哈尔滨西门子模块代理商DP电缆供应商

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1 概述
1.1 引言
    随着我国经济的不断发展，社会高度信息化，新的高科技技术不断应用到各个方面中，使得智能化已成为一种发展的必然趋势。智能化也往往是从设备自动化系统开始。本文主要根据个人工作经验就一台水冷螺杆机组来阐述PLC控制设计与智能化空调系统的关系。

1.2 PLC原理及应用
    空调冷冻系统的控制有3种控制方式：早期的继电器控制系统、直接数字式控制器DDC以及PLC（可编程序控制器）控制系统。继电器控制系统由于故障率高，系统复杂，功耗高等明显的缺点已逐渐被人们所淘汰，直接数字式控制器DDC虽然在智能化方面有了很大的发展。但由于DDC其本身的抗干扰能力问题和分级分步式结构的局限性而限制了其应用范围。相反，PLC控制系统以其运行、使用与维护均很方便，抗干扰能力强，适合新型高速网络结构这些显著的优点使其逐步得到广泛的应用。
    可编程控制器是计算机家族中的一员。于上个世纪中后叶被发明后，在机床、各种流水线的输送机械、发电、化工、电子等行业工艺设备的电气控制方面得到了广泛的应用，早期的可编程控制器被称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）, 即简称为PLC。

PLC具有功能强大、使用、维修简便等许多优点。对于传统的继电器电路来说，它难以实现复杂逻辑功能的和数字式控制，而且要实现一定规模的逻辑控制功能不仅设计繁琐，难以实现升级，并易发故障，维修复杂，现在已被大中型设备的控制系统所抛弃。而PLC正被广泛的应用并且已逐步取代了继电器电路的逻辑控制。随着科学技术不断的飞跃发展，PLC也不断得到完善和强大，同时它的功能也大大过了逻辑控制的范围，如联网通信功能和自诊断功能等。因此今天这种装置被我们称作可编程控制器，不过我们还是习惯简称这种装置为PLC。
2 PLC的体系结构
PLC结构图
PLC实质上是一种被于工业控制的计算机，其硬件结构和微机是基本一致的。如图1所示：
 
图1 PLC硬件的基本结构

PLC主要是模块式的，包含CPU模块、I/O模块等，PLC一端接传感器，另一端接执行器，从传感器得到的数据经PLC读、运算等处理下达给执行器，执行器动作。PLC相当于继电器的作用，其好处是性高，自动化程度高、可进行网络化等。
3 PLC控制系统主要功能与特点
3.1 PLC控制系统功能说明
    在空调系统上PLC系统有如下功能：

◆ 数据显示功能
    显示机组的运行参数，包括冷水出口温度、冷水入口温度、冷却水出口温度、冷却水入口温度、蒸汽压力、蒸汽阀门开度，以及溶液泵、冷剂泵等所有屏蔽泵的运行状态和各种故障报警的详细信息。 历史数据的存储及检索功能 对重要的数据进行在线存储，数据的存储时间长为10年。可以通过历史报表或者历史趋势曲线的方式检索历史数据。
◆ 控制功能
    根据设定的参数，并考虑经验运行数据，PLC应用反馈数据 （如室内温度等）进行PID调节，以保证运行参数满足系统要求。控制系统有三种运行方式：就地手动、软手动和自动。就地手动就是通过就地手动操作设备对机组进行控制，软手动是通过PLC对机组进行手动控制，自动则是根据编好的控制程序自动控制相关设备的启、停及调节量。采用程序控制方式，杜绝冷剂污染，有效便捷地实现冷水、冷却水的变频控制。通过有效合理地开、停控制，达到启动速度快、停机时间短的目的，即能节省能耗，还能避免结晶，从而提高空调系统的性和经济性。
◆ 连锁与保护功能
    各机组相关设备的启、停具有一定的连锁关系和时间顺序，该功能由PLC的连锁程序完成。同时，为保证机组的运行，对相关参数采取了一定的保护措施，如冷水、冷却水与机组的连锁控制、冷却水系统与冷却塔的连锁控制等。

