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潯之漫智控技術有限公司  上海詩慕自動化設備有限公司
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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，覆蓋整個連鎖企業(yè)的自動能源管理系統(tǒng)（EMS）對其大有裨益,。一個典型的例子是,，西門子EMS系統(tǒng)通過采集數(shù)據(jù)并持續(xù)優(yōu)化美國各地的大約1500家ALDI超市的運營，取得了令人矚目的成效,。

提高能效是每個人的當務之急——其中一個重要的原因是,，無需使用的能源才是清潔的能源。現(xiàn)實中存在巨大的節(jié)能潛力,，特別是在樓宇、工業(yè)和交通等領域,。

西門子專注于提高能效的例子數(shù)不勝數(shù),，包括通過優(yōu)化汽車工業(yè)機器人運動從而優(yōu)化能耗的研究項目，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*,。

準確找出浪費環(huán)節(jié)

圖1 PLC硬件結構

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。

3.   存儲器

可編程控制器配有兩種存儲器：系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器,。

系統(tǒng)存儲器：存放系統(tǒng)管理程序,。

用戶存儲器：存放用戶編制的控制程序。

4.   輸入接口電路

PLC通過輸入單元可實現(xiàn)將不同輸入電路的電平進行轉(zhuǎn)換,，轉(zhuǎn)換成PLC所需的標準電平供PLC進行處理,。

接到PLC輸入接口的輸入器件是：各種開關、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,，并設有RC濾波器,，用以消除輸入觸點的抖動和外部噪聲干擾。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  場效應晶體管輸出方式（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：

一種是輸出各自獨立,，無公共點：各輸出端子各自形成獨立回路,。

一種為每4∽8個輸出點構成一組，共有一個公共點：在輸出共用一個公共端子時,，必須用同一電壓類型和同一電壓等級,，但不同的公共點組可使用不同電壓類型和等級的負載，且各輸出公共點之間是相互隔離的,。

輸入輸出端子處理的過程如下：

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)。編程器一般分簡易型 和智能型,。

8.   PLC的軟件結構

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行。主要由管理程序,、用戶指令解釋程序和標準程序模塊,，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行,。

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可編程控制器的工作方式和工作過程

（1）PLC的工作方式：采用循環(huán)掃描方式。在PLC處于運行狀態(tài)時,，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)掃描過程如下：

據(jù)美國環(huán)境保護署稱，美國商業(yè)建筑物的能源平均有30%是被浪費掉的,。通常,，其中四分之三的浪費集中在兩個方面：室內(nèi)溫濕度控制——即暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)——和照明。這種嚴重低能效的原因很簡單：大多數(shù)建筑物當初建造之時,，還沒有人考慮過可持續(xù)發(fā)展問題,。

怎么辦呢？盡管只要將舊設備更換為更*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財力物力和時間,，而且基本無助于解決優(yōu)化建筑物的長期總體能效、測定建筑物能效和對同一連鎖企業(yè)中的數(shù)百座類似建筑物的能效表現(xiàn)進行比較等問題,。



采用現(xiàn)場控制技術,，能源相關系統(tǒng)均配備傳感器以持續(xù)監(jiān)測其性能。

提煉數(shù)據(jù)

西門子樓宇科技集團旗下,、總部設在德克薩斯州*市的零售和商業(yè)系統(tǒng)（RCS）業(yè)務部門提供的現(xiàn)場控制EMS系統(tǒng),，可以解決所有這些問題,。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神經(jīng)系統(tǒng),。可以持續(xù)監(jiān)測設備性能的傳感器安裝在能源相關系統(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等,。”

此外，西門子EMS解決方案在購物區(qū)部署二氧化碳傳感器,，用作移動偵測裝置——這是實時確定需要多少室外空氣來維持空氣質(zhì)量的關鍵參數(shù),。這個系統(tǒng)也將溫控器和照明控制裝置連接至配備自有Linux計算機和嵌入式網(wǎng)絡服務器的控制箱。每家門店的控制箱都會每隔60秒詢問一次傳感器,，并每隔2個小時向連鎖企業(yè)總部發(fā)送一份狀態(tài)報告,。

這樣的系統(tǒng)可以產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。西門子發(fā)布在監(jiān)測和控制一座中型建筑物（3000平方米）的過程中,，的EMS系統(tǒng)每天要采集約40000個帶時間戳的數(shù)據(jù)點,。對于一個擁有1000家門店的企業(yè)，這相當于每年產(chǎn)生超過100億個數(shù)據(jù)點,。”為幫助零售商將EMS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有價值的信息,，系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)洪流細化為數(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行動的真知灼見,。

購物節(jié)能

美國各地已有將近1500家ALDI零售店安裝了西門子現(xiàn)場控制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)場控制企業(yè)門戶，它是一個基于云的數(shù)據(jù)分析平臺,，可為零售商提供企業(yè)級數(shù)據(jù)顯示板,、KPI和異常報告，以便快速查明并解決原本可能導致耗電量過大或?qū)蛻羰孢m度造成不利影響的問題,。這個系統(tǒng)還可以精簡問題的發(fā)現(xiàn)過程,，以及通過智能系統(tǒng)派遣HVAC檢修技術人員并遠程驗證其完成的工作，從而幫助ALDI降低維護成本,。

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,，以及哪個系統(tǒng)的運行和能效記錄優(yōu),。Boerkei表示：“所有這些信息都有助于優(yōu)化現(xiàn)有設施的功能,，并為規(guī)劃新的設施提供支持。它也允許ALDI實時分析門店的產(chǎn)品組合,，與去年同期進行比較,，甚至將其產(chǎn)品組合的表現(xiàn)與行業(yè)平均水平進行比較。”



西門子EMS解決方案在購物區(qū)部署二氧化碳傳感器,，用作移動偵測裝置——這是實時確定需要多少室外空氣來維持空氣質(zhì)量的關鍵參數(shù),。

4000戶家庭

在2012年于16家門店完成初期試運行，證實現(xiàn)場控制系統(tǒng)有能力降低門店的能耗之后,，ALDI選擇了西門子,。2013年在180家門店全面部署，證明了EMS系統(tǒng)可以在整個區(qū)域內(nèi)取得同樣的成效,。通過共同努力,，ALDI與西門子在短短10個月內(nèi)成功完成其余門店的安裝。著名的美國雜志《環(huán)境》將這項創(chuàng)新技術評選為2016年年度良好項目,。ALDI還計劃隨著其在美國不斷擴張,，新的門店亦將安裝現(xiàn)場控制系統(tǒng)。

ALDI估計,，門店的碳排放量占其總碳排放量的很大部分?，F(xiàn)在通過安裝現(xiàn)場控制EMS系統(tǒng)，ALDI預期它每年的碳排放量可減少29000噸——相當于每年路上的汽車減少6100輛,，或者為4000戶家庭供電,。不僅如此，與該項目有關的電費節(jié)省已超出ALDI的資本投資標準,，帶來了良好的投資回報（ROI）,。


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