基于西門子PLC實現風管閥門集中控制

薛權 楊詩

摘要：本文介紹了一項基于西門子PLC的風管閥門集中控制技術，有助于控制控制閥的特性和開/關狀態。使用監控和數據采集（SCADA）開發了圖形用戶界面，并且使用可編程邏輯控制（PLC）完成了控制系統的編程。該系統清楚地說明了三種閥門的打開和關閉方式。系統的用戶需要提供輸入參數，以便有效地控制閥門。該系統高效且具有成本效益，因為接口數字系統和PLC可以控制許多后續閥門。

關鍵詞：PLC;風管閥門;集中控制;西門子

1. 閥門和閥門執行器的類別

1.1區域閥和閥門執行器

西門子599系列區域閥的管路尺寸范圍為1/2至1（Cv范圍1.0至7.0），可對風機盤管，設備通風機和其他需要開/關，浮動或調節控制的應用提供有效的控制。區域閥門系列提供超過190個獨特的閥體和275個獨特的執行器，具有雙向和三向選項，可提供無限組合，并能夠在幾秒鐘內輕松拆卸執行器進行維護或調整。

1.2球閥和閥門執行器

西門子599系列球閥的管路尺寸范圍為1/2至2（Cv范圍為0.4至250），可控制熱水或冷水以及對流器，風機盤管，單元空調，輻射中高達50%的乙二醇溶液和再加熱線圈。球閥由閥體和可旋轉球組成，以控制流量。端口或孔是穿過球中心的圓柱形流動通道，并且當轉動四分之一時，流動停止。全口徑或全口徑球閥的端口等于管道直徑，并且對流量的限制很小或沒有限制，以便在不衰減時允許清管。減徑口或減徑球閥的端口小于管道，以吸收少量壓降。

1.3截止閥和閥門執行器

Powermite 599系列截止閥的管路尺寸范圍為1/2至1（Cv范圍為0.4至10），為應用提供了更多選擇，采用直接耦合技術，無需工具即可連接閥體和執行器。截止閥滿足ANSI 125和ANSI 250應用的要求。采用青銅或不銹鋼裝飾，并配有彈簧復位，非彈簧復位或電子故障安全執行器，截止閥非常適合HVAC設備，如空氣處理單元，終端設備和具有主要和氫氣的水力系統，水或蒸汽的二次循環。

2. 西門子PLC風管閥門集中控制系統

PLC（可編程邏輯控制器）是一種工業計算機控制系統，可以實現比線性執行器更精確的控制。通過Arduino微控制器、電機控制、屏蔽、傳感器和附件，可以實現任何類型的高級運動控制選項，例如為設備創建定時器、例程或計數器。與大多數設計為具有一個輸入和輸出的控制系統不同，PLC設計為允許多個輸入和輸出布置以及對沖擊和振動的強抵抗力。

西門子的每個SIMATIC PLC控制系統都能為機電一體化任務提供頂級性能，靈活性和功能。SIMATIC TDC是多處理器自動化系統，適用于驅動，控制和技術任務，具有大批量和短循環時間。

2.1 PLC控制系統的配置和調試

SIMATIC TDC PLC控制系統可使用STEP 7，工程工具CFC和SFC以及D7-SYS塊庫自由配置。它包含可自由組合的功能塊，從簡單的數學或邏輯運算到所有線性軸和旋轉軸的運動控制。增強型應用模塊FM 458-1 DP結合了強大的算術運算能力，高處理速度，高精度和靈活性。即使在極高的吞吐率下，這些具有普遍解決各種處理任務所需的功能。

2.2多處理器控制系統

SIMATIC PLC在一個平臺上以最大數量的框架和最短的周期時間解決了復雜的驅動，控制和技術任務。該系統特別適用于過程，能源和驅動技術中的大型工廠，用于制造拉絲設備，拉伸矯直機，彎曲和矯直機，壓力機，圓弧型設備，軋機，鐓鍛設備，剪切和卷繞機

SIMATIC PLC強大的處理器模塊允許在短周期時間內處理最大數量框架，最低可達100μs。該系統還具有可擴展性量身定制的硬件配置，安裝適當數量的處理器模塊以進行同步處理器操作，實現整個機架的同步耦合。自動化系統可以在很大范圍內進行模塊化擴展。使用SIMATIC標準語言CFC和SFC以及廣泛的功能塊庫，可以高效地執行復雜控制結構的工程設計。通過基于ANSI C代碼創建自己的用戶庫，用戶可以獲得最大的靈活性。

SIMATIC PLC是一個模塊化多處理器系統，由一個或多個子架組成。子架（VMEbus標準）配有處理器，外圍設備和通信模塊。對于與其他自動化組件的連接，SIMATIC PLC支持通信標準。

2.3高端應用模塊FM 458-1 DP

在SIMATIC S7-400中，增強型應用模塊FM 458-1 DP正在設定新標準。該智能模塊結合了強大的算術運算能力，高處理速度，高精度和靈活性。即使在極高的吞吐率下，這些也是普遍解決各種處理任務所需的功能這意味著在實施復雜的PLC、運動控制和處理任務方面，系統具有更大的靈活性和經濟可行性。

通過FM 458-1 DP上的PROFIBUS DP接口進行通信。這提供了以下特征：恒定總線循環時間，即PROFIBUS DP循環始終精確相同的長度;等時，即CPU，I / O和用戶程序與PROFIBUS周期同步;從站到從站通信，即配置的從站可以直接相互交換數據，而無需在FM 458-1 DP上進行任何其他配置工作;路由能力，即通過一個接口訪問所有節點，例如，MPI（多點接口）或PROFIBUS DP以及可選的工業以太網;通過高速光纖SIMOLINK連接，每個環上最多可連接100個SIMOVERT Masterdrives系列或SIMOREG系列驅動器。

2.4 PLC控制器的軟件

使用PLC，用戶可以依賴集成的工程環境。高效的軟件在機器或工廠的整個生命周期內為用戶提供支持，包括從規劃和設計到配置和編程的各個階段。憑借其集成功能和協調的接口，PLC軟件可在整個工程過程中實現高度的數據一致性。

西門子為各種自動化要求提供合適的控制器。SIMATIC系列控制器包括基本，高級，分布式和軟件控制器，可提供可擴展性和功能集成。全集成自動化門戶（TIA Portal）中的工程設計可為每種應用找到最佳的自動化解決方案。

使用PLC STEP 7（TIA Portal），用戶可以配置，編程，測試和診斷每一代的基本，高級和分布式控制器，無論是基于PLC還是基于PC括。憑借其廣泛的易用功能，STEP 7軟件顯著提高了所有自動化任務的效率。無論是配置硬件、建立通信、編程、測試、調試和服務、文檔和歸檔，還是操作或診斷功能，該軟件都在其領域中樹立了基準。

3. 結語

基于西門子PLC的風管閥門集中控制系統具有穩定性高、數據處理能力強、效率高等優點，在實際應用過程中可以顯著提升閥門控制的自動化水平，降低故障發生率。

參考文獻

[1]吳中俊，黃永紅.可編程序控制器原理及應用[M].北京：機械工業出版社，2014（09）：86-88.

[2]胡敏.深人淺出西門子S7-300 PLC[M]北京：北京航空航天大學出版社，2017.

（作者單位：南京中電自動化有限公司）