3.2 系统特点
◆ 灵活性
    本控制系统选用可利用公司的小型一体化PLC代替传统空调主机控制系统中的单片机，较大程度地提高了系统配置及控制的灵活性，能好地满足不同用户的不同需求。同时，明显缩短了程序开发周期。
◆ 高性

PLC控制能够在恶劣的环境中长期、无故障运行，并且易接线、易维护、隔离性好、抗腐蚀能力强，能适应较宽的温度变化范围，平均无故障时间间隔（MTBF）大于15年。
◆ 强大的功能
    现代的PLC的编程语言遵从易学、易懂、易用的标准。除了具备传统PLC助记符和梯形图编程功能外，还具有结构化语言和顺序功能图编程功能。PLC提供各种功能模块，包括各种通讯功能选择、通讯参数设置，以及可以具体到某年、某月、某日、某个时刻的多种定时器和长定时器等，方便了各种功能的实现，有利于缩短开发周期和节省程序容量。

4 控制方法
    对于冷冻水系统，其出水温度取决于蒸发器的设定值，而回水温度取决于蒸发器接收的热量，空调冷冻水出水温度与冷冻水的回水温度设计大温差为：5℃（比如：出水7℃，回水12℃），现采用在蒸发器出水管和回水管上装有检测其温度的变送器、PID温差调节器和变频器组成闭环控制系统，通过冷冻水温差（如：△T=5℃）控制，即可使冷冻水泵的转速相应于热负载的变化而变化。
    对于冷冻水系统，由于低温冷冻水的温度取决于冷却塔的工作情况，我们只需控制高温冷冻水（ 冷凝器出水）的温度，即可控制温差。现采用温差变送器、 PID 调节器和变频器组成闭环控制系统，冷凝器出水的温度控制在 T2 （ 如： 37℃），使冷却水泵的转速相应于热负载的变化而变化。
5 系统的设计和应用总结
    由于整个实验室正在逐步筹划和建设的过程中，许多设计还处于探讨之中，众多功能还未付诸实施。

    现在本文就系统改造实现情况作简单介绍：本文的系统调试应分为两步，设备电气控制系统调试和网络系统调试。我们就已完成的设备电气控制系统设计、调试及使用情况作一下说明：针对实验室的要求：要求电气系统运行稳定，感温度高，维护方便寿命长，并能联网进行管理。除此之外在实际使用中由于压缩机的启动方式采用星三角方式启动，属于硬启动，这种启动方式对接触器的质量要求比较严格，特别是对接触器的灭弧处理等要求很严格。通过我的使用经验，在这些方面ABB做的很好，而且ABB的接触器在换时比较方便，它的盖可以拆卸，换时不需要拆下接触器底座，直接卸下盖换线圈即可。
    当然此系统设计达到了使用要求，它不仅具备基本逻辑控制功能，还具有联网通信功能和管理功能等。另外相对与老的控制系统，它工作稳定、故障率低，并能进行系统自动报警，操作及维护十分简便，维修综合成本（待机时间等）大大降低。
6 结束语
    在智能化空调冷冻系统中，采用PLC控制系统是切实可行的，空调冷冻系统用PLC控制可以有效地保证其工作稳定、，便于维护，且性能价格比高。 同时以PLC为的高的监控系统实现了对空调主机的控制及两台主机之间的协调控制，具有、、经济、灵活等显著特点。

