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潯之漫智控技術(shù)有限公司  上海詩(shī)慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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智慧型連鎖店
連鎖超市、百貨商店和快餐店等是典型的擁有成百上千家門店的零售企業(yè)。一般而言，同一家連鎖企業(yè)旗下的所有門店都具有相同的用電需求，因此，覆蓋整個(gè)連鎖企業(yè)的自動(dòng)能源管理系統(tǒng)（EMS）對(duì)其大有裨益。一個(gè)典型的例子是，西門子EMS系統(tǒng)通過(guò)采集數(shù)據(jù)并持續(xù)優(yōu)化美國(guó)各地的大約1500家ALDI超市的運(yùn)營(yíng)，取得了令人矚目的成效。

提高能效是每個(gè)人的當(dāng)務(wù)之急——其中一個(gè)重要的原因是，無(wú)需使用的能源才是清潔的能源。現(xiàn)實(shí)中存在巨大的節(jié)能潛力，特別是在樓宇、工業(yè)和交通等領(lǐng)域。

西門子專注于提高能效的例子數(shù)不勝數(shù)，包括通過(guò)優(yōu)化汽車工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)從而優(yōu)化能耗的研究項(xiàng)目，以及可以大幅降低大型建筑物環(huán)境足跡的解決方案。西門子新落成的總部大廈即為其中的*。

準(zhǔn)確找出浪費(fèi)環(huán)節(jié)

據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署稱，美國(guó)商業(yè)建筑物的能源平均有30%是被浪費(fèi)掉的。通常，其中四分之三的浪費(fèi)集中在兩個(gè)方面：室內(nèi)溫濕度控制——即暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)——和照明。這種嚴(yán)重低能效的原因很簡(jiǎn)單：大多數(shù)建筑物當(dāng)初建造之時(shí)，還沒有人考慮過(guò)可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題。

怎么辦呢？盡管只要將舊設(shè)備更換為更*的新系統(tǒng)就可以在一定程度上改善能效，但這樣的翻新改造不僅耗費(fèi)財(cái)力物力和時(shí)間，而且基本無(wú)助于解決優(yōu)化建筑物的長(zhǎng)期總體能效、測(cè)定建筑物能效和對(duì)同一連鎖企業(yè)中的數(shù)百座類似建筑物的能效表現(xiàn)進(jìn)行比較等問(wèn)題。



采用現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)，能源相關(guān)系統(tǒng)均配備傳感器以持續(xù)監(jiān)測(cè)其性能。

提煉數(shù)據(jù)

西門子樓宇科技集團(tuán)旗下、總部設(shè)在德克薩斯州*市的零售和商業(yè)系統(tǒng)（RCS）業(yè)務(wù)部門提供的現(xiàn)場(chǎng)控制EMS系統(tǒng)，可以解決所有這些問(wèn)題。RCS總經(jīng)理Marcus Boerkei解釋道：“在連鎖型建筑物安裝EMS系統(tǒng)，好比給它們配備了一個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)。可以持續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備性能的傳感器安裝在能源相關(guān)系統(tǒng)中，包括暖通空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，以及光伏發(fā)電系統(tǒng)、告示牌、冷藏間和垃圾壓縮機(jī)等。”

此外，西門子EMS解決方案在購(gòu)物區(qū)部署二氧化碳傳感器，用作移動(dòng)偵測(cè)裝置——這是實(shí)時(shí)確定需要多少室外空氣來(lái)維持空氣質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。這個(gè)系統(tǒng)也將溫控器和照明控制裝置連接至配備自有Linux計(jì)算機(jī)和嵌入式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的控制箱。每家門店的控制箱都

圖1 PLC硬件結(jié)構(gòu)

2.   中央控制處理單元(CPU)

可編程控制器中常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機(jī)和雙極型位片式微處理器三種類型。

通用微處理器有8080、8086、80286、80386等；單片機(jī)有8031、8096等；位片式微處理器的AM2900、AM2903等。FX2可編程控制器使用的微處理器是16位的8096單片機(jī)。

3.   存儲(chǔ)器

可編程控制器配有兩種存儲(chǔ)器：系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。

系統(tǒng)存儲(chǔ)器：存放系統(tǒng)管理程序。

用戶存儲(chǔ)器：存放用戶編制的控制程序。

4.   輸入接口電路

PLC通過(guò)輸入單元可實(shí)現(xiàn)將不同輸入電路的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成PLC所需的標(biāo)準(zhǔn)電平供PLC進(jìn)行處理。

