用PLC實現配電房的溫度控制

作者/江英，茂名技師學院

用PLC實現配電房的溫度控制

作者/江英，茂名技師學院

本文主要論述了配電房主要的降溫形式與降溫系統(tǒng)的特點, 根據自己的實際經驗提出了一個改造配電房降溫系統(tǒng)的設計方案，以節(jié)省大量人力物力。

PLC；配電房； 溫度； 控制

1.改造背景

本人工作單位的配電房位于一樓，按規(guī)定的防護要求，使得配電房相當密封，只有一臺排風扇進行通風散熱，每當夏天來臨，天氣炎熱，加上配電設備自身發(fā)熱，使配電房內溫度相當高。配電房設備由于溫度過高會造成誤動作，使得工作、生活受到很大的影響，也加重了值班人員的工作量，甚至容易發(fā)生事故，存在很大的安全隱患。

為解決上述問題，本人從實際出發(fā)，在配電房安裝了一套自動控制系統(tǒng)，以實現配電房降溫自動化控制。結合溫度變化的特點，采用可編程控制器、傳感器、軸流風機等設備組成自動降溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用后，能準確及時地調節(jié)配電房內的溫度，保證配電設備安全、穩(wěn)定、經濟合理地運行，同時也減輕了值班人員的工作量，降低勞動強度。

2.改造原則

系統(tǒng)以保證安全為第一前提，選擇高可靠性、高安全性的自動化元器件，實現無人值班的自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)要依據溫度控制實現自動/手動起停風機操作。系統(tǒng)要實現手動/自動，運行/切除/備用等控制模式，在自動控制方式下，能自動依據風機運行/切除/備用狀態(tài)的選擇，實現風機啟停以及報警功能，并實時將數據傳回總控室。保留手動控制回路，能通過控制柜上的自復式控制開關實現各風機的手動啟/停操作。當自動控制系統(tǒng)全部失靈時或檢修時，能通過手動起停風機。

3.系統(tǒng)功能

在控制系統(tǒng)中，配電房溫度設置常溫、高溫和超高溫三種工況。在配電房設置溫度傳感器，當溫度達到指定溫度時，溫度傳感器輸出信號，再把數據傳到PLC以實現自動控制。

本系統(tǒng)采用兩臺軸流風機。系統(tǒng)控制具有自動、手動兩種工作方式。自動時，由PLC檢測溫度有關信號，自動完成各風機的啟動/停止控制，不需人工干預；手動方式為故障檢修和手動試車時使用（或自動控制系統(tǒng)故障退出時備用）。

（1）手動運行：手動狀態(tài)時，1#、2#風機分別通過啟動按鈕SB1、SB2進行手動運行，作為檢測風機及特殊情況下使用。

（2）自動運行：當配電房溫度沒有達到高溫，風機只作換氣使用。當配電房溫度達到高溫，使用一臺風機，當配電房溫度達到超高溫，使用兩臺風機。

4.系統(tǒng)設計

開發(fā)應用PLC 的設計任務分為硬件和軟件設計兩部分。

■4.1 硬件設計

（1）安排PLC 的輸入、輸出點；

I/O分配表見表1。

表1 I/O分配表

根據輸入信號及輸出信號的數量，經過初略計算，根據I/O點數，本系統(tǒng)可選三菱FX2N-32MR-001型可編程控制器。

（2）溫度傳感器選用模擬輸出的溫度傳感器。35度以下為常溫，35度～45度高溫，45度以上為超高溫。1#傳感器在溫度35度以下無輸出，溫度35度以上有輸出。1#傳感器在溫度45度以下無輸出，溫度45度以上有輸出。

（3）風機選用600W軸流風機，軸流風機又叫局部通風機，不同于一般的風機它的電機和風葉都在一個圓筒里，外形就是一個筒形，用于局部通風，安裝方便，通風換氣效果明顯，安全，可以接風筒把風送到指定的區(qū)域。降溫效果良好；單位能耗低，在倡導節(jié)能的今天尤為重要；通風時機易掌握，不易出現結露；不用單獨配備風機，方便靈活。

（4）系統(tǒng)硬件接線，系統(tǒng)硬件接線如圖1所示。

■4.2 軟件設計

主要包括:設計控制流程, 根據工藝要求先畫出工作循環(huán),如有必要再畫詳細的狀態(tài)流程圖;根據工作循環(huán)圖, 畫出虛擬的電路圖—繼電器梯形圖。按梯形圖編寫指令程序表，系統(tǒng)調試。根據設計要求, 對程序進行調試和修改, 必要時還可對硬件進行修改, 直到滿足要求。風機自動轉換，為了防止風機和電氣設備長期不用而導致設備受潮或出現其他故障而不能及時投入以至影響配電房設備安全。本系統(tǒng)程序設計風機自動輪換工作，控制程序將風機啟停次數及運行時間等參數自動記錄累計，系統(tǒng)根據這些運行參數按一定規(guī)律自動啟、停風機。使各風機及其電氣設備的使用率分布均勻，當風機在啟動或運行過程中出現故障時，系統(tǒng)自動停止故障風機、投入新的風機，實現風機自動轉換工作，同時系統(tǒng)自動發(fā)出報警，達到有故障早發(fā)現、早處理。

圖1 系統(tǒng)硬件接線圖

圖2 狀態(tài)流程圖

（1）系統(tǒng)的順序功能圖設計

本系統(tǒng)工作原理：配電房溫度沒有達到35度，風機只作換氣用。每30分啟動2分鐘，每一次啟動換機。溫度在35度～45度，一臺風機啟動，每小時換機動1次若。溫度在45度以上，兩臺風機同時啟動。

（2）控制系統(tǒng)的梯形圖設計

控制系統(tǒng)梯形圖如圖3。

（3）系統(tǒng)動作過程

①第一階段：按下啟動按鈕S1，X0 動合觸點閉合，繼電器M0得電，同時M0動合觸點閉合自鎖，并開始檢測溫度，當溫度在35度以下時X002得電，此時風機位于換氣狀態(tài)，1 #風機啟動并運行2分鐘后停止，28分鐘后2#風機啟動并運行2分鐘，28分鐘后再換1#風機啟動，如此循環(huán)以保證配電房空氣流通。

②第二階段：當溫度上升至35～45度時X003得電，Y000輸出，1#風機啟動，1小時后換2#機啟動。此時若溫度下降到35度以下X003失電，風機繼續(xù)運行10分鐘后進入第一階段運行。

③第三階段：若溫度繼續(xù)上升至超高溫X004得電，Y000輸出，Y001無輸出，兩臺風機同時運轉。時若溫度下降到高溫度X004失電風機繼續(xù)運行10分鐘后進入第二階段運行。

圖3 PLC控制系統(tǒng)的梯形圖

5.結束語

用PLC組成的本降溫系統(tǒng)，實現了配電房溫度的自動控制功能，自本系統(tǒng)投入使用以來，配電房溫度都在規(guī)定要求的范圍內，都沒有發(fā)生過由于配電房溫度過高而跳閘的故障，這說明改造是非常成功的。不但大大降低了故障率，而且節(jié)省人力，降低勞動強度，本人認為，采用PLC改造的系統(tǒng)降溫，能適應南方高溫氣候，適用范圍較廣，有很強的可操作性。

＊ [1]魏志精.可編程控制器應用基礎[M].電子工業(yè)出版社.2003.

＊ [2]周恩濤.可編程控制器原理及其在液壓系統(tǒng)中的應用[M].機械工業(yè)出版社．

＊ [3]梁耀光、余文烋.電工新技術教程.中國勞動社會保障出版社.2007