基于西門子S7—200冷庫(kù)控制系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

田興勸 等

摘要：近年來由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制的廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)制冷壓縮機(jī)及制冷系統(tǒng)電氣控制部分的技術(shù)性能和可靠性又提出了新的要求，由于PLC具有體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、維修方便、易于掌握等優(yōu)點(diǎn)，因此，在機(jī)組和系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了PLC這種運(yùn)行可靠、高性價(jià)比的、系統(tǒng)組態(tài)靈活的、生產(chǎn)調(diào)試簡(jiǎn)易的、先進(jìn)的控制器件取代繼電器。這里主要介紹了我們小組建立的冷庫(kù)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程，基于S7-200控制的應(yīng)用。其中，我們使用PT100作為溫度傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量，S7-200及其擴(kuò)展模塊EM231進(jìn)行模擬量的輸入輸出及其控制。

關(guān)鍵詞：西門子S7-200 控制系統(tǒng) 環(huán)境參數(shù) 壓縮機(jī) 流程

冷庫(kù)自動(dòng)控制從70年代在國(guó)內(nèi)應(yīng)用以來，隨著自動(dòng)元件及設(shè)備質(zhì)量的提高，目前應(yīng)用已越來越多。在實(shí)際應(yīng)用中，其作用也得到肯定。

我國(guó)冷庫(kù)自動(dòng)化控制經(jīng)過20年的努力，還得不到全面的普及，其原因是由于存在著多種影響因素。[1]原因之一：冷庫(kù)需要增加自控設(shè)施方面的投資，總投資比普通冷庫(kù)增加10～15%；原因之二：缺乏對(duì)工人進(jìn)行自控專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)，缺少自控專門管理人員；原因之三：冷庫(kù)實(shí)現(xiàn)自控，可大大減少操作人員，但由于國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力廉價(jià)，這方面的經(jīng)濟(jì)效果不明顯，且富裕人員的安置也是一大問題；原因之四：國(guó)內(nèi)電壓不穩(wěn)定，忽高忽低，易引起自控元件損壞；原因之五：不合格的安裝隊(duì)本身不懂得自控技術(shù)，安裝質(zhì)量低劣。因此，有些冷庫(kù)的管理人員不大喜歡搞冷庫(kù)自動(dòng)化。

然而，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的完美，追求高效益、高速度作為新的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，冷庫(kù)自動(dòng)化必定會(huì)取得相應(yīng)的發(fā)展。冷庫(kù)自動(dòng)控制的優(yōu)越性具體表現(xiàn)為：節(jié)能降耗；制冷裝置運(yùn)行安全可靠；庫(kù)溫控制和液位控制與保護(hù)準(zhǔn)確；提高勞動(dòng)效率，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。

隨著社會(huì)的發(fā)展，科技水平不斷提高，以及人們對(duì)冷庫(kù)自動(dòng)化的要求和希望，冷庫(kù)自動(dòng)化水平在制冷事業(yè)的發(fā)展過程中也將進(jìn)一步提高，國(guó)內(nèi)的冷庫(kù)自動(dòng)化將再上新臺(tái)階。因此，今后冷庫(kù)自動(dòng)化的發(fā)展與完善將成為一個(gè)很重要的研究課題，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，冷庫(kù)全自動(dòng)化會(huì)逐步得到實(shí)現(xiàn)。

1 系統(tǒng)控制流程

整個(gè)控制流程都是通過西門子S7-200來實(shí)現(xiàn)的，通過各傳感器的信號(hào)輸入，進(jìn)行自我判斷，輸出控制信號(hào)。

壓縮機(jī)在運(yùn)行之前，先進(jìn)行各模擬量的檢測(cè)，看是否符合開機(jī)條件，如果符合則按開機(jī)表的順序進(jìn)行開機(jī)，開機(jī)以后按需求逐級(jí)升能量等級(jí)；需要卸載時(shí)，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的先關(guān)機(jī)，能量等級(jí)是逐級(jí)遞減；在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)油流量、油溫等故障時(shí)，出現(xiàn)故障的壓縮機(jī)停機(jī)，并且需要手動(dòng)復(fù)位后，才能再次開啟。

1.1 啟動(dòng)前判斷系統(tǒng)是否正常

啟動(dòng)前判斷系統(tǒng)正常的流程圖如圖1所示：

1.2 機(jī)組循環(huán)程序

能量等級(jí)提升（首次開機(jī)1#先開，以后，運(yùn)行時(shí)間最短的先開，首次開機(jī)時(shí)間可以給某個(gè)機(jī)頭一個(gè)累積時(shí)間）

1.2.1 首次開機(jī)

①檢測(cè)蒸發(fā)壓力T0，T0>T01，1#壓縮機(jī)開機(jī)，執(zhí)行開機(jī)程序，壓縮機(jī)50%能量調(diào)節(jié)電磁閥開啟，壓縮機(jī)運(yùn)行在半負(fù)荷狀態(tài)。a壓力傳感器檢測(cè)蒸發(fā)壓力T0，T0>T01，延時(shí)h1后，T0>T01，1#壓縮機(jī)75%能量調(diào)節(jié)電磁閥開啟，壓縮機(jī)運(yùn)行在75%能量負(fù)荷狀態(tài)。b壓力傳感器檢測(cè)蒸發(fā)壓力T0，T0>T01，延時(shí)h1后，T0>T01，1#壓縮機(jī)25%、50%、75%等3個(gè)能量調(diào)節(jié)電磁閥關(guān)閉，壓縮機(jī)運(yùn)行在100%能量負(fù)荷狀態(tài)1#壓縮機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

