基于西门子S7_200系列PLC的除湿机控制系统设计

基于西门子S7-200系列PLC 的除湿机控制系统设计
罗锋华,万 皓 (江西现代职业技术学院,330095)
摘要:采用西门子S7-200PLC 为主控制器,配以人机界面TD400C 和通信模块EM 277,设计了某除湿机控制系统。

温度、湿度的采集采用频率输出方式的传感器/变送器,将频率信号接入PLC 集成的高速脉冲输入口,通过定时计数从而得到采样值。

控制指令可以从数字输入接口、TD400C 或上层计算机获得;系统运行状态也可通过数字输出接口在TD 400C 上显示或传送至上层计算机。

关键词:PLC ;人机界面;通信模块;高速计数器;除湿机
中图分类号:TM 571.6+1 文献标识码:B 文章编号:1004-0420(2011)01-0035-02
采用S7-200PLC 对某除湿机进行控制,根据文本显示器TD400C 按键、按钮、上位机指令、湿度、蒸发器翅片温度等,实现除湿机各功能控制。

1 控制要求
某除湿机制冷系统主要电器:压缩机1台,1.21k W,5.6A,1ph /50H z/220V AC ;风机1台,50W,0.7A,1ph /50H z/220V AC ;温湿度传感器及翅片温度传感器。

另有停机按钮、开机按钮、压缩机运行指示灯、风机运行指示灯、水泵运行指示灯、压缩机故障指示灯、风机运行故障指示灯等。

部分变量作如下定义:安装在进风口的温湿度传感器符号为t h ,其测得的温度为 进风温度 ,符号为t ;
其测得的湿度为 进风湿度 ,符号为h ;安装在蒸发器翅片中的温度传感器符号为t c ,其测得的温度为 翅片温度 ,符号为T c ;进风湿度设定值符号为H ,湿度差值设定符号为 H 。

除湿:按 除湿 键,风机得电,风机运行指示灯亮,系统进入 升温除湿,自动/待机 状态;若h H + H ,延时3m i n ,压缩机得电,压缩机运行指示灯亮;当h H - H ,压缩机断电,压缩机运行指示灯灭,系统回到 自动/待机 状态。

该状态功能如图1
所示。

图1 升温除湿,自动/待机 状态示意图
通风:按 通风 键,风机得电运行,风机运行指示灯亮。

停机:按 停机 键,风机、压缩机等断电停止,相应运行指示灯灭。

机组采用化霜控制:在压缩机得电状态下,压缩机连续运行40m i n 以上,T c <-4 时,进入化霜程序,即化霜运行指示灯亮、压缩机断电,风机继续得电运行;当化霜时间达到8m i n 或T c >4 时,退出化霜程序,系统回到除湿自动状态。

除湿机可以单机运行,具有故障判断功能,可以与同级除湿机和上层计算机进行通信。

2 硬件设计
采用西门子S7-200PLC 作为主控制器,CPU 224CN AC /DC /RLY 型,加E M277模块的Profi b us 通讯接口与其它除湿机或上层计算机通信,采用TD400C 文本显示器进行本机设定、显示等。

采用如下传感器/变送器:温湿度传感器th 1只,频率信号输出,0V ~24V DC ,温度t :-10 ~50 ,100H z~700H z ;湿度h :10%~100%,100H z~1000H z ;化霜温度传感器1只,频率信号输出,0V ~24V DC ,温度t c :-10 ~50 ,100H z~700H z ;压缩机、风机的通断采用PLC
的继电器输出点控制交流接触器实现。

控制系统组成框图如图2
所示。

图2 系统组成框图
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3 软件策略
软件采用模块化编程,主程序中调用各子程序,上电执行一次初始化子程序,然后扫描开关量输入,进行功能切换,分别调用 除湿 、 通风 、 化霜 、 停机 、 故障判断 、 文本显示 、 通信 等子程序。

软件控制流程图如图3
所示。

图3 软件控制流程图
在数据采集中,将三个传感器/变送器频率信号分
别输入到PLC 的三个高速脉冲输入H SC0、H SC3、H SC4进行计数,采用T32定时30s 中断(中断事件号21,时基1m s ,最大定时时间32.767s),中断服务子程序中将三个计数值读出并清除计数、重新开始计数。

由于本系统采集信号实时性要求不高,且湿度传感器采用电容式,灵敏度高但测量噪声较大,采用每30s 计数信号频率的方法,可以一定程度上减小测量噪声,减小测量量化误差,避免压缩机频繁起动。

各功能程序根据控制要求不难编写。

人机界面采用TD400C 文本显示器进行除湿机本地设定、显示等,可以用于单机调试及故障查找,分为3个功能:状态显示、参数设定和报警。

通信子程序可以根据整个监控系统要求的通信数据量、通信速率等配合通信伙伴程序而编写。

4 结束语
本系统采用PLC 对除湿机进行控制,具有运行可靠、编程灵活、线路简单等优点。

除了通常的单机控制外,文本显示器TD400C 的应用,使得本地控制与显示
更加方便灵活,扩展E M 277模块增加了通信功能,可
以方便地进行多台除湿机的远程监控。

比之通常单片机控制,系统的可靠性、抗干扰性、通信功能、HM I 等有了很大提高,具有一定的应用价值。

经现场使用,各项功能均符合控制要求,集成到PROFI BUS 现场总线控制系统中运行正常。

参考文献:
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京:电子工业出版社,2009.
[2] 王 芹,等.可编程控制器技术及应用(西门子S7-200
系列)[M ].天津:天津大学出版社,2008.
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生产线上的应用[J].微计算机信息,2007,23(1-1):106-108.
[4] 胡佳丽,闫宝瑞,等.S7-200PLC 在伺服电机位置控制
中的应用[J].自动化仪表,2009,(12):38-41.[5] 赵鹏飞,张保成.S7-200PLC 人机界面的设计与实现
[J].机械工程与自动化,2009,(04):135-136.收稿日期:2010-10-28
作者简介:罗锋华(1979-),男,讲师,主要从事电子类课程教学与智能控制技术研究。

(上接第34页)并且由于M 0.0的位一直为1,T 37马上又接通开始计时,开始下一个循环周期。

按下SB 3,I 0.7的位变为0,M 0.0复位,M 0.0当前位变为0,使T37、T38、T 39、T40、Q0.1、Q0.2都复位,当前位变为0,循环停止,电动机停止运转。

45s 、60s 挡与30s 挡的工作过程相同,不再多述。

3 结束语
用PLC 和变频器结合控制实现了辊床原继电控制的同样功能。

而且对辊床性能有所改进,在生产中故障少,能更好的适应生产需要,生产效率和产品质量都能得到保障。

还消除了继电控制时接触器频繁启动的噪音,优化了工作环境。

参考文献:
[1] 廖常初.PLC 编程及应用(第3版)[M ].北京:机械工
业出版社,2008.
[2] 张燕宾.SP WM 变频调速应用技术[M ].北京:机械工业
出版社,2005.
收稿日期:2010-10-27
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