LGPLC自动控制系统
一、 系统组成： 电气控制中主要有七部分
１、 主控制系统
２、 自动供水部分
３、 自动反冲洗部分
４、 手动供水部分
５、 手动反冲洗部分
６、 显示部分
７、 气泵运行部分
二、 系统控制功能说明：整个系统由触摸屏、ＰＬＣ、低压电器、特殊模块、线材及附件等硬件组成；七台琴式操作台。
１、 主控制系统是整个除铁除锰自动控制系统的部分，安装在琴式操作台内，主要元器件是触摸屏、ＰＬＣ、低压电器等。主控系统的控制原理如下：可编程程序控制器ＰＬＣ从触摸屏、传感器、低压电器等元件采集开关量和模拟量的信号，经过编辑、运算、处理后分别输出信号到触摸屏、低压电器等器件。其中触摸屏用于向ＰＬＣ输入需要运行和显示整个系统的运行状态；ＰＬＣ还将输出的开关量输出至所有继电吕，然后经过继电器过度到１１个电磁阀等低压电器，控制一个总出水四个滤进、四个反冲洗、两个气泵的开关。
２、 在正常工作时，我们调到自动供水状态，控制系统由操作台控制启停，在自动供水时总进水四个滤进总出水全部打开。
３、 工作一段时间后需要自动反冲洗，将自动进行自动反冲洗状态；控制系统分为操作台控制启停和触摸屏控制其定时时间，在自动反冲洗时，总进水和一个反冲洗、三个滤进同时工作，反冲洗结束将自动恢复正常供水状态，依次循环。
４、 试过程中可以通过手动进行逐个调整，手动供水状态，控制系统直接由操作台的按钮对其控制调整，在手动供水时只能对总进水、四个滤进、总出水进行控制调整。
５、 在调整反冲洗时，把旋钮调到手动反冲洗状态，可以逐个调整，在调整反冲洗过程中也可以调整四个滤进、总进水、总出水，但必需按照要求进行手动反冲洗逐个实现。
６、 各个开关的状态时时都在触摸屏上显示，对其进行监视，可以在监视画面、显示画面上表现出来。在自动反冲洗时可以通过参数设置画面对定时反冲洗的时间进行设置。总进水的进水量可以从参数设置画面对其有四种状态的设置。两个气泵定时互换时间的设置。
７、 正常工作时，可以手动起动一个气泵，两个气泵进行定时交替工作，两气泵间的电磁阀常开，也可以同时起动两台气泵，但气泵间电磁阀关闭；自动供水状态下，自动起动一台气泵，两个气泵进行定时交替工作，两气泵间电磁阀常开，当反冲洗时自动启动两台气泵工作，两气泵间的电磁阀关闭实现其各自控制，定时时间可以从触摸屏的参数设置画面里进行设置。
三、 控制柜操作
1、面板上触摸屏操作控制：触摸屏由七个界面组成
a) 个界面是主画面：底部有二个触摸按钮，可以任意进入 其它二个界面。
b) 二个界面是监视画面：可以直观监视各个阀门的工作状态， （总进水、总出水、四个滤进、四个反冲洗、二个气泵）还有总进水量的大小，右上角的状态显示按钮可以进入状态显示画面。
c) 三个界面是状态显示画面：便于手动操作时监视直观， 有总进水、总出水、气泵1、气泵2、滤进1、滤进2、滤进3、滤进4、反冲洗1、反冲洗2、反冲洗3、反冲洗4，底部有两个触摸按钮可以分别进入参数设置1画面及切换画面。
d) 四个界面是参数设置1画面：在这里我们可以对反冲洗定时和反冲洗计数进行设置，这是对单个反冲洗进行定时计数；底部有两个触摸按钮可以分别进入参数设置2画面及切换画面。
e) 五个界面是参数设置2画面：自动定时里有气泵定时计数、总反冲洗定时计数、供水定时计数。在这里可以对气泵定时时间、总反冲洗定时时间、正常供水定时时间进行设置。底部有两个触摸按钮可以分别进入参数设置3画面及切换画面。
f) 六个界面是参数设置3画面：这里是对总进水开关量设置，在一路通的状态下是四分之一（1000），二路通是四分之二（2000），三路通是四分之三（3000），四路通是全开（4000），设置总进水可以调任意角度。底部有两个触摸按钮分别进入主画面和切换画面。
g) 七个界面是切换画面：界面有六个触摸按钮分别是：主画面、监视画面、状态画面、参数设置1画面、参数设置2画面、参数设置3画面。这个画面是可以任意进入其它几个画面。
2． 面板上按钮的操作控制
面板上有两个转换开关：一个是自动、空档、手动转换；另一个是供水、空档、反冲洗转换，不工作时都调到空档的位置；当工作时可以根据要求选择例如：（自动供水、自动反冲洗、手动供水、手动反冲洗）；另外还有总进水、总出水、四个滤进、四个反冲洗，还有两个气泵一个急停，这些都是在手动状态下进行调整，它们各自都对应一个状态指示灯，按下总进水，总进水灯亮，再按下总进水，总进水灯灭，都具有启动停止的功能。在自动状态下面板上按钮是不起作用的，只有气泵和急停有效。其余的只有在手动状态下可以操作。

