小型冷庫(kù)PLC控制系統(tǒng)

黃學(xué)先

摘 要：本系統(tǒng)采用S7-200 CPU 224作為控制核心。利用PLC內(nèi)部輸入輸出映像繼電器實(shí)現(xiàn)軟件編程控制，輸入端與外部開(kāi)關(guān)量信號(hào)的硬件連接，輸出端與外部繼電器和電磁閥，顯示燈和報(bào)警信號(hào)連接，實(shí)現(xiàn)的是電氣控制的小型冷庫(kù)系統(tǒng)的控制功能；基于CPU224的輸入輸出點(diǎn)數(shù)有一定的局限性，此控制系統(tǒng)將顯示燈部分只表示出了一組紅綠燈指示工作與停止。用一個(gè)紅燈表示故障；由于電氣控制系統(tǒng)中的模擬量信號(hào)不能在軟件中接受，故采用手動(dòng)模擬；從控制系統(tǒng)軟件中有過(guò)載保護(hù)，及報(bào)警響鈴；此系統(tǒng)包括了梯形圖、指令表、順序功能圖、工作流程圖、輸入輸出點(diǎn)分配表、PLC外部接線圖。

關(guān)鍵詞：S7-200；CPU224；PLC；小型冷庫(kù)系統(tǒng)；梯形圖；順序功能圖

中圖分類號(hào)： TB657.1：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）23-131-2

0 引言

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置[1]。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)[2]。

本小型冷庫(kù)PLC控制系統(tǒng)是按照PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則，將電氣控制的小型冷庫(kù)控制系統(tǒng)用PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來(lái)，此系統(tǒng)用S7-200 CPU 224[3]作為控制核心，合理地進(jìn)行了輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配，并用STEP 7-MicroWIN[1]設(shè)計(jì)出符合控制要求的梯形圖，通過(guò)西門子PLC仿真軟件仿真調(diào)試出指令表，并在此設(shè)計(jì)系統(tǒng)中包含了輸入輸出點(diǎn)分配表，順序功能圖，PLC外部接線圖。

1 主電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本小型冷庫(kù)采用22kW壓縮式制冷機(jī)一臺(tái)，采用水冷式冷凝器，冷卻水泵一臺(tái)和玻璃鋼冷卻塔一座。水泵電動(dòng)機(jī)功率為4kW，冷卻塔風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率為1.1kW。主接線圖中M1為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，M2為冷卻塔風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，M3為壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)。三相交流電源經(jīng)低壓斷路器QS引入，住為此主電路的總開(kāi)關(guān)，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，分別由接觸器KM1、KM2、KM3控制。熱繼電器FR1、FR2、FR3分別對(duì)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)做過(guò)載保護(hù)，熔斷器FU1、FU2、FU3分別對(duì)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)做短路保護(hù)。根據(jù)此控制要求，設(shè)計(jì)出此小型冷庫(kù)控制系統(tǒng)電氣控制主接線圖見(jiàn)圖1，根據(jù)分析可知在此主電路系統(tǒng)中需要PLC輸入點(diǎn)7個(gè)。輸出點(diǎn)3個(gè)。

2 控制電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

①按下M1的啟動(dòng)按鈕SB2，接通KM1和KA1的線圈，線圈吸合并自鎖，M1啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。②按下M1的啟動(dòng)按鈕SB2，接通KM1和KA1的線圈，線圈吸合并自鎖，M1啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

