基于西門子PLC實(shí)現(xiàn)風(fēng)管閥門集中控制

薛權(quán) 楊詩

摘要：本文介紹了一項(xiàng)基于西門子PLC的風(fēng)管閥門集中控制技術(shù)，有助于控制控制閥的特性和開/關(guān)狀態(tài)。使用監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）開發(fā)了圖形用戶界面，并且使用可編程邏輯控制（PLC）完成了控制系統(tǒng)的編程。該系統(tǒng)清楚地說明了三種閥門的打開和關(guān)閉方式。系統(tǒng)的用戶需要提供輸入?yún)?shù)，以便有效地控制閥門。該系統(tǒng)高效且具有成本效益，因?yàn)榻涌跀?shù)字系統(tǒng)和PLC可以控制許多后續(xù)閥門。

關(guān)鍵詞：PLC;風(fēng)管閥門;集中控制;西門子

1. 閥門和閥門執(zhí)行器的類別

1.1區(qū)域閥和閥門執(zhí)行器

西門子599系列區(qū)域閥的管路尺寸范圍為1/2至1（Cv范圍1.0至7.0），可對(duì)風(fēng)機(jī)盤管，設(shè)備通風(fēng)機(jī)和其他需要開/關(guān)，浮動(dòng)或調(diào)節(jié)控制的應(yīng)用提供有效的控制。區(qū)域閥門系列提供超過190個(gè)獨(dú)特的閥體和275個(gè)獨(dú)特的執(zhí)行器，具有雙向和三向選項(xiàng)，可提供無限組合，并能夠在幾秒鐘內(nèi)輕松拆卸執(zhí)行器進(jìn)行維護(hù)或調(diào)整。

1.2球閥和閥門執(zhí)行器

西門子599系列球閥的管路尺寸范圍為1/2至2（Cv范圍為0.4至250），可控制熱水或冷水以及對(duì)流器，風(fēng)機(jī)盤管，單元空調(diào)，輻射中高達(dá)50%的乙二醇溶液和再加熱線圈。球閥由閥體和可旋轉(zhuǎn)球組成，以控制流量。端口或孔是穿過球中心的圓柱形流動(dòng)通道，并且當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一時(shí)，流動(dòng)停止。全口徑或全口徑球閥的端口等于管道直徑，并且對(duì)流量的限制很小或沒有限制，以便在不衰減時(shí)允許清管。減徑口或減徑球閥的端口小于管道，以吸收少量壓降。

1.3截止閥和閥門執(zhí)行器

Powermite 599系列截止閥的管路尺寸范圍為1/2至1（Cv范圍為0.4至10），為應(yīng)用提供了更多選擇，采用直接耦合技術(shù)，無需工具即可連接閥體和執(zhí)行器。截止閥滿足ANSI 125和ANSI 250應(yīng)用的要求。采用青銅或不銹鋼裝飾，并配有彈簧復(fù)位，非彈簧復(fù)位或電子故障安全執(zhí)行器，截止閥非常適合HVAC設(shè)備，如空氣處理單元，終端設(shè)備和具有主要和氫氣的水力系統(tǒng)，水或蒸汽的二次循環(huán)。

2. 西門子PLC風(fēng)管閥門集中控制系統(tǒng)

PLC（可編程邏輯控制器）是一種工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)比線性執(zhí)行器更精確的控制。通過Arduino微控制器、電機(jī)控制、屏蔽、傳感器和附件，可以實(shí)現(xiàn)任何類型的高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制選項(xiàng)，例如為設(shè)備創(chuàng)建定時(shí)器、例程或計(jì)數(shù)器。與大多數(shù)設(shè)計(jì)為具有一個(gè)輸入和輸出的控制系統(tǒng)不同，PLC設(shè)計(jì)為允許多個(gè)輸入和輸出布置以及對(duì)沖擊和振動(dòng)的強(qiáng)抵抗力。

西門子的每個(gè)SIMATIC PLC控制系統(tǒng)都能為機(jī)電一體化任務(wù)提供頂級(jí)性能，靈活性和功能。SIMATIC TDC是多處理器自動(dòng)化系統(tǒng)，適用于驅(qū)動(dòng)，控制和技術(shù)任務(wù)，具有大批量和短循環(huán)時(shí)間。

2.1 PLC控制系統(tǒng)的配置和調(diào)試

SIMATIC TDC PLC控制系統(tǒng)可使用STEP 7，工程工具CFC和SFC以及D7-SYS塊庫(kù)自由配置。它包含可自由組合的功能塊，從簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)或邏輯運(yùn)算到所有線性軸和旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)控制。增強(qiáng)型應(yīng)用模塊FM 458-1 DP結(jié)合了強(qiáng)大的算術(shù)運(yùn)算能力，高處理速度，高精度和靈活性。即使在極高的吞吐率下，這些具有普遍解決各種處理任務(wù)所需的功能。

2.2多處理器控制系統(tǒng)

