小型冷庫PLC控制系統(tǒng)

黃學先

摘 要：本系統(tǒng)采用S7-200 CPU 224作為控制核心。利用PLC內部輸入輸出映像繼電器實現(xiàn)軟件編程控制，輸入端與外部開關量信號的硬件連接，輸出端與外部繼電器和電磁閥，顯示燈和報警信號連接，實現(xiàn)的是電氣控制的小型冷庫系統(tǒng)的控制功能；基于CPU224的輸入輸出點數(shù)有一定的局限性，此控制系統(tǒng)將顯示燈部分只表示出了一組紅綠燈指示工作與停止。用一個紅燈表示故障；由于電氣控制系統(tǒng)中的模擬量信號不能在軟件中接受，故采用手動模擬；從控制系統(tǒng)軟件中有過載保護，及報警響鈴；此系統(tǒng)包括了梯形圖、指令表、順序功能圖、工作流程圖、輸入輸出點分配表、PLC外部接線圖。

關鍵詞：S7-200；CPU224；PLC；小型冷庫系統(tǒng)；梯形圖；順序功能圖

中圖分類號： TB657.1：TP273 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）23-131-2

0 引言

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置[1]。PLC及其有關的外圍設備都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計[2]。

本小型冷庫PLC控制系統(tǒng)是按照PLC控制系統(tǒng)的設計基本原則，將電氣控制的小型冷庫控制系統(tǒng)用PLC控制系統(tǒng)設計出來，此系統(tǒng)用S7-200 CPU 224[3]作為控制核心，合理地進行了輸入輸出點數(shù)的分配，并用STEP 7-MicroWIN[1]設計出符合控制要求的梯形圖，通過西門子PLC仿真軟件仿真調試出指令表，并在此設計系統(tǒng)中包含了輸入輸出點分配表，順序功能圖，PLC外部接線圖。

1 主電路系統(tǒng)設計

本小型冷庫采用22kW壓縮式制冷機一臺，采用水冷式冷凝器，冷卻水泵一臺和玻璃鋼冷卻塔一座。水泵電動機功率為4kW，冷卻塔風機電動機功率為1.1kW。主接線圖中M1為冷卻泵電動機，M2為冷卻塔風機電動機，M3為壓縮機電動機。三相交流電源經低壓斷路器QS引入，住為此主電路的總開關，三臺電動機單向連續(xù)運轉，分別由接觸器KM1、KM2、KM3控制。熱繼電器FR1、FR2、FR3分別對三臺電動機做過載保護，熔斷器FU1、FU2、FU3分別對三臺電動機做短路保護。根據(jù)此控制要求，設計出此小型冷庫控制系統(tǒng)電氣控制主接線圖見圖1，根據(jù)分析可知在此主電路系統(tǒng)中需要PLC輸入點7個。輸出點3個。

2 控制電路系統(tǒng)設計

①按下M1的啟動按鈕SB2，接通KM1和KA1的線圈，線圈吸合并自鎖，M1啟動運轉。②按下M1的啟動按鈕SB2，接通KM1和KA1的線圈，線圈吸合并自鎖，M1啟動運轉。

③為保護壓縮機開機后，不會因為冷凝器散熱條件不好，導致制冷劑溫度計相應的壓力過高而造成故障，制冷機組開車順序必須先啟動冷卻泵和冷卻塔風機，然后才能啟動壓縮機。同理，若冷卻泵和風機停止工作時，壓縮機也應該停止。此要求的實現(xiàn)方法是激昂冷卻泵電動機中間繼電器KA1、風機電動機中間繼電器KA2的敞開出頭串接在壓縮機電動機接觸器KM3線圈的電路中，從而實現(xiàn)順序連鎖保護。④壓縮機氣動控制回路為1→SA手動→FR3→KP→KA3→KA1→KA2→KM3線圈→0，KM3線圈吸合，壓縮機電動機M3啟動運轉制冷。冷酷溫度降為預選上限溫度，上限溫控中間繼電器KA4線圈通電并自鎖，SA處于自動檔，庫溫繼續(xù)下降，直到預設下限溫度，顯現(xiàn)溫控中間繼電器KA5線圈通電吸合，KA4線圈斷電釋放，KM3線圈斷電，壓縮機停止運行，隨著制冷機的停止，庫溫升高，達到設定上限溫度，溫度控制器降溫空上限繼電器KA4線圈通電吸合，重復溫控過程，使溫度在上限與下限溫度之間，滿足冷藏需要。⑤由上述的控制要求知道在此控制電路系統(tǒng)的PLC設計中需要輸入點8個。

3 信號電路系統(tǒng)設計

由控制變壓器供出6.3V信號電壓，供給3個紅色指示燈、3個綠色指示燈分別指示冷卻泵、冷卻塔風機與壓縮機的停止與正常工作，1個只是壓力故障指示燈。由此可知道此信號電路系統(tǒng)的PLC設計中需要輸出點7個[4]。

4 輸入輸出點分配

輸入輸出點分配表見表1。

5 梯形圖設計

①壓力繼電器動作的開關在此系統(tǒng)中采用按鈕控制模擬壓力繼電器的壓力是否達到整定值，將按鈕按下表示達到。在此使用的是按鈕SB7，PLC中的輸入點為I1.3，Network 1中表示刀開關控制總電路在Network 7中對壓縮機吸排氣壓力正常模擬，同時Network 8報警響鈴。Network 12表示壓力故障指示。Network 10冷卻泵正常工作指示，Network 11冷卻泵停止工作指示。②上限溫度與下限溫度的達到與否通過按鈕控制模擬其狀態(tài)，按下相應按鈕表示達到上限溫度或下限溫度。在此采用按鈕SB5、SB6來分別表示達到上限溫度和下限溫度，在Network4中進行達到上限溫度模擬，在Network 5中進行達到下限溫度模擬。PLC中的輸入點為I1.1和I1.2。按下I1.1表示達到上限溫度，M0.3的常閉觸點斷開使Q0.2斷開，壓縮機停轉，同時M0.3的常開觸點閉合，為接通M0.4做準備，壓縮機停轉，制冷結束，庫溫升高，按下I1.2模擬達到下限溫度，接通M0.4，同時通電延時型定時器T37接通開始計時，設定時間為10S，10S后，T37的常開觸點閉合，M0.4的常閉觸點使MO.3斷開，M0.3的常閉觸點使Q0.2接通，壓縮機重新開始運轉。直到下一次模擬達到上限溫度，重復上述溫控過程，使Q0.2重復運行，達到庫溫在上限溫度和下限溫度之間。

參 考 文 獻

[1] 林小峰.可編程控制器原理及應用[M].北京：高等教育出版社，1994.

[2] 田瑞庭.可編程控制器應用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994.

[3] 張萬忠.可編程控制器應用技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001.12.

[4] 于慶廣.可編程控制器原理及系統(tǒng)設計[M].北京：清華大學出版社，2004.