小型冷库PLC控制系统

黄学先

摘 要：本系统采用S7-200 CPU 224作为控制核心。利用PLC内部输入输出映像继电器实现软件编程控制，输入端与外部开关量信号的硬件连接，输出端与外部继电器和电磁阀，显示灯和报警信号连接，实现的是电气控制的小型冷库系统的控制功能；基于CPU224的输入输出点数有一定的局限性，此控制系统将显示灯部分只表示出了一组红绿灯指示工作与停止。用一个红灯表示故障；由于电气控制系统中的模拟量信号不能在软件中接受，故采用手动模拟；从控制系统软件中有过载保护，及报警响铃；此系统包括了梯形图、指令表、顺序功能图、工作流程图、输入输出点分配表、PLC外部接线图。

关键词：S7-200；CPU224；PLC；小型冷库系统；梯形图；顺序功能图

中图分类号： TB657.1：TP273 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）23-131-2

0 引言

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置[1]。PLC及其有关的外围设备都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计[2]。

本小型冷库PLC控制系统是按照PLC控制系统的设计基本原则，将电气控制的小型冷库控制系统用PLC控制系统设计出来，此系统用S7-200 CPU 224[3]作为控制核心，合理地进行了输入输出点数的分配，并用STEP 7-MicroWIN[1]设计出符合控制要求的梯形图，通过西门子PLC仿真软件仿真调试出指令表，并在此设计系统中包含了输入输出点分配表，顺序功能图，PLC外部接线图。

1 主电路系统设计

本小型冷库采用22kW压缩式制冷机一台，采用水冷式冷凝器，冷却水泵一台和玻璃钢冷却塔一座。水泵电动机功率为4kW，冷却塔风机电动机功率为1.1kW。主接线图中M1为冷却泵电动机，M2为冷却塔风机电动机，M3为压缩机电动机。三相交流电源经低压断路器QS引入，住为此主电路的总开关，三台电动机单向连续运转，分别由接触器KM1、KM2、KM3控制。热继电器FR1、FR2、FR3分别对三台电动机做过载保护，熔断器FU1、FU2、FU3分别对三台电动机做短路保护。根据此控制要求，设计出此小型冷库控制系统电气控制主接线图见图1，根据分析可知在此主电路系统中需要PLC输入点7个。输出点3个。

2 控制电路系统设计

①按下M1的启动按钮SB2，接通KM1和KA1的线圈，线圈吸合并自锁，M1启动运转。②按下M1的启动按钮SB2，接通KM1和KA1的线圈，线圈吸合并自锁，M1启动运转。

③为保护压缩机开机后，不会因为冷凝器散热条件不好，导致制冷剂温度计相应的压力过高而造成故障，制冷机组开车顺序必须先启动冷却泵和冷却塔风机，然后才能启动压缩机。同理，若冷却泵和风机停止工作时，压缩机也应该停止。此要求的实现方法是激昂冷却泵电动机中间继电器KA1、风机电动机中间继电器KA2的敞开出头串接在压缩机电动机接触器KM3线圈的电路中，从而实现顺序连锁保护。④压缩机气动控制回路为1→SA手动→FR3→KP→KA3→KA1→KA2→KM3线圈→0，KM3线圈吸合，压缩机电动机M3启动运转制冷。冷酷温度降为预选上限温度，上限温控中间继电器KA4线圈通电并自锁，SA处于自动档，库温继续下降，直到预设下限温度，显现温控中间继电器KA5线圈通电吸合，KA4线圈断电释放，KM3线圈断电，压缩机停止运行，随着制冷机的停止，库温升高，达到设定上限温度，温度控制器降温空上限继电器KA4线圈通电吸合，重复温控过程，使温度在上限与下限温度之间，满足冷藏需要。⑤由上述的控制要求知道在此控制电路系统的PLC设计中需要输入点8个。

3 信号电路系统设计

由控制变压器供出6.3V信号电压，供给3个红色指示灯、3个绿色指示灯分别指示冷却泵、冷却塔风机与压缩机的停止与正常工作，1个只是压力故障指示灯。由此可知道此信号电路系统的PLC设计中需要输出点7个[4]。

4 输入输出点分配

输入输出点分配表见表1。

5 梯形图设计

①压力继电器动作的开关在此系统中采用按钮控制模拟压力继电器的压力是否达到整定值，将按钮按下表示达到。在此使用的是按钮SB7，PLC中的输入点为I1.3，Network 1中表示刀开关控制总电路在Network 7中对压缩机吸排气压力正常模拟，同时Network 8报警响铃。Network 12表示压力故障指示。Network 10冷却泵正常工作指示，Network 11冷却泵停止工作指示。②上限温度与下限温度的达到与否通过按钮控制模拟其状态，按下相应按钮表示达到上限温度或下限温度。在此采用按钮SB5、SB6来分别表示达到上限温度和下限温度，在Network4中进行达到上限温度模拟，在Network 5中进行达到下限温度模拟。PLC中的输入点为I1.1和I1.2。按下I1.1表示达到上限温度，M0.3的常闭触点断开使Q0.2断开，压缩机停转，同时M0.3的常开触点闭合，为接通M0.4做准备，压缩机停转，制冷结束，库温升高，按下I1.2模拟达到下限温度，接通M0.4，同时通电延时型定时器T37接通开始计时，设定时间为10S，10S后，T37的常开触点闭合，M0.4的常闭触点使MO.3断开，M0.3的常闭触点使Q0.2接通，压缩机重新开始运转。直到下一次模拟达到上限温度，重复上述温控过程，使Q0.2重复运行，达到库温在上限温度和下限温度之间。

参 考 文 献

[1] 林小峰.可编程控制器原理及应用[M].北京：高等教育出版社，1994.

[2] 田瑞庭.可编程控制器应用技术[M].北京：机械工业出版社，1994.

[3] 张万忠.可编程控制器应用技术[M].北京：化学工业出版社，2001.12.

[4] 于庆广.可编程控制器原理及系统设计[M].北京：清华大学出版社，2004.