接到PLC輸入接口的輸入器件是：各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。各種PLC的輸入電路大都相同，PLC輸入電路中有光耦合器隔離，并設(shè)有RC濾波器，用以消除輸入觸點(diǎn)的抖動(dòng)和外部噪聲干擾。PLC輸入電路通常有三種類型：直流(12∽24)V輸入、交流(100∽120)V輸入與交流(200∽240)V輸入和交直流(12∽24)V輸入

圖2  直流輸入模塊

圖3  交、直流輸入模塊

圖4  交流輸入模塊

5.   輸出接口電路

PLC的輸出有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。如圖所示：

圖5  場(chǎng)效應(yīng)晶體管輸出方式（直流輸出）

圖6  可控硅輸出方式（交流輸出）

圖7  繼電器輸出方式（交直流輸出）

輸出端子有兩種接法：

一種是輸出各自獨(dú)立，無(wú)公共點(diǎn)：各輸出端子各自形成獨(dú)立回路。

一種為每4∽8個(gè)輸出點(diǎn)構(gòu)成一組，共有一個(gè)公共點(diǎn)：在輸出共用一個(gè)公共端子時(shí)，必須用同一電壓類型和同一電壓等級(jí)，但不同的公共點(diǎn)組可使用不同電壓類型和等級(jí)的負(fù)載，且各輸出公共點(diǎn)之間是相互隔離的。

輸入輸出端子處理的過(guò)程如下：

6.   電源

PLC的供電電源一般是市電，也有用直流24V電源供電的。

7.   編程器

利用編程器可將用戶程序輸入PLC的存儲(chǔ)器，還可以用編程器檢查程序、修改程序；利用編程器還可以監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。編程器一般分簡(jiǎn)易型 和智能型。

8.   PLC的軟件結(jié)構(gòu)

在可編程控制器中，PLC的軟件分為兩大部分：

1.      系統(tǒng)監(jiān)控程序：用于控制可編程控制器本身的運(yùn)行。主要由管理程序、用戶指令解釋程序和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊，系統(tǒng)調(diào)用。

2.      用戶程序：它是由可編程控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運(yùn)行。

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可編程控制器的工作方式和工作過(guò)程

（1）PLC的工作方式：采用循環(huán)掃描方式。在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。

注意：

由于PLC是掃描工作過(guò)程，在程序執(zhí)行階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)變化，要等到下一周期的輸入處理階段才能改變。循環(huán)掃描過(guò)程如下：

會(huì)每隔60秒詢問(wèn)一次傳感器，并每隔2個(gè)小時(shí)向連鎖企業(yè)總部發(fā)送一份狀態(tài)報(bào)告。

這樣的系統(tǒng)可以產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。西門子發(fā)測(cè)和控制一座中型建筑物（3000平方米）的過(guò)程中，的EMS系統(tǒng)每天要采集約40000個(gè)帶時(shí)間戳的數(shù)據(jù)點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)擁有1000家門店的企業(yè)，這相當(dāng)于每年產(chǎn)生超過(guò)100億個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。”為幫助零售商將EMS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的信息，系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)洪流細(xì)化為數(shù)十組智能觀察數(shù)據(jù)，以分析其模式并從中提煉出可指導(dǎo)行動(dòng)的真知灼見。

購(gòu)物節(jié)能

美國(guó)各地已有將近1500家ALDI零售店安裝了西門子現(xiàn)場(chǎng)控制EMS系統(tǒng)。其中大多數(shù)都是現(xiàn)有門店翻新改造，而其余系統(tǒng)則是安裝在新建門店。

與ALDI門店中的EMS系統(tǒng)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)相輔相成的，是現(xiàn)場(chǎng)控制企業(yè)門戶，它是一個(gè)基于云的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，可為零售商提供企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)顯示板、KPI和異常報(bào)告，以便快速查明并解決原本可能導(dǎo)致耗電量過(guò)大或?qū)蛻羰孢m度造成不利影響的問(wèn)題。這個(gè)系統(tǒng)還可以精簡(jiǎn)問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，以及通過(guò)智能系統(tǒng)派遣HVAC檢修技術(shù)人員并遠(yuǎn)程驗(yàn)證其完成的工作，從而幫助ALDI降低維護(hù)成本。

現(xiàn)在，歸功于云端數(shù)據(jù)管理和持續(xù)數(shù)據(jù)采集，EMS軟件也幫助ALDI確定哪個(gè)制冷系統(tǒng)在什么溫濕度環(huán)境下工作表現(xiàn)良好，以及哪個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和能效記錄優(yōu)。Boerkei表示：“所有這些信息都有助于優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)施的功能，并為規(guī)劃新的設(shè)施提供支持。它也允許ALDI實(shí)時(shí)分析門店的產(chǎn)品組合，與去年同期進(jìn)行比較，甚至將其產(chǎn)品組合的表現(xiàn)與行業(yè)平均水平進(jìn)行比較。”