基于S7_200型PLC的制冷空调系统全自动控制

第16卷第5期2005年10月中原工学院学报

JOURNALOFZHONGYUANINSTITUTEOFTECHNOLOGYVol.16 No.5Oct.,2005

文章编号:1671-6906(2005)05-0052-04

基于S7-200型PLC的制冷空调系统全自动控制

申小中

(无锡商业职业技术学院电子工程系,江苏无锡 214063)

摘 要: 在制冷空调综合系统的设计建设中,采用S7-200型PLC作为系统的主控制器,对能实现制冷和中央空调实验实训的综合实验室进行全自动控制.在西门子WINCCV4.02组态软件平台上设计开发了动态监测画面,在计算机上监测整个系统的设备运行状况,可进行参数设定、指令控制和故障报警等功能.关 键 词: PLC;自动控制;S7-200;制冷空调中图分类号: TP368.1

文献标识码: A

随着自动化理论和计算机技术的迅速发展,制冷和中央空调对控制系统的可靠性、运算能力、扩展能力、易操作性、易开发性、监控水平等提出了越来越多的要求,传统的PCS系统已经不能满足制冷和中央空调实现全智能化过程控制的设计标准和要求.为此,各种新型过程控制方案纷纷出台,各有千秋.在大中型冷库与中央空调系统中,为实现自动控制,PLC(可编程逻辑控制器)得到了广泛的应用.与早期的继电器、接触器组成的复杂系统比较,PLC具有体积小、设计周期短、数据处理和通信方便、易于维护与操作等明显优点,目前已经成为大中型冷库和中央空调系统设计建设的主流方向.

络通讯技术、图形图像处理技术、现场总线技术、计算机技术、电子技术和先进的自控理论,达到面向制冷与空调综合应用场合的智能化过程控制.上位机用先进的DP网通讯方式和S7-200连接,组成项目的控制核心.西门子 WINCCV4.02 组态软件安装在WindowsNT平台上,实现整个系统的画面监测、参数设定和指令控制等功能.

2 系统配置

2.1 冷源与空调系统部分

制冷系统部分配6台2F-6.3活塞压缩机冷水机组、1台冷却塔、1座冰水池、1台冰水泵、2台冷却水泵.冷藏间采用墙排管结合顶排管方式,冷冻间使用2台后置式冷风机,热制冷剂融霜.制冷部分直接作为空调系统的冷源(见图1).空调系统部分由组合空调柜、新风柜和末端装置组成.组合空调柜中综合了新回风混合段、过滤段、表冷段、电加热段、送回风机段、二次回风段、消声段等功能,末端装置结合实验室需要,综合了各种常见形式的散流器.2.2 自动控制部分

主控部分采用符合国际标准和实验室技术规范要求的S7-200,扩展了9个模块,其中数字量输入输出

1 项目介绍

无锡商业职业技术学院的制冷与空调综合实验室项目,是为支撑学院的制冷与空调、物业管理等专业的实验实训教学任务,自行设计方案、全程配合建设调试完成的.该项目采用6台2F-6.3活塞式冷水机组,辅以电制热,中央空调柜,新风柜,实现模拟冷库的冷冻间、冷藏间供冷和模拟中央空调间的负荷调节功能.控制系统采用TELEPERM集散系统和德国SIEMENS公司S7-200型PLC作为整个控制系统的基础,结合网

收稿日期:2005-04-05

基金项目:无锡商业职业技术学院教育科研基金(SYJY-16)

作者简介:申小中(1975-),男,江苏姜堰人,江苏大学硕士研究生,讲师.

第5期 申小中:基于S7-200型PLC的制冷空调系统全自动控制 53

图1 制冷与空调综合实验室系统示意图

为7个模块,模拟量输入为2个模块.

S7-200是模块系统,各单独的模块之间可以进行广泛的组合以用于扩展.其性能价格比极其优良,在实验室建设上可以极大地减少成本.