SIMATIC PLC在一個(gè)平臺(tái)上以最大數(shù)量的框架和最短的周期時(shí)間解決了復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)，控制和技術(shù)任務(wù)。該系統(tǒng)特別適用于過程，能源和驅(qū)動(dòng)技術(shù)中的大型工廠，用于制造拉絲設(shè)備，拉伸矯直機(jī)，彎曲和矯直機(jī)，壓力機(jī)，圓弧型設(shè)備，軋機(jī)，鐓鍛設(shè)備，剪切和卷繞機(jī)

SIMATIC PLC強(qiáng)大的處理器模塊允許在短周期時(shí)間內(nèi)處理最大數(shù)量框架，最低可達(dá)100μs。該系統(tǒng)還具有可擴(kuò)展性量身定制的硬件配置，安裝適當(dāng)數(shù)量的處理器模塊以進(jìn)行同步處理器操作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)架的同步耦合。自動(dòng)化系統(tǒng)可以在很大范圍內(nèi)進(jìn)行模塊化擴(kuò)展。使用SIMATIC標(biāo)準(zhǔn)語言CFC和SFC以及廣泛的功能塊庫(kù)，可以高效地執(zhí)行復(fù)雜控制結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)。通過基于ANSI C代碼創(chuàng)建自己的用戶庫(kù)，用戶可以獲得最大的靈活性。

SIMATIC PLC是一個(gè)模塊化多處理器系統(tǒng)，由一個(gè)或多個(gè)子架組成。子架（VMEbus標(biāo)準(zhǔn)）配有處理器，外圍設(shè)備和通信模塊。對(duì)于與其他自動(dòng)化組件的連接，SIMATIC PLC支持通信標(biāo)準(zhǔn)。

2.3高端應(yīng)用模塊FM 458-1 DP

在SIMATIC S7-400中，增強(qiáng)型應(yīng)用模塊FM 458-1 DP正在設(shè)定新標(biāo)準(zhǔn)。該智能模塊結(jié)合了強(qiáng)大的算術(shù)運(yùn)算能力，高處理速度，高精度和靈活性。即使在極高的吞吐率下，這些也是普遍解決各種處理任務(wù)所需的功能這意味著在實(shí)施復(fù)雜的PLC、運(yùn)動(dòng)控制和處理任務(wù)方面，系統(tǒng)具有更大的靈活性和經(jīng)濟(jì)可行性。

通過FM 458-1 DP上的PROFIBUS DP接口進(jìn)行通信。這提供了以下特征：恒定總線循環(huán)時(shí)間，即PROFIBUS DP循環(huán)始終精確相同的長(zhǎng)度;等時(shí)，即CPU，I / O和用戶程序與PROFIBUS周期同步;從站到從站通信，即配置的從站可以直接相互交換數(shù)據(jù)，而無需在FM 458-1 DP上進(jìn)行任何其他配置工作;路由能力，即通過一個(gè)接口訪問所有節(jié)點(diǎn)，例如，MPI（多點(diǎn)接口）或PROFIBUS DP以及可選的工業(yè)以太網(wǎng);通過高速光纖SIMOLINK連接，每個(gè)環(huán)上最多可連接100個(gè)SIMOVERT Masterdrives系列或SIMOREG系列驅(qū)動(dòng)器。

2.4 PLC控制器的軟件

使用PLC，用戶可以依賴集成的工程環(huán)境。高效的軟件在機(jī)器或工廠的整個(gè)生命周期內(nèi)為用戶提供支持，包括從規(guī)劃和設(shè)計(jì)到配置和編程的各個(gè)階段。憑借其集成功能和協(xié)調(diào)的接口，PLC軟件可在整個(gè)工程過程中實(shí)現(xiàn)高度的數(shù)據(jù)一致性。

西門子為各種自動(dòng)化要求提供合適的控制器。SIMATIC系列控制器包括基本，高級(jí)，分布式和軟件控制器，可提供可擴(kuò)展性和功能集成。全集成自動(dòng)化門戶（TIA Portal）中的工程設(shè)計(jì)可為每種應(yīng)用找到最佳的自動(dòng)化解決方案。

使用PLC STEP 7（TIA Portal），用戶可以配置，編程，測(cè)試和診斷每一代的基本，高級(jí)和分布式控制器，無論是基于PLC還是基于PC括。憑借其廣泛的易用功能，STEP 7軟件顯著提高了所有自動(dòng)化任務(wù)的效率。無論是配置硬件、建立通信、編程、測(cè)試、調(diào)試和服務(wù)、文檔和歸檔，還是操作或診斷功能，該軟件都在其領(lǐng)域中樹立了基準(zhǔn)。

3. 結(jié)語

基于西門子PLC的風(fēng)管閥門集中控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定性高、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用過程中可以顯著提升閥門控制的自動(dòng)化水平，降低故障發(fā)生率。

參考文獻(xiàn)

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[2]胡敏.深人淺出西門子S7-300 PLC[M]北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2017.

（作者單位：南京中電自動(dòng)化有限公司）