PLC在智能楼宇中的应用研究

李晓燕

（阿克苏地区中等职业技术学校机电工程系，新疆 阿克苏 843000）

1 总体设计思想

1.1 智能大厦

所谓的智能大厦就是通过现代智能技术使大厦内的照明、空调、电力供应、防灾防盗等系统进行相互协作。有研究人员认为，智能大厦的四个基本要素，即结构、服务、运营以及系统之间能够产生联系，以达到最佳的组合，从而使大厦的使用效率及合理性得到提升。智能大厦应该配置有楼宇及办公自动化系统、建筑环境系统以及先进的通信系统。目前，智能大厦已经成为了我国建筑行业中一个新的增长点，智能化工程在建筑工程总投资中的占比不断提高，智能建筑企业的数量与产品供应商的数量也在不断增多，促进了我国智能建筑行业的发展。

1.2 楼宇自动化

楼宇自动化是一个与智能大厦相伴而生的概念，其所要实现的是楼宇的给排水、空调、电力供应、综合保安、照明、电梯以及消防等各个系统的自动化控制。楼宇的自动化控制是以计算机集散控制为支撑，借助于分散控制器、上位计算机等将楼宇各个系统进行分散控制、集中管理。在楼宇自动化控制中，PLC技术是一项重要的技术。PLC是可编程控制器的英文缩写，主要是为了在工业环境下的应用而设计的一种数字运算操作电子系统。与其他的技术相比，其受到的外界环境干扰更小，而且也更为成熟，在楼宇的自动化和智能化中得到了广泛的应用。

1.3 总体设计

智能楼宇的建筑设备可以通过PLC来进行集中管理，使各个设备能够根据人的意愿以及现场环境等进行自动运行，从而在管理上减少大量的人力投入，使得建筑设备的运行更加可靠，降低安装、运行成本。

利用PLC构建智能楼宇系统需要根据建筑物的具体规模进行总体设计。许多现代高层建筑的规模大，包含着多个复杂的子系统，因此通常需要以组网的形式来进行管理。除了需要有多个PLC主站构成DH+网络以外，还需要设立多个RIO站构成RIO网络，设立多个FIO分站构成RIO网络。

2 设备功能设计

2.1 变配电系统

在智能楼宇中，电力供应是一个重要的组成部分，是智能大厦运行的能源基础。因此，构建更加智能化的变配电系统对于智能楼宇的建设尤为重要。构建基于PLC的自动控制变配电系统，使整个系统可以根据设定的工况进行工作，实现楼宇电力供应和调配的自动化控制。一般来说，变配电系统的控制点数通常比较集中，所以从控制上来看其基本不参与控制，只需进行合闸监控。因此，在硬件上可以不设立主站，只需通过FIO模块构建起远程IO站即可，从而达到降低建设成本的目的。

2.2 给排水系统

在智能楼宇中，给排水的自动化控制是一个重要的环节。消防上水、生活给水、建筑排水等是给排水系统的主要构成部分。基于PLC组建楼宇的给排水系统可以实现生活给水、消防给水等的智能化控制。针对给水系统，可以通过PLC与变频器来监控给水网的水压，从而达到恒压供水的目的。利用压力传感器可以收集给水网的水压数据，然后把压力信号传递给PLC，PLC就可以根据预先设定的压力值给变频泵传输工作信号，实现对于变频泵的启动、暂停、运行转速的控制，以达到给水系统的智能控制。排水系统可以通过监测污水池的水深，通过PLC来控制排水泵的工作状态，达到排水系统智能控制的目的。

