普通PLC模塊用于溫度巡檢系統(tǒng)

徐浩然

（山東省萊蕪第一中學(xué)，山東萊蕪 271104）

普通PLC模塊用于溫度巡檢系統(tǒng)

徐浩然

（山東省萊蕪第一中學(xué)，山東萊蕪 271104）

現(xiàn)在大多采用PLC來(lái)完成各種信號(hào)的采集與控制，需要配置相應(yīng)數(shù)量的模擬量輸入模塊。介紹一種溫度巡檢實(shí)現(xiàn)方法：采用PLC模擬量輸入模塊，通過(guò)繼電器切換，將一個(gè)模擬量輸入點(diǎn)分時(shí)復(fù)用完成多個(gè)溫度巡檢測(cè)量。通過(guò)繼電器切換來(lái)分時(shí)復(fù)用PLC的模擬量輸入，完成多路Pt100熱敏電阻的溫度檢測(cè)，實(shí)踐證明是可行的。

模擬量輸入 Pt100 溫度巡檢 格雷碼

在許多綜合性的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)有許多模擬量信號(hào)需要采集，其中有相當(dāng)多屬于溫度檢測(cè)?，F(xiàn)在大多采用PLC來(lái)完成各種信號(hào)的采集與控制，需要配置相應(yīng)數(shù)量的模擬量輸入模塊。在這些模擬信號(hào)中，有些信號(hào)尤其是大慣性的溫度信號(hào)，對(duì)采集的實(shí)時(shí)性要求并不高，系統(tǒng)中也常采用溫度巡檢儀來(lái)完成。

采用PLC模塊直接采集的方法簡(jiǎn)單可靠，但成本高；采用溫度巡檢儀雖然成本有所降低但是和控制系統(tǒng)的接口比較復(fù)雜。是否存在介于二者之間的既能象PLC一樣簡(jiǎn)單可靠地實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集，又能有效降低設(shè)備成本的實(shí)現(xiàn)方法：采用PLC模擬量輸入模塊，通過(guò)數(shù)字量輸出模塊控制中間繼電器切換，將一個(gè)模擬量輸入點(diǎn)分時(shí)復(fù)用測(cè)量多個(gè)溫度測(cè)量。

1　樣例系統(tǒng)

1.1變頻電源系統(tǒng)配置

根據(jù)電抗器的電流通過(guò)能力來(lái)確定變頻器的容量，采用多個(gè)電抗器串聯(lián)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量的方式來(lái)提高系統(tǒng)的使用效率。電抗器的額定電流為350A，選擇315kW、輸出電流可達(dá)550A的變頻器，以保證能夠進(jìn)行150%過(guò)載測(cè)試。

變頻器裝有CBP2通信板，通過(guò)ProfiBus-DP總線與自動(dòng)化系統(tǒng)PLC通信，接受來(lái)自PLC的運(yùn)行控制指令，返回變頻器的狀態(tài)信息給自動(dòng)化系統(tǒng)。

1.2自動(dòng)化系統(tǒng)配置

自動(dòng)化系統(tǒng)采用西門(mén)子S7-300PLC，CPU為6ES7 315-2DP，其ProfiBus-DP接口連接變頻器。配置開(kāi)關(guān)量輸出模板通過(guò)中間繼電器控制接觸器完成電抗器的安全投切；采用開(kāi)關(guān)量輸入模板完成各種開(kāi)關(guān)狀態(tài)的檢測(cè)；采用模擬量輸入模板完成溫度、電流、電壓、噪音等信號(hào)的采集。

2　設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

采用西門(mén)子6ES7 331-7KF02-0AB0模擬量輸入模塊，作為溫度傳感器Pt100的輸入模塊，該模塊可配置為4路Pt100輸入。采用常規(guī)開(kāi)關(guān)量輸出模塊，控制中間繼電器實(shí)現(xiàn)多路傳感器分時(shí)切換。

2.1電路原理設(shè)計(jì)

常規(guī)接線方法6ES7 331-7KF02-0AB0模擬量輸入模塊只能接4路Pt100輸入，而系統(tǒng)中一共有22個(gè)溫度信號(hào)需要采集，初步構(gòu)想將每路擴(kuò)展成8路，系統(tǒng)將具備32個(gè)溫度傳感器能力，為以后系統(tǒng)擴(kuò)展留足備用空間。