   PLC的内部固化了一套系统软件，使得你开始能够进行初始化工作和对硬件的组态。PLC的启动设置、、中断设置、通讯设置、I/O模块地址识别都是在PLC的系统软件中进行的。

       每种PLC都有各自的编程软件作为应用程序的编程工具，常用的编程语言是梯形图语言，也有ST、IL和其它的语言。如何使用编程语言进行编程，这里就不细述了。

    但是，用一种编程语言编出十分优化的程序，则是工程师编程水平的体现。每一种PLC的编程语言都有自己的特色，指令的设计与编排思路都不一样。如果对一种PLC的指令十分熟悉，就可以编出十分简洁、优美、流畅的程序。例如，对于同样的一款PLC的同样一个程序的设计，如果编程工程师对指令不熟悉，编程技巧也差的话，需要1000条语句；但一个编程技巧高的工程师，可能只需要200条语句就可以实现同样的功能。程序的简洁不仅可以节约内存，出错的概率也会小很多，程序的执行速度也快很多，而且，今后对程序进行修改和升级也容易很多。

    所以，虽然说所有的PLC的梯形图逻辑都大同小异，一个工程师只要熟悉了一种PLC的编程，再学习二个的PLC就可以很快上手。但是，工程师在使用一个新的PLC的时候，还是应该仔细将新的PLC的编程手册认真看一遍，看看指令的特别之处，尤其是自己可能要用到的指令，并考虑如何利用这些特别的方式来优化自己的程序。

    各个PLC的编程语言的指令设计、界面设计都不一样，不存在孰优孰劣的问题，主要是风格不同。我们不能武断地说三菱PLC的编程语言不如西门子的STEP7，也不能说STEP7比ROCKWELL的RSLOGIX要好，所谓的好与不好，大部分是工程师形成的编程习惯与编程语言的设计风格是否适用的问题。

    现场常常需要对已经编好的程序进行修改。修改的原因可能是用户的需求变了，可能是发现了原来编程时的错误，或者是PLC运行时发生了电源中断，有些状态数据会丢失，如非保持的定时器会复位，输入映射区会刷新，输出映射区可能会清零，但状态文件的所有组态数据和偶然的事件如计数器的累计值会被保存。

    工程师在这个时候可能会需要对PLC进行编程，使某些内存可以恢复到缺省的状态。在程序不需要修改的时候，可以设计应用默认途径来重新启动，或者利用扫描位的功能。

    所有的智能I/O模块，包括模拟量I/O模块，在进入编程模式后或者电源中断后，都会丢失其组态数据，用户程序确认每次重新进入运行模式时，组态数据能够被重新写入智能I/O模块。

    在现场修改已经运行时常被忽略的一个问题是，工程师忘记将PLC切换到编程模式，虽然这个错误不难发现，但工程师在疏忽时，往往会误以为PLC发生了故障，因此耽误了许多时间。

    另外，在PLC进行程序下载时，许多PLC是不允许进行电源中断的，因为这时，旧的程序已经部分被改写，但新的程序又没有写完，因此，如果电源中断，会造成PLC无法运行，这时，可能需要对PLC的底层软件进行重新装入，而许多厂家是不允许在现场进行这个操作的。大部分新的PLC已经将用户程序与PLC的系统程序分开了，可以避免这个问题。