2.3 暖通空调监控系统

对于现代建筑而言，暖通工程是不可或缺的组成部分，因此，暖通空调监控系统是智能楼宇中的一个重要子系统。暖通空调监控系统需要对系统内的新风机组、空调机组以及相关的执行机构、传感器等设备进行控制。暖通空调监控系统涉及的设备数量众多，整个子系统比较复杂。该子系统应该包含空调机组和新风机组的智能控制。空调机组的智能控制应该涵盖七个组成部分：一是启停控制，可以通过上位机设定时间表，让机组可以根据时间表定时进行启停，还提供强制启停的功能，同时还需要进行启停次数、运行时间的累计。二是风机的控制，风机的启停主要由机组的启停状态决定，同时也提供强制和手动启停的控制功能，在出现故障的时候还应该具有报警功能。三是温度的控制，其智能控制主要通过将回风的温度与PLC设定的温度定值进行对比，当出现偏差时就可以根据设定值来控制电动水阀，从而对于电动水阀的热水和冷水阀门开度进行调节，从而维持回风温度。四是湿度的控制，在回风湿度出现变化时，如果其低于或高于设定值时，就可以控制加湿阀的工作状态，使其处于开启状态给空气加湿，处于停止状态停止加湿，让湿度恢复正常。五是新风阀与回风阀的控制，在冬季和夏季控制新风阀开度在最小，回风阀开度为最大，达到节能的目的。六是联锁控制，其主要针对的是水阀、低温断路器、新风阀及回风阀、风机的联锁控制。七是报警功能，如果监测到出现风机故障、过滤网堵塞以及低温断路故障等就进行报警。

2.4 冷热源系统

冷热源系统在现代建筑中是能源消耗的大户，智能楼宇的建设不仅要给人们的生活提供更大的便利，同样还要实现节约能源消耗的目标，基于PLC构建冷热源系统，可以使整个系统在最优的方案下高效、自动运转，使建筑环境处在一个最合适的状态下。同时还能减少不必要的能源消耗，在兼顾人们生活需要的同时实现节能减排的目标。基于PLC的冷热源系统智能控制，主要是以供回水温度为依据，进行焓值控制，并且还拥有设备监控的功能，在系统中的设备出现故障后及时发出警报。

2.5 照明调光系统

传统的照明系统自动控制大多时候是通过声音来实现的，这显然已经无法满足楼宇智能化的要求。现代智能楼宇需要有一套能够同时满足感官、灯具寿命以及节能三种需求的照明调光系统。这个系统应该能够进行连续调光，能够以环境光线的强弱来进行恒照度的控制，能够根据时间来进行灯具照度的调节。基于PLC的照明调光系统，需要首先进行各个回路的改造，同时接入各种传感器，并且给系统设置多种灯具控制方案。通过PLC的开关逻辑控制、模拟量控制、数据处理以及通信联网等功能，实现照明调光系统开关的智能化控制。利用PLC可以使照明调光系统能够通过淡入淡出方式来进行调光控制，从而达到保护灯具，延长灯具寿命的目的。同时，PLC还可以根据事先设定的照明时间表，或者是光照强度对于照明调光系统中的开关进行控制。

3 软件设计

目前，市面上存在不同的PLC生产厂商，不同产商的PLC程序设计需要在不同的开发平台上进行。例如，罗克韦尔公司生产的PLC就需要利用RSLOGIX500软件进行编程，需要通过RSVIEW32进行上位机界面的开发和设计。在软件开发中，我们需要构建实时数据库，作为连接PLC信号与窗口构件动画的数据中心，在构建数据库的过程中，需要根据数据类型来进行数据对象属性的设置。然后设置系统的界面，建立用于监控显示的窗口，设置窗口的参数。在监控窗口中可以显示各个构件的状态变化，通过从实时数据库中读取对应的数据，将其显示出来，直观地反应各个建筑设备的运行状况。

4 结语

总之，随着技术的不断进步，智能化是未来社会发展的一个必然趋势。大型建筑物作为人们生产和生活的重要场所，其自动化水平和智能化程度的提高至关重要。智能楼宇无疑是对于人们生产和生活的场所进行智能控制的重要体现，成为房屋建筑中的一个热门领域。PLC作为一种在工业生产的自动化和智能化控制中应用广泛的电子装置，其性能好、功能强大，在楼宇智能化中具有巨大的应用潜力。