西門子Ｓ７－２００ＰＬＣ在風冷恒溫恒濕機上的應用

馬桂鳳

恒溫恒濕機是在對溫濕度要求較高的場合中發展起來的空氣調節器。如在電子產品生產車間的環境中溫濕度的變化、空氣質量的好壞直接影響到生產設備的使用壽命與產品質量。為了保證較高生產效率,對供風設備的設計、制造要求有更高的精度。選用S7-200PLC作為恒溫恒濕機的主控單元,完成機組的試制工作,控制系統精度:溫度≤1 ℃,濕度≤5%。

1 控制系統的硬件配置

機組是雙壓機控制系統,2臺壓機和2臺冷凝風機,1臺送風機,2段電加熱器,1個比例控制加濕器。經過多種選型方案比較,選用西門子S7-200PLC作為主控單元,結合適當的電氣系統設計,完全能夠滿足機組當時和以后系統軟件升級的要求,硬件配置:主機模塊CPU226(繼電器型),模擬量模塊EM235,人機界面HITECH PSW6600S-S,開關電源各一只,加濕器控制板一套。

2 輸入和輸出點的配置

2.1 輸入點I0.0 送風機過載;I0.1 送風機過熱;I0.2 濾網氣流開關;I0.3 遠程開關;I0.4 1#冷凝風機過載;I0.5 1#冷凝風機過熱;I0.6 1#壓機過載;I0.7 1#壓機過熱;I1.0 1#壓機高壓;I1.1 1#壓機低壓;I1.2 2#冷凝風機過載;I1.3 2#冷凝風機過熱;I1.4 2#壓機過載;I1.5 2#壓機高壓;I1.6 2#壓機低壓;I1.7 加熱器過熱;I2.0 加濕器故障。

2.2 輸出點Q0.0 機組故障;Q0.1 送風機;Q0.2 1#冷凝風機;Q0.3 1#壓機;Q0.4 2#冷凝風機;Q0.5 2#壓機;Q0.6 1#電加熱;Q0.7 2#電加熱;AQW0 加濕器控制信號0～10 V電壓。

3 系統控制要求

3.1 系統控制要求1)根據被控房間(即回風)的溫濕度與設定的溫濕度及要求的溫濕度精度進行制冷、加熱、加濕、除濕控制。為了解決溫度和濕度之間的矛盾,采用溫度優先的控制原則,即保證溫度先達到設定溫度后,再考慮除濕過程的啟動。除濕過程中,若溫度偏離設定溫度,則開電加熱進行分組補償。通過這樣的控制,使房間溫濕度恒定在設定值附近。2)具有故障檢測與報警功能,能查詢當前故障和歷史故障記錄。3)具有現場/遠程控制選擇、定時控制功能,能自動開關機組。4)根據實際運行時數,2臺壓機具有輪值功能。5)系統和壓機的保護功能齊全。

3.2 觸摸屏HITECH要求能查看系統輸入/輸出點狀態;能查看當前報警和歷史報警;顯示實際的回風溫度、濕度值;對溫濕度、時間等參數能進行設定;能啟動/停止機組運行,并能進行定時設定。

4 程序設計及主要功能

4.1 程序設計1)系統按照功能設計為主程序及5個子程序。2)主程序由初始化、機組啟動、機組停機、壓機依運轉時數確定啟動順序以及實時處理子程序組成。3)子程序包括溫度和濕度的采樣及模擬量計算、1#壓機控制、2#壓機控制、故障報警處理、定時控制、濕度控制。

4.2 主要功能1)空調用戶可通過人機界面設定房間溫度和濕度,查看機組實際運行狀態,包括壓機、加熱器和加濕器的運行狀態等。2)維修人員可通過人機界面查看輸入/輸出點的實際狀態。3)通過EM235實時監測實際的溫濕度,顯示在人機界面上。4)程序根據房間的實際溫濕度與濕度設定值比較,通過計算決定系統是制冷、除濕、加濕和加熱。根據2臺壓機的運行時數決定哪臺壓機先啟動,哪臺壓機停機。5)保護功能:程序適時監測各保護點的輸入狀態,送風機過熱和過載保護異常時,停止機組運行;冷凝風機過載和過熱異常時,對應的壓機和冷凝風機停止運行;壓機的高低壓、過載過熱異常時,相應的壓機停止運行;電源異常時停止機組運行;壓機再次啟動時,具有防頻繁啟動功能,程序適時監測壓機的停機時間,與設定時間比較,時間到后才允許壓機再次啟動。6)定時功能:適時監測定時選擇鍵的有效性,并監測時間是否到達用戶設定時間,控制機組的自動啟動和停機,各種保護功能同樣有效。

5 總結

機組的主要控制對象是客戶房間的空氣溫濕度,要求實現高精度的自動調節,以便達到客戶設定的溫濕度目標值。另外,系統還要處理較多的控制參數設定及合理范圍限制,顯示輸入/輸出狀態和機組運行狀態、報警信息。要完成這樣的調控要求,不僅要求PLC本身功能強大,還需要設計人員進行復雜的PLC編程和系統硬件設計。從機組體積上考慮,要求控制系統具有較小的體積;還要保證高性能的前提下,要盡量降低系統的總的成本。選擇西門子CPU226和臺灣HITECH人機界面,不但滿足系統控制要求,而且性價比比較高。機組達到控制精度要求,并且運行穩定可靠,獲得用戶的好評。缺點是由于壓機是定頻壓機,負荷的大小不能調整;電加熱是分段控制,同樣不能無級調節,控制精度不能做到更高。■

(作者單位:山東格瑞德中興空調有限公司)