基于西门子PLC实现风管阀门集中控制

薛权 杨诗

摘要：本文介绍了一项基于西门子PLC的风管阀门集中控制技术，有助于控制控制阀的特性和开/关状态。使用监控和数据采集（SCADA）开发了图形用户界面，并且使用可编程逻辑控制（PLC）完成了控制系统的编程。该系统清楚地说明了三种阀门的打开和关闭方式。系统的用户需要提供输入参数，以便有效地控制阀门。该系统高效且具有成本效益，因为接口数字系统和PLC可以控制许多后续阀门。

关键词：PLC;风管阀门;集中控制;西门子

1. 阀门和阀门执行器的类别

1.1区域阀和阀门执行器

西门子599系列区域阀的管路尺寸范围为1/2至1（Cv范围1.0至7.0），可对风机盘管，设备通风机和其他需要开/关，浮动或调节控制的应用提供有效的控制。区域阀门系列提供超过190个独特的阀体和275个独特的执行器，具有双向和三向选项，可提供无限组合，并能够在几秒钟内轻松拆卸执行器进行维护或调整。

1.2球阀和阀门执行器

西门子599系列球阀的管路尺寸范围为1/2至2（Cv范围为0.4至250），可控制热水或冷水以及对流器，风机盘管，单元空调，辐射中高达50%的乙二醇溶液和再加热线圈。球阀由阀体和可旋转球组成，以控制流量。端口或孔是穿过球中心的圆柱形流动通道，并且当转动四分之一时，流动停止。全口径或全口径球阀的端口等于管道直径，并且对流量的限制很小或没有限制，以便在不衰减时允许清管。减径口或减径球阀的端口小于管道，以吸收少量压降。

1.3截止阀和阀门执行器

Powermite 599系列截止阀的管路尺寸范围为1/2至1（Cv范围为0.4至10），为应用提供了更多选择，采用直接耦合技术，无需工具即可连接阀体和执行器。截止阀满足ANSI 125和ANSI 250应用的要求。采用青铜或不锈钢装饰，并配有弹簧复位，非弹簧复位或电子故障安全执行器，截止阀非常适合HVAC设备，如空气处理单元，终端设备和具有主要和氢气的水力系统，水或蒸汽的二次循环。

2. 西门子PLC风管阀门集中控制系统

PLC（可编程逻辑控制器）是一种工业计算机控制系统，可以实现比线性执行器更精确的控制。通过Arduino微控制器、电机控制、屏蔽、传感器和附件，可以实现任何类型的高级运动控制选项，例如为设备创建定时器、例程或计数器。与大多数设计为具有一个输入和输出的控制系统不同，PLC设计为允许多个输入和输出布置以及对冲击和振动的强抵抗力。

西门子的每个SIMATIC PLC控制系统都能为机电一体化任务提供顶级性能，灵活性和功能。SIMATIC TDC是多处理器自动化系统，适用于驱动，控制和技术任务，具有大批量和短循环时间。

2.1 PLC控制系统的配置和调试

SIMATIC TDC PLC控制系统可使用STEP 7，工程工具CFC和SFC以及D7-SYS块库自由配置。它包含可自由组合的功能块，从简单的数学或逻辑运算到所有线性轴和旋转轴的运动控制。增强型应用模块FM 458-1 DP结合了强大的算术运算能力，高处理速度，高精度和灵活性。即使在极高的吞吐率下，这些具有普遍解决各种处理任务所需的功能。

2.2多处理器控制系统

SIMATIC PLC在一个平台上以最大数量的框架和最短的周期时间解决了复杂的驱动，控制和技术任务。该系统特别适用于过程，能源和驱动技术中的大型工厂，用于制造拉丝设备，拉伸矫直机，弯曲和矫直机，压力机，圆弧型设备，轧机