PLC的中央处理单元用226,主要负责读取开关量信号、模拟量信号以及计算机的主令信号,并将机组的运行信息送到计算机.该CPU226(图2)供电220V,14点DC输出和10点继电器输出,连接7个数字量扩展模块,分别监测6台冷机的实时电流和冰水泵的实时流量

[2]

[1]

图3 系统参数控制流程图

,可最大扩展至168路数字量I/O或35路模拟

量I/O,13K字节程序和数据存储空间.支持RS485通讯/编程口,具有PPI通信协议、MPI通信协议和自由方式通信能力

.

高速的指令处理能满足实时控制的要求,浮点运算方便了用户的参数赋值,方便的人机界面(HMI)服务可以自动处理数据的传送并按指定的刷新速度传送

这些数据,因而人机对话的编程和调试工作量大大减少.

CPU的智能化的诊断功能可连续监控系统是否正常并记录错误和特殊系统事件.多级口令保护功能可以达到高度、有效的保护,防止未经过允许的赋值和修改.

3 系统设计

3.1 控制系统设计

图2 CPU226输出端子控制示意图

整个控制系统基于全集成自动化思想,面向冷库和中央空调系统特有的控制要求,与PROFIBUS现场总线有机结合,分散的系统配置适合了综合实验室复杂的应用场合,模块化的结构易于扩展,智能化的人机交互提高了监控管理水平.统一的自动化平台又大大简化了系统的结构,减少了大量系统接口部件,克服了上位机与控制器之间、连续控制与逻辑控制之间、集中与分散之间的界限,使整个系统的先进性得到体现(如图4).

3.2 系统功能设计

系统初始化后,执行预置的开机指令,首先进行故障检测,如无故障警示就进入选择压缩机工作流程.从在系

模拟量模块选用了两块S7-200系列中的扩展模块EM232,它具有4路标准的模拟信号输入,分别对机组的出水温度、回水温度以及两路冷凝温度进行测量.4路温度信号的测量范围达到-20~80 ,采用PT100铂电阻测温.S7-200的EM232除可用于一般的模拟量输入输出外,更可直接将铂电阻的信号接入,在处理温度量时省却中间环节,提高精度和可靠性.当外界被控环境参数进入EM232后进行A/D转换(内含数字滤波),PLC通过当前值与设定值的比较(见图3)来决定执行机构是否工作(包括压缩机、水泵、风机、电加热器、电磁阀以及四通换向阀等

).

[3]

54 中原工学院学报 2005年 第16卷

图4 控制系统上位机与S7-200的通信

统中同时设手动、自动、操作台控制和仿真控制四部分(见图5),通过切换可有机结合,满足不同的实验实训项目的需要,同时也防止控制器出现故障时造成较大的经济损失,提高了系统的运行安全性.过程故障报警、元件故障报警、操作故障报警组成的报警列表和操作提示功能(见图6),能够在故障发生时将瞬间的各类信息保存,以便维护人员通过查询数据分析故障原因

.

图7 上位机控制组态画面

转能级调节和电机保护是通过电脑组态编程实现的.在计算机组态画面上,分别设置了二类操作按纽,一类是画面的切换、参数设定、打印报表等;另一类则是控制操作指令.当你用鼠标点击任意一个启动按纽时,冷却水系统将会提前优先启动,延时并正常运行后,压缩机才依次启动,否则压缩机是无法启动的.

3.3 实验实训项目设计

综合实验室可进行冷库系统认识及开关机、运行维护、参数设定调节,中央空调系统认识及开关机、运

图5

控制切换图

行维护、参数调节、压缩机维护与故障判断等实验实训.系统同时还设置了历史数据的保存记录功能,可以自动生成相关参数的历史曲线图,方便了教学实践,对指导学生学习很有帮助.

4 结 语

S7-200是SIEMENS公司PLC家族中性能价格比最强的产品,SIMATICWinCC更是结合了SIEMENS在自动化领域中的先进技术和Microsoft的强大功能的产物,具有生动的用户界面,运行于NT平台 …… 此处隐藏：3837字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……