1號(hào)交通洞進(jìn)口土洞段的施工順序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備直徑42 mm小導(dǎo)管超前支護(hù) 全斷面土洞開(kāi)挖 鋼支撐加系統(tǒng)錨噴支護(hù) 進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

采用3組繼電器，通過(guò)3個(gè)（組）開(kāi)關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)完成4路到32路擴(kuò)展，其中單路擴(kuò)展如圖1所示。

圖1中-K1、-K2、-K3通過(guò)編碼切換可達(dá)到分時(shí)接通-Pt100.1…-Pt100.8。

2.2變頻電源控制

采用PPO4類(lèi)型完成PLC主站對(duì)變頻器從站的控制。控制字及狀態(tài)字分配見(jiàn)表1。

在循環(huán)程序中調(diào)用DP通信功能塊SFC14、SFC15，系統(tǒng)就會(huì)完成與逆變器的數(shù)據(jù)交換。

2.3程序設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

表1　PPO4類(lèi)型主站與逆變器通信

將通道切換控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制放在定周期執(zhí)行的組織塊OB35中，根據(jù)采樣周期要求設(shè)定循環(huán)時(shí)間，本例中設(shè)定125ms，巡檢2.3.1巡檢切換繼電器控制

周期為2s。

將DB5.DBW48作為循環(huán)加計(jì)數(shù)器，取其1、2、3位即DB5. DBX49.1-3來(lái)控制繼電器切換，轉(zhuǎn)換成格雷碼輸出可以減少繼電器動(dòng)作次數(shù)，延長(zhǎng)壽命，定義DB5.DBB51為格雷碼輸出寄存器，輸出點(diǎn)Q19.0-3控制切換繼電器。

2.3.2巡檢結(jié)果保存

在計(jì)數(shù)器最低位為1時(shí)讀取輸入值，為0時(shí)切換，穩(wěn)定時(shí)間為功能塊執(zhí)行周期。采用間接尋址，將采樣數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)區(qū)對(duì)應(yīng)通道。

2.3.3問(wèn)題及解決辦法

采用上述參數(shù)所對(duì)應(yīng)的采樣周期為2s，這對(duì)于電抗器溫度這樣的大慣性參量的檢測(cè)采樣已經(jīng)足夠，三組切換繼電器中的每一個(gè)都在這2s周期中動(dòng)作1個(gè)循環(huán)。因?yàn)楸磺袚Q的信號(hào)為弱電信號(hào)，因此繼電器的電氣壽命大大延長(zhǎng)，可以只考慮觸頭的磨損，如中檔產(chǎn)品1000萬(wàn)次，在此情況下可以計(jì)算出可連續(xù)工作5555h，即231天。

這對(duì)于連續(xù)工作的設(shè)備來(lái)說(shuō)使用壽命有點(diǎn)短，可以通過(guò)延長(zhǎng)切換時(shí)間周期的方法來(lái)延長(zhǎng)繼電器的壽命，如在實(shí)測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電抗器的溫度變化很緩慢，采用10s檢測(cè)周期完全可以滿足要求，這樣可延長(zhǎng)至5倍壽命。具體實(shí)現(xiàn)方法可以通過(guò)調(diào)整OB35的執(zhí)行周期（實(shí)現(xiàn)任意時(shí)長(zhǎng)控制）或循環(huán)計(jì)數(shù)器的對(duì)應(yīng)控制位來(lái)實(shí)現(xiàn)（2的整數(shù)倍）調(diào)整采樣周期的目的。

3　結(jié)語(yǔ)

采用上述方法對(duì)電抗器性能測(cè)試、溫升測(cè)試和老化過(guò)程進(jìn)行溫度檢測(cè)，對(duì)各個(gè)電抗器的溫度用手持測(cè)溫槍進(jìn)行實(shí)測(cè)對(duì)比，結(jié)果令人滿意。由于巡檢測(cè)得的是電抗器內(nèi)置的Pt100，而手持測(cè)溫槍所測(cè)得的是電抗器表面溫度，因此存在偏差。

通過(guò)繼電器切換來(lái)分時(shí)復(fù)用PLC的模擬量輸入，完成多路Pt100熱敏電阻的溫度檢測(cè)，實(shí)踐證明是可行的。相比較每路采用單獨(dú)PLC模擬量輸入大大降低了硬件成本，提高了設(shè)備利用率；相比多路溫度巡檢儀不僅成本低而且系統(tǒng)簡(jiǎn)單。該方法在對(duì)精度和實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合非常實(shí)用。