西門子S7-200系列PLC在氨氣檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中的應用

王榮東 蔣玉岐

(1.派芬自控(上海)股份有限公司大連辦事處，遼寧 大連 116085；2.派芬自控(上海)股份有限公司沈陽辦事處，遼寧 沈陽 110021)

西門子S7-200系列PLC在氨氣檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中的應用

王榮東1蔣玉岐2

(1.派芬自控(上海)股份有限公司大連辦事處，遼寧 大連 116085；2.派芬自控(上海)股份有限公司沈陽辦事處，遼寧 沈陽 110021)

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟硬件設計3方面介紹了西門子S7-200系列PLC在氨氣檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中的應用情況，并詳細解釋了控制方案。整個系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)濟實用，投入使用后達到了良好的檢測效果。

PLC；氨氣檢測；聯(lián)鎖控制系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)；硬件；軟件；設計

0 引言

氨氣具有毒性，人體吸入過多，導致血液中氨濃度過高，就會通過三叉神經(jīng)末梢的反射作用引起心臟的停搏和呼吸停止，危及生命。同時氨氣在空間中集聚到一定濃度時具有潛在的爆炸性威脅。近年來，氨氣中毒、爆炸事件在國內(nèi)時有發(fā)生，給國家和人民生命財產(chǎn)造成了嚴重損失，所以，氨氣泄漏的防范和處理應引起社會的高度重視。

氨氣檢測廣泛用于石油、化工、制冷、冶金、電力、煤礦、水廠等環(huán)境，有效防止了氨氣中毒及爆炸事故的發(fā)生。本文將結(jié)合秦皇島正大集團肉食一廠制冷車間氨氣檢測聯(lián)鎖控制項目，淺談西門子S7-200系列PLC在氨氣檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中的應用情況。

1 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及控制原理

1.1 基本結(jié)構(gòu)

氨氣檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)由氨氣檢測儀、氣體報警控制器、PLC控制柜、排風系統(tǒng)4個部分組成。PLC控制柜設有PLC控制器和人機界面，排風系統(tǒng)設有主通風機和軸流風機。

1.2 控制原理

安裝于制冷車間的氨氣檢測儀負責檢測車間內(nèi)氨氣濃度，并將濃度結(jié)果傳送給氣體報警控制器。氣體報警控制器根據(jù)預先設定的報警濃度與車間檢測到的氨氣濃度進行比較，當制冷車間氨氣發(fā)生泄漏后，濃度就會超標，氣體報警控制器將進行聲光報警。氣體報警控制器通過RS485通訊協(xié)議與PLC進行通訊，將氨氣濃度值發(fā)送給PLC，當氨氣濃度超標時，PLC控制排風系統(tǒng)啟動，緊急排放制冷車間內(nèi)有毒氨氣，防止中毒及爆炸事件的發(fā)生。

2 控制系統(tǒng)硬件設計

系統(tǒng)的硬件設計原則為具有可靠性、經(jīng)濟性、友好性，操作簡單，易于維護。

PLC采用S7-200系列CPU 224XP，具有性能可靠、編程簡單、應用范圍廣等特點。數(shù)字量14點輸入10點輸出，PLC內(nèi)置2路模擬量輸入1路模擬量輸出，配置有2個RS485接口、2個模擬設置調(diào)整器、自整定PID控制器、實時時鐘。

NHISS評分是目前國際應用廣泛的一種評估腦卒中嚴重程度的方法，也是評估靜脈溶栓療效和腦出血風險的重要指標［24］，Rankin評分量表（mRS）是國內(nèi)外腦卒中預后評價主要標準，具有較好的可靠性和真實性。本研究中，標準劑量組和低劑量組患者在溶栓前的NIHSS評分和mRS評分差異均無統(tǒng)計學意義，但是溶栓后標準劑量組的NIHSS評分和隨訪90 d后mRS評分減少值均顯著大于低劑量組，提示相對于低劑量，標準劑量在促進患者神經(jīng)功能受損早期恢復、改善預后，提高患者生活質(zhì)量方面更具有優(yōu)勢。

人機界面選用WEINVIEW公司的MT6070iH系列觸摸屏。

氨氣檢測儀及氣體報警控制器選用安可信公司AEC2232a氣體檢測儀和AEC2301a氣體報警控制器。AEC2301a氣體報警控制器具有以下特點：

7″高分辨率真彩液晶顯示，類似Windows窗口操作系統(tǒng)，菜單操作方便快捷，能實時同屏顯示報警信息、故障信息、探測器檢測到的氣體濃度等。具有強大的系統(tǒng)記憶功能，可記錄1 000條故障信息、1 000條報警信息及100條開關機信息的歷史數(shù)據(jù)，信息掉電不丟失。自動故障監(jiān)測能準確指示故障部位及故障類型，可任意屏蔽(或隔離)探測器或模塊，方便系統(tǒng)在線檢修。配置RS485通訊接口，能實現(xiàn)與上位控制系統(tǒng)的通訊及火氣網(wǎng)絡系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，提升系統(tǒng)集成度。

3 控制系統(tǒng)軟件設計

3.1 系統(tǒng)介紹

本聯(lián)鎖控制系統(tǒng)采用PLC全自動控制，具有多重安全保護，操作簡單方便。

系統(tǒng)由9個氨氣檢測儀、1個氣體報警控制器、1個PLC控制柜、排風系統(tǒng)的9個軸流風機和1個主通風機組成。

PLC控制系統(tǒng)人機界面友好，操作方便，能全面顯示各個風機的運行狀態(tài)、手動/自動狀態(tài)、報警狀態(tài)，并可對各個風機的啟動濃度進行設置。

系統(tǒng)控制方式為氨氣檢測系統(tǒng)中的9個氨氣探頭依次對應9個排風機，自動控制狀態(tài)下，當某個氨氣檢測儀檢測到氨氣濃度超標時，相應的軸流風機啟動，迅速排除有害氣體。同時，任意一個軸流風機啟動，主通風機自動變頻啟動。

PLC控制柜上設有控制面板及人機界面，控制面板包括各個風機的啟動按鈕、停止按鈕、手動/自動切換按鈕、運行狀態(tài)指示燈，能對各個風機進行手動/自動切換及啟動和停止控制，并對運行狀態(tài)進行指示。

人機界面主畫面顯示各個風機的運行、故障、手動/自動狀態(tài)，主通風機采用變頻控制，通過頻率控制滑塊能對頻率進行調(diào)節(jié)，也可通過頻率輸入框直接設置頻率大小。

可對各個風機的啟動濃度進行設置(設置范圍0～100 ppm，建議設置濃度為30 ppm)。

PLC控制系統(tǒng)通過RS485通訊協(xié)議與氣體報警控制器通訊，采集氨氣濃度數(shù)據(jù)。

3.2 PLC程序及人機界面主畫面

PLC通訊初始化程序如圖1所示。人機界面主畫面如圖2所示。

圖1 PLC通訊初始化程序

4 結(jié)語

本氨氣檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)自2012年投運以來，運行穩(wěn)定、可靠，獲得了客戶的好評。系統(tǒng)全自動控制，方便了使用部門的監(jiān)控與維護，最重要的是可有效避免氨氣中毒及爆炸事件的發(fā)生。

圖2 人機界面主畫面

[1]西門子(中國)有限公司.SIMATIC S7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊[K]，2007

[2]林育茲，鮑平.可編程序控制器原理及邏輯控制[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006

2014-02-24

王榮東(1984—)，男，遼寧撫順人，工程師，研究方向：工業(yè)自動化控制及應用。