西门子LOGO! 在智能控制换热机组中的应用

本文主要介绍了暖通控制系统中换热机组的工作原理，以及如何采用采用西门子的LOGO！控制器，实现该系统的全自动智能控制。

换热机组是集换热器、水泵、除污器、阀门、仪表及智能控制元件于一体的成套换热设备,主要用于实现在夏季的集中制冷和冬季的集中供热。由于其传热效率高、结构紧凑、占地面积小、绿色节能、节省投资等特点，能极大地满足用户各种需求，未来在暖通行业的普及使用已经成为行业共识。

相比于传统的分体空调、局部供暖耗能巨大、污染严重；集中供热、集中制冷是现代化传热系统的重要标志，是节约能源、保护环境、促进生产的有力措施，拥有广阔的市场前景。

中国四平维克斯换热设备有限公司系维克斯国际集团核心成员单位，目前是亚洲规模大、功能全的换热设备专业制造公司之一。维克斯国际集团设计、制造、研发基地由法国、美国、新加坡等为区域中心的分公司构成，销售服务网遍布全球。融合国际先进技术，维克斯集团不断创新，如今ViEX已成为世界知名的换热设备制造商。

三、应用介绍

3.1换热机组控制原理

图1 换热机组控制原理

通常换热机组分为两种功能：集中供热以及集中供冷，如图1所示。

集中供热：由发电厂余热或锅炉热源供到热水机组部分，通过自动控制调整到需要的设定温度、根据用户要求设定调节到实际使用压力、供到用户地热供暖或散热器供暖现场。

集中供冷：由冷冻机组的冷源供到冷水机组部分，通过自动控制调节到需要的设定温度、根据用户要求设定调节到实际使用压力、供到终用户房间空调散热器供冷现场。

3.2 换热机组功能设计

该系统的关键是是三部分功能的实现：

系统循环泵控制：当系统压力低于设定工作压力时候，循环泵频率增加，电机转速加快使系统压力快速达到设定要求值。当压力接近或达到系统设定压力时候变频器将以低速运转（变频器设定小频率不能低于25Hz）避免造成汽蚀现象和保证系统低循环流量。整个过程是通过西门子LOGO控制器进行PI运算的，保证没人参与的情况下系统稳定运的运行。

增压补水泵控制：当系统压力低于设定工作压力时候，循环泵频率增加，电机转速加快使系统压力快速达到设定要求值。当压力接近或达到系统设定压力时候变频器将以低速运转，整个过程是通过西门子LOGO控制器进行PI运算的，保证没人参与的情况下系统稳定运行。

温度控制：主要通过控制电动流量阀来实现。当温度偏离设定温度值时，电动阀的开度加大（减小），保证一次热水（冷水）通过的量加大使系统换热量（制冷量）增大或减小，使二次供水温度增高（或降低）直到达到温度设定值。系统终保持在温度设定值稳定运行，即电动阀开度基本保持恒定。整个过程是通过西门子LOGO控制器进行PI运算的，保证没人参与的情况下系统稳定运行。

其中系统循环泵和增压补水泵一般采用一用一备的配置来实现系统的稳定性。

4.1 换热机组电气设计

该换热机组分为手动运行和自动运行两种模式。

手动运行：S1两常开选择开关转换到L1位置，S2两常开选择开关转换到001位置1#循环泵运行，转换到002位置2#循环泵运行，S3两常开选择开关转换到003位置1#补水泵运行，转换到004位置2#补水泵运行。

自动运行：S1两常开选择开关转换到L2位置

S4单常开选择开关接通DM8模块I9 Q3通过压力设定后工作，接通KM5 1#增压补水泵运行，延时10秒后LOGO模块Q1工作接通KM1, 1#系统循环泵待机，5秒后LOGO模块Q2工作接通变频器开关量接点K1变频器工作1#系统循环泵运行。

S5单常开选择开关接通DM8模块I10 Q2通过压力设定后工作接通KM6 2#增压补水泵运行，延时10秒后LOGO模块Q4工作接通KM2, 2#系统循环泵待机，5秒后DM8模块 Q1工作接通变频器开关量接点K2变频器工作2#系统循环泵运行。

I1(AI3)通过二次供水温度变送器检测AM 2AQ V1 M1输出控制一次热源进口流量。

I7(AI1)通过二次供水压力变送器检测AM 2AQ V2 M2输出控制循环泵变频频率。

I8(AI2)通过二次回水压力变送器检测LOGO模块Q3工作接通KM5，DM8模块 Q2工作接通KM6控制1#和2#补水泵工作。

4.2 西门子LOGO! 产品和I/O分配表如下表所示：

表1 换热机组LOGO!列表

表2 LOGO! I/0 分配表

4.2 西门子LOGO! 控制程序说明

·     系统循环泵PI控制部分

工作流程：AI1信号通过B001模拟量放大器到B002 PI控制器，PI控制器始终处于高电位状态，保证压力信号输入输出的连续性，B003加减计数器引用B002接通阈值，设定输出的开始值和关断阈值，即循环泵的压力设定值。利用B005算数指令引用B002 PI控制器-控制AQ1的模拟量输出，即循环泵变频器的模拟量输入。

·     增压补水泵PI控制部分

工作流程：AI2信号通过B006模拟量放大器到B007 PI控制器，PI控制器始终处于高电位状态，保证压力信号输入输出的连续性，B008加减计数器引用B007接通阈值，设定输出的开始值和关断阈值，即补水泵的压力设定值。

·     电动流量阀PI控制部分

工作流程：AI3信号通过B012模拟量放大器到B013 PI控制器，PI控制器始终处于高电位状态，保证压力信号输入输出的连续性，B014加减计数器引用B013接通阈值，设定输出的开始值和关断阈值，即电动流量阀的温度设定值。

输出和反向输出：输出正向为供冷控制反向为供热控制，只要激活B013为用户自定义就可以设定为正向输出和反向输出。利用B016算数指令引用B007 PI控制器-控制AQ3的输出，即电动流量阀的执行器模拟量输入。

 ·     LOGO循环泵补水泵连锁控制部分

工作流程：1#循环泵和1#补水泵   B014补水压力范围设定—I9接通—B018接通延时继电器工作到10秒设定时间后—1#循环泵电动机接通Q1—同时B019接通延时继电器工作到5秒设定时间后—1#循环泵变频开关量Q2接通—1#循环泵运行。

4.3 现场图片

此套设备已经于7月30日开始测试运行，正在稳定运行中。下方为现场图片

系统整体图                                        电控柜内部结构图图

我初次接触西门子LOGO感觉产品很好，它不仅可以满足一些逻辑简单的应用，替代继电器系统或高端的PLC控制器，而且还提供了比例积分控制器功能块，实现简单的闭环控制，主机集成了4个模拟量输入通道，这些功能对换热和暖通行业比较实用。其次LOGO产品属于模块化设计，在方案配置时候有多种组合方式，非常灵活。总之西门子LOGO!是一款物美价廉、性价比超高的控制器产品。