基于西門子S7—200冷庫控制系統功能的實現

田興勸 等

摘要：近年來由于電子技術的飛速發展，計算機控制的廣泛應用，國內市場對制冷壓縮機及制冷系統電氣控制部分的技術性能和可靠性又提出了新的要求，由于PLC具有體積小、功能強、可靠性高、維修方便、易于掌握等優點，因此，在機組和系統設計中采用了PLC這種運行可靠、高性價比的、系統組態靈活的、生產調試簡易的、先進的控制器件取代繼電器。這里主要介紹了我們小組建立的冷庫控制系統的實現過程，基于S7-200控制的應用。其中，我們使用PT100作為溫度傳感器進行溫度測量，S7-200及其擴展模塊EM231進行模擬量的輸入輸出及其控制。

關鍵詞：西門子S7-200 控制系統 環境參數 壓縮機 流程

冷庫自動控制從70年代在國內應用以來，隨著自動元件及設備質量的提高，目前應用已越來越多。在實際應用中，其作用也得到肯定。

我國冷庫自動化控制經過20年的努力，還得不到全面的普及，其原因是由于存在著多種影響因素。[1]原因之一：冷庫需要增加自控設施方面的投資，總投資比普通冷庫增加10～15%；原因之二：缺乏對工人進行自控專業知識的培訓，缺少自控專門管理人員；原因之三：冷庫實現自控，可大大減少操作人員，但由于國內勞動力廉價，這方面的經濟效果不明顯，且富裕人員的安置也是一大問題；原因之四：國內電壓不穩定，忽高忽低，易引起自控元件損壞；原因之五：不合格的安裝隊本身不懂得自控技術，安裝質量低劣。因此，有些冷庫的管理人員不大喜歡搞冷庫自動化。

然而，隨著市場經濟的完美，追求高效益、高速度作為新的競爭意識，冷庫自動化必定會取得相應的發展。冷庫自動控制的優越性具體表現為：節能降耗；制冷裝置運行安全可靠；庫溫控制和液位控制與保護準確；提高勞動效率，減少勞動強度。

隨著社會的發展，科技水平不斷提高，以及人們對冷庫自動化的要求和希望，冷庫自動化水平在制冷事業的發展過程中也將進一步提高，國內的冷庫自動化將再上新臺階。因此，今后冷庫自動化的發展與完善將成為一個很重要的研究課題，從長遠看，冷庫全自動化會逐步得到實現。

1 系統控制流程

整個控制流程都是通過西門子S7-200來實現的，通過各傳感器的信號輸入，進行自我判斷，輸出控制信號。

壓縮機在運行之前，先進行各模擬量的檢測，看是否符合開機條件，如果符合則按開機表的順序進行開機，開機以后按需求逐級升能量等級；需要卸載時，運行時間長的先關機，能量等級是逐級遞減；在運行過程中，出現油流量、油溫等故障時，出現故障的壓縮機停機，并且需要手動復位后，才能再次開啟。

1.1 啟動前判斷系統是否正常

啟動前判斷系統正常的流程圖如圖1所示：

1.2 機組循環程序

能量等級提升（首次開機1#先開，以后，運行時間最短的先開，首次開機時間可以給某個機頭一個累積時間）

1.2.1 首次開機

①檢測蒸發壓力T0，T0>T01，1#壓縮機開機，執行開機程序，壓縮機50%能量調節電磁閥開啟，壓縮機運行在半負荷狀態。a壓力傳感器檢測蒸發壓力T0，T0>T01，延時h1后，T0>T01，1#壓縮機75%能量調節電磁閥開啟，壓縮機運行在75%能量負荷狀態。b壓力傳感器檢測蒸發壓力T0，T0>T01，延時h1后，T0>T01，1#壓縮機25%、50%、75%等3個能量調節電磁閥關閉，壓縮機運行在100%能量負荷狀態1#壓縮機滿負荷運轉。

②檢測蒸發壓力T0，T0>T01，2#壓縮機開機，執行開機程序，壓縮機50%能量調節電磁閥開啟，壓縮機運行在半負荷狀態。a壓力傳感器檢測蒸發壓力T0，T0>T01，延時h1后，T0>T01，2#壓縮機75%能量調節電磁閥開啟，壓縮機運行在75%能量負荷狀態。b壓力傳感器檢測蒸發壓力T0，T0>T01，延時h1后，T0>T01，2#壓縮機25%、50%、75%等3個能量調節電磁閥關閉，壓縮機運行在100%能量負荷狀態2#壓縮機滿負荷運轉。

③檢測蒸發壓力T0，T0>T01，3#壓縮機開機，執行開機程序，壓縮機50%能量調節電磁閥開啟，壓縮機運行在半負荷狀態。a壓力傳感器檢測蒸發壓力T0，T0>T01，延時h1后，T0>T01，3#壓縮機75%能量調節電磁閥開啟，壓縮機運行在75%能量負荷狀態。b壓力傳感器檢測蒸發壓力T0，T0>T01，延時h1后，T0>T01，3#壓縮機25%、50%、75%等3個能量調節電磁閥關閉，壓縮機運行在100%能量負荷狀態3#壓縮機滿負荷運轉。

1.2.2 能量等級卸載（先開先停）

①1#壓縮機。a壓力傳感器檢測蒸發壓力T0，T0

②2#壓縮機。a壓力傳感器檢測蒸發壓力T0，T0

③3#壓縮機。a壓力傳感器檢測蒸發壓力T0，T0

注：

①壓縮機最少運行時間需要大于3分鐘，可以在25%負載狀態運行，可能會出現多臺壓縮機同時運轉在25%狀態。

②壓縮機的上載需要逐個能量提升，逐臺機器開啟。

③壓縮機的卸載需要逐個能量等級卸載，當一臺機器啟動停機程序后，在延時時間h1過后可以進行下一臺機器的能量卸載。

④任何時候當蒸發溫度T0>T03時，所有電磁閥停止運轉，風機繼續運轉，進入吸氣壓力保護狀態。

⑤當要啟動的壓縮機進入停機時間保護h2時，停止該壓縮機啟動，開始啟動下一臺壓縮機，如果壓縮機依然在進行h2保護，則啟動下一臺壓縮機，如果所有壓縮機均如此，則等待，直到有一臺壓縮機可以啟動為止。

⑥如果某一壓縮機設置為檢修狀態、有報警則越過該壓縮機，繼續啟動其他壓縮機。

⑦當壓縮機組正常停機后再次啟動按照時間積累最小的壓縮機優先啟動。

2 總結

本系統以一號機頭為例進行說明，通過溫度傳感器、壓力傳感器等的參數檢測，檢測量傳到PLC內，但檢測結果滿足一號機頭啟動條件時，PLC輸出點Q0.4輸出時，輸出24V電壓，控制24V電源接觸器工作，進而控制380V的電源接觸器工作，從而控制一號電機的開啟。

參考文獻：

[1]姚壽廣.機電傳動控制[M].北京：機械工業出版社，2006.