②檢測(cè)蒸發(fā)壓力T0，T0>T01，2#壓縮機(jī)開機(jī)，執(zhí)行開機(jī)程序，壓縮機(jī)50%能量調(diào)節(jié)電磁閥開啟，壓縮機(jī)運(yùn)行在半負(fù)荷狀態(tài)。a壓力傳感器檢測(cè)蒸發(fā)壓力T0，T0>T01，延時(shí)h1后，T0>T01，2#壓縮機(jī)75%能量調(diào)節(jié)電磁閥開啟，壓縮機(jī)運(yùn)行在75%能量負(fù)荷狀態(tài)。b壓力傳感器檢測(cè)蒸發(fā)壓力T0，T0>T01，延時(shí)h1后，T0>T01，2#壓縮機(jī)25%、50%、75%等3個(gè)能量調(diào)節(jié)電磁閥關(guān)閉，壓縮機(jī)運(yùn)行在100%能量負(fù)荷狀態(tài)2#壓縮機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

③檢測(cè)蒸發(fā)壓力T0，T0>T01，3#壓縮機(jī)開機(jī)，執(zhí)行開機(jī)程序，壓縮機(jī)50%能量調(diào)節(jié)電磁閥開啟，壓縮機(jī)運(yùn)行在半負(fù)荷狀態(tài)。a壓力傳感器檢測(cè)蒸發(fā)壓力T0，T0>T01，延時(shí)h1后，T0>T01，3#壓縮機(jī)75%能量調(diào)節(jié)電磁閥開啟，壓縮機(jī)運(yùn)行在75%能量負(fù)荷狀態(tài)。b壓力傳感器檢測(cè)蒸發(fā)壓力T0，T0>T01，延時(shí)h1后，T0>T01，3#壓縮機(jī)25%、50%、75%等3個(gè)能量調(diào)節(jié)電磁閥關(guān)閉，壓縮機(jī)運(yùn)行在100%能量負(fù)荷狀態(tài)3#壓縮機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2.2 能量等級(jí)卸載（先開先停）

①1#壓縮機(jī)。a壓力傳感器檢測(cè)蒸發(fā)壓力T0，T0

②2#壓縮機(jī)。a壓力傳感器檢測(cè)蒸發(fā)壓力T0，T0

③3#壓縮機(jī)。a壓力傳感器檢測(cè)蒸發(fā)壓力T0，T0

注：

①壓縮機(jī)最少運(yùn)行時(shí)間需要大于3分鐘，可以在25%負(fù)載狀態(tài)運(yùn)行，可能會(huì)出現(xiàn)多臺(tái)壓縮機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)在25%狀態(tài)。

②壓縮機(jī)的上載需要逐個(gè)能量提升，逐臺(tái)機(jī)器開啟。

③壓縮機(jī)的卸載需要逐個(gè)能量等級(jí)卸載，當(dāng)一臺(tái)機(jī)器啟動(dòng)停機(jī)程序后，在延時(shí)時(shí)間h1過后可以進(jìn)行下一臺(tái)機(jī)器的能量卸載。

④任何時(shí)候當(dāng)蒸發(fā)溫度T0>T03時(shí)，所有電磁閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)入吸氣壓力保護(hù)狀態(tài)。

⑤當(dāng)要啟動(dòng)的壓縮機(jī)進(jìn)入停機(jī)時(shí)間保護(hù)h2時(shí)，停止該壓縮機(jī)啟動(dòng)，開始啟動(dòng)下一臺(tái)壓縮機(jī)，如果壓縮機(jī)依然在進(jìn)行h2保護(hù)，則啟動(dòng)下一臺(tái)壓縮機(jī)，如果所有壓縮機(jī)均如此，則等待，直到有一臺(tái)壓縮機(jī)可以啟動(dòng)為止。

⑥如果某一壓縮機(jī)設(shè)置為檢修狀態(tài)、有報(bào)警則越過該壓縮機(jī)，繼續(xù)啟動(dòng)其他壓縮機(jī)。

⑦當(dāng)壓縮機(jī)組正常停機(jī)后再次啟動(dòng)按照時(shí)間積累最小的壓縮機(jī)優(yōu)先啟動(dòng)。

2 總結(jié)

本系統(tǒng)以一號(hào)機(jī)頭為例進(jìn)行說明，通過溫度傳感器、壓力傳感器等的參數(shù)檢測(cè)，檢測(cè)量傳到PLC內(nèi)，但檢測(cè)結(jié)果滿足一號(hào)機(jī)頭啟動(dòng)條件時(shí)，PLC輸出點(diǎn)Q0.4輸出時(shí)，輸出24V電壓，控制24V電源接觸器工作，進(jìn)而控制380V的電源接觸器工作，從而控制一號(hào)電機(jī)的開啟。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚壽廣.機(jī)電傳動(dòng)控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.