西门子Ｓ７－２００ＰＬＣ在风冷恒温恒湿机上的应用

马桂凤

恒温恒湿机是在对温湿度要求较高的场合中发展起来的空气调节器。如在电子产品生产车间的环境中温湿度的变化、空气质量的好坏直接影响到生产设备的使用寿命与产品质量。为了保证较高生产效率,对供风设备的设计、制造要求有更高的精度。选用S7-200PLC作为恒温恒湿机的主控单元,完成机组的试制工作,控制系统精度:温度≤1 ℃,湿度≤5%。

1 控制系统的硬件配置

机组是双压机控制系统,2台压机和2台冷凝风机,1台送风机,2段电加热器,1个比例控制加湿器。经过多种选型方案比较,选用西门子S7-200PLC作为主控单元,结合适当的电气系统设计,完全能够满足机组当时和以后系统软件升级的要求,硬件配置:主机模块CPU226(继电器型),模拟量模块EM235,人机界面HITECH PSW6600S-S,开关电源各一只,加湿器控制板一套。

2 输入和输出点的配置

2.1 输入点I0.0 送风机过载;I0.1 送风机过热;I0.2 滤网气流开关;I0.3 远程开关;I0.4 1#冷凝风机过载;I0.5 1#冷凝风机过热;I0.6 1#压机过载;I0.7 1#压机过热;I1.0 1#压机高压;I1.1 1#压机低压;I1.2 2#冷凝风机过载;I1.3 2#冷凝风机过热;I1.4 2#压机过载;I1.5 2#压机高压;I1.6 2#压机低压;I1.7 加热器过热;I2.0 加湿器故障。

2.2 输出点Q0.0 机组故障;Q0.1 送风机;Q0.2 1#冷凝风机;Q0.3 1#压机;Q0.4 2#冷凝风机;Q0.5 2#压机;Q0.6 1#电加热;Q0.7 2#电加热;AQW0 加湿器控制信号0～10 V电压。

3 系统控制要求

3.1 系统控制要求1)根据被控房间(即回风)的温湿度与设定的温湿度及要求的温湿度精度进行制冷、加热、加湿、除湿控制。为了解决温度和湿度之间的矛盾,采用温度优先的控制原则,即保证温度先达到设定温度后,再考虑除湿过程的启动。除湿过程中,若温度偏离设定温度,则开电加热进行分组补偿。通过这样的控制,使房间温湿度恒定在设定值附近。2)具有故障检测与报警功能,能查询当前故障和历史故障记录。3)具有现场/远程控制选择、定时控制功能,能自动开关机组。4)根据实际运行时数,2台压机具有轮值功能。5)系统和压机的保护功能齐全。

3.2 触摸屏HITECH要求能查看系统输入/输出点状态;能查看当前报警和历史报警;显示实际的回风温度、湿度值;对温湿度、时间等参数能进行设定;能启动/停止机组运行,并能进行定时设定。

4 程序设计及主要功能

4.1 程序设计1)系统按照功能设计为主程序及5个子程序。2)主程序由初始化、机组启动、机组停机、压机依运转时数确定启动顺序以及实时处理子程序组成。3)子程序包括温度和湿度的采样及模拟量计算、1#压机控制、2#压机控制、故障报警处理、定时控制、湿度控制。

4.2 主要功能1)空调用户可通过人机界面设定房间温度和湿度,查看机组实际运行状态,包括压机、加热器和加湿器的运行状态等。2)维修人员可通过人机界面查看输入/输出点的实际状态。3)通过EM235实时监测实际的温湿度,显示在人机界面上。4)程序根据房间的实际温湿度与湿度设定值比较,通过计算决定系统是制冷、除湿、加湿和加热。根据2台压机的运行时数决定哪台压机先启动,哪台压机停机。5)保护功能:程序适时监测各保护点的输入状态,送风机过热和过载保护异常时,停止机组运行;冷凝风机过载和过热异常时,对应的压机和冷凝风机停止运行;压机的高低压、过载过热异常时,相应的压机停止运行;电源异常时停止机组运行;压机再次启动时,具有防频繁启动功能,程序适时监测压机的停机时间,与设定时间比较,时间到后才允许压机再次启动。6)定时功能:适时监测定时选择键的有效性,并监测时间是否到达用户设定时间,控制机组的自动启动和停机,各种保护功能同样有效。

5 总结

机组的主要控制对象是客户房间的空气温湿度,要求实现高精度的自动调节,以便达到客户设定的温湿度目标值。另外,系统还要处理较多的控制参数设定及合理范围限制,显示输入/输出状态和机组运行状态、报警信息。要完成这样的调控要求,不仅要求PLC本身功能强大,还需要设计人员进行复杂的PLC编程和系统硬件设计。从机组体积上考虑,要求控制系统具有较小的体积;还要保证高性能的前提下,要尽量降低系统的总的成本。选择西门子CPU226和台湾HITECH人机界面,不但满足系统控制要求,而且性价比比较高。机组达到控制精度要求,并且运行稳定可靠,获得用户的好评。缺点是由于压机是定频压机,负荷的大小不能调整;电加热是分段控制,同样不能无级调节,控制精度不能做到更高。■

(作者单位:山东格瑞德中兴空调有限公司)