③為保護(hù)壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)后，不會(huì)因?yàn)槔淠魃釛l件不好，導(dǎo)致制冷劑溫度計(jì)相應(yīng)的壓力過(guò)高而造成故障，制冷機(jī)組開(kāi)車順序必須先啟動(dòng)冷卻泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)，然后才能啟動(dòng)壓縮機(jī)。同理，若冷卻泵和風(fēng)機(jī)停止工作時(shí)，壓縮機(jī)也應(yīng)該停止。此要求的實(shí)現(xiàn)方法是激昂冷卻泵電動(dòng)機(jī)中間繼電器KA1、風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)中間繼電器KA2的敞開(kāi)出頭串接在壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)接觸器KM3線圈的電路中，從而實(shí)現(xiàn)順序連鎖保護(hù)。④壓縮機(jī)氣動(dòng)控制回路為1→SA手動(dòng)→FR3→KP→KA3→KA1→KA2→KM3線圈→0，KM3線圈吸合，壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)M3啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)制冷。冷酷溫度降為預(yù)選上限溫度，上限溫控中間繼電器KA4線圈通電并自鎖，SA處于自動(dòng)檔，庫(kù)溫繼續(xù)下降，直到預(yù)設(shè)下限溫度，顯現(xiàn)溫控中間繼電器KA5線圈通電吸合，KA4線圈斷電釋放，KM3線圈斷電，壓縮機(jī)停止運(yùn)行，隨著制冷機(jī)的停止，庫(kù)溫升高，達(dá)到設(shè)定上限溫度，溫度控制器降溫空上限繼電器KA4線圈通電吸合，重復(fù)溫控過(guò)程，使溫度在上限與下限溫度之間，滿足冷藏需要。⑤由上述的控制要求知道在此控制電路系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)中需要輸入點(diǎn)8個(gè)。

3 信號(hào)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由控制變壓器供出6.3V信號(hào)電壓，供給3個(gè)紅色指示燈、3個(gè)綠色指示燈分別指示冷卻泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)的停止與正常工作，1個(gè)只是壓力故障指示燈。由此可知道此信號(hào)電路系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)中需要輸出點(diǎn)7個(gè)[4]。

4 輸入輸出點(diǎn)分配

輸入輸出點(diǎn)分配表見(jiàn)表1。

5 梯形圖設(shè)計(jì)

①壓力繼電器動(dòng)作的開(kāi)關(guān)在此系統(tǒng)中采用按鈕控制模擬壓力繼電器的壓力是否達(dá)到整定值，將按鈕按下表示達(dá)到。在此使用的是按鈕SB7，PLC中的輸入點(diǎn)為I1.3，Network 1中表示刀開(kāi)關(guān)控制總電路在Network 7中對(duì)壓縮機(jī)吸排氣壓力正常模擬，同時(shí)Network 8報(bào)警響鈴。Network 12表示壓力故障指示。Network 10冷卻泵正常工作指示，Network 11冷卻泵停止工作指示。②上限溫度與下限溫度的達(dá)到與否通過(guò)按鈕控制模擬其狀態(tài)，按下相應(yīng)按鈕表示達(dá)到上限溫度或下限溫度。在此采用按鈕SB5、SB6來(lái)分別表示達(dá)到上限溫度和下限溫度，在Network4中進(jìn)行達(dá)到上限溫度模擬，在Network 5中進(jìn)行達(dá)到下限溫度模擬。PLC中的輸入點(diǎn)為I1.1和I1.2。按下I1.1表示達(dá)到上限溫度，M0.3的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)使Q0.2斷開(kāi)，壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)，同時(shí)M0.3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，為接通M0.4做準(zhǔn)備，壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)，制冷結(jié)束，庫(kù)溫升高，按下I1.2模擬達(dá)到下限溫度，接通M0.4，同時(shí)通電延時(shí)型定時(shí)器T37接通開(kāi)始計(jì)時(shí)，設(shè)定時(shí)間為10S，10S后，T37的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，M0.4的常閉觸點(diǎn)使MO.3斷開(kāi)，M0.3的常閉觸點(diǎn)使Q0.2接通，壓縮機(jī)重新開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。直到下一次模擬達(dá)到上限溫度，重復(fù)上述溫控過(guò)程，使Q0.2重復(fù)運(yùn)行，達(dá)到庫(kù)溫在上限溫度和下限溫度之間。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 林小峰.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，1994.

[2] 田瑞庭.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

[3] 張萬(wàn)忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.12.

[4] 于慶廣.可編程控制器原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.