜等系統進行相互協作。有研究人員認為，智能大廈的四個基本要素，即結構、服務、運營以及系統之間能夠產生聯系，以達到最佳的組合，從而使大廈的使用效率及合理性得到提升。智能大廈應該配置有樓宇及辦公自動化系統、建筑環境系統以及先進的通信系統。目前，智能大廈已經成為了我國建筑行業中一個新的增長點，智能化工程在建筑工程總投資中的占比不斷提高，智能建筑企業的數量與產品供應商的數量也在不斷增多，促進了我國智能建筑行業的發展。

1.2 樓宇自動化

樓宇自動化是一個與智能大廈相伴而生的概念，其所要實現的是樓宇的給排水、空調、電力供應、綜合保安、照明、電梯以及消防等各個系統的自動化控制。樓宇的自動化控制是以計算機集散控制為支撐，借助于分散控制器、上位計算機等將樓宇各個系統進行分散控制、集中管理。在樓宇自動化控制中，PLC技術是一項重要的技術。PLC是可編程控制器的英文縮寫，主要是為了在工業環境下的應用而設計的一種數字運算操作電子系統。與其他的技術相比，其受到的外界環境干擾更小，而且也更為成熟，在樓宇的自動化和智能化中得到了廣泛的應用。

1.3 總體設計

智能樓宇的建筑設備可以通過PLC來進行集中管理，使各個設備能夠根據人的意愿以及現場環境等進行自動運行，從而在管理上減少大量的人力投入，使得建筑設備的運行更加可靠，降低安裝、運行成本。

利用PLC構建智能樓宇系統需要根據建筑物的具體規模進行總體設計。許多現代高層建筑的規模大，包含著多個復雜的子系統，因此通常需要以組網的形式來進行管理。除了需要有多個PLC主站構成DH+網絡以外，還需要設立多個RIO站構成RIO網絡，設立多個FIO分站構成RIO網絡。

2 設備功能設計

2.1 變配電系統

在智能樓宇中，電力供應是一個重要的組成部分，是智能大廈運行的能源基礎。因此，構建更加智能化的變配電系統對于智能樓宇的建設尤為重要。構建基于PLC的自動控制變配電系統，使整個系統可以根據設定的工況進行工作，實現樓宇電力供應和調配的自動化控制。一般來說，變配電系統的控制點數通常比較集中，所以從控制上來看其基本不參與控制，只需進行合閘監控。因此，在硬件上可以不設立主站，只需通過FIO模塊構建起遠程IO站即可，從而達到降低建設成本的目的。

2.2 給排水系統

在智能樓宇中，給排水的自動化控制是一個重要的環節。消防上水、生活給水、建筑排水等是給排水系統的主要構成部分。基于PLC組建樓宇的給排水系統可以實現生活給水、消防給水等的智能化控制。針對給水系統，可以通過PLC與變頻器來監控給水網的水壓，從而達到恒壓供水的目的。利用壓力傳感器可以收集給水網的水壓數據，然后把壓力信號傳遞給PLC，PLC就可以根據預先設定的壓力值給變頻泵傳輸工作信號，實現對于變頻泵的啟動、暫停、運行轉速的控制，以達到給水系統的智能控制。排水系統可以通過監測污水池的水深，通過PLC來控制排水泵的工作狀態，達到排水系統智能控制的目的。

2.3 暖通空調監控系統

對于現代建筑而言，暖通工程是不可或缺的組成部分，因此，暖通空調監控系統是智能樓宇中的一個重要子系統。暖通空調監控系統需要對系統內的新風機組、空調機組以及相關的執行機構、傳感器等設備進行控制。暖通空調監控系統涉及的設備數量眾多，整個子系統比較復雜。該子系統應該包含空調機組和新風機組的智能控制。空調機組的智能控制應該涵蓋七個組成部分：一是啟停控制，可以通過上位機設定時間表，讓機組可以根據時間表定時進行啟停，還提供強制啟停的功能，同時還需要進行啟停次數、運行時間的累計。二是風機的控制，風機的啟停主要由機組的啟停狀態決定，同時也提供強制和手動啟停的控制功能，在出現故障的時候還應該具有報警功能。三是溫度的控制，其智能控制主要通過將回風的溫度與PLC設定的溫度定值進行對比，當出現偏差時就可以根據設定值來控制電動水閥，從而對于電動水閥的熱水和冷水閥門開度進行調節，從而維持回風溫度。四是濕度的控制，在回風濕度出現變化時，如果其低于或高于設定值時，就可以控制加濕閥的工作狀態，使其處于開啟狀態給空氣加濕，處于停止狀態停止加濕，讓濕度恢復正常。五是新風閥與回風閥的控制，在冬季和夏季控制新風閥開度在最小，回風閥開度為最大，達到節能的目的。六是聯鎖控制，其主要針對的是水閥、低溫斷路器、新風閥及回風閥、風機的聯鎖控制。七是報警功能，如果監測到出現風機故障、過濾網堵塞以及低溫斷路故障等就進行報警。

2.4 冷熱源系統

冷熱源系統在現代建筑中是能源消耗的大戶，智能樓宇的建設不僅要給人們的生活提供更大的便利，同樣還要實現節約能源消耗的目標，基于PLC構建冷熱源系統，可以使整個系統在最優的方案下高效、自動運轉，使建筑環境處在一個最合適的狀態下。同時還能減少不必要的能源消耗，在兼顧人們生活需要的同時實現節能減排的目標。基于PLC的冷熱源系統智能控制，主要是以供回水溫度為依據，進行焓值控制，并且還擁有設備監控的功能，在系統中的設備出現故障后及時發出警報。

2.5 照明調光系統

傳統的照明系統自動控制大多時候是通過聲音來實現的，這顯然已經無法滿足樓宇智能化的要求。現代智能樓宇需要有一套能夠同時滿足感官、燈具壽命以及節能三種需求的照明調光系統。這個系統應該能夠進行連續調光，能夠以環境光線的強弱來進行恒照度的控制，能夠根據時間來進行燈具照度的調節。基于PLC的照明調光系統，需要首先進行各個回路的改造，同時接入各種傳感器，并且給系統設置多種燈具控制方案。通過PLC的開關邏輯控制、模擬量控制、數據處理以及通信聯網等功能，實現照明調光系統開關的智能化控制。利用PLC可以使照明調光系統能夠通過淡入淡出方式來進行調光控制，從而達到保護燈具，延長燈具壽命的目的。同時，PLC還可以根據事先設定的照明時間表，或者是光照強度對于照明調光系統中的開關進行控制。

3 軟件設計

目前，市面上存在不同的PLC生產廠商，不同產商的PLC程序設計需要在不同的開發平臺上進行。例如，羅克韋爾公司生產的PLC就需要利用RSLOGIX500軟件進行編程，需要通過RSVIEW32進行上位機界面的開發和設計。在軟件開發中，我們需要構建實時數據庫，作為連接PLC信號與窗口構件動畫的數據中心，在構建數據庫的過程中，需要根據數據類型來進行數據對象屬性的設置。然后設置系統的界面，建立用于監控顯示的窗口，設置窗口的參數。在監控窗口中可以顯示各個構件的狀態變化，通過從實時數據庫中讀取對應的數據，將其顯示出來，直觀地反應各個建筑設備的運行狀況。

4 結語

總之，隨著技術的不斷進步，智能化是未來社會發展的一個必然趨勢。大型建筑物作為人們生產和生活的重要場所，其自動化水平和智能化程度的提高至關重要。智能樓宇無疑是對于人們生產和生活的場所進行智能控制的重要體現，成為房屋建筑中的一個熱門領域。PLC作為一種在工業生產的自動化和智能化控制中應用廣泛的電子裝置，其性能好、功能強大，在樓宇智能化中具有巨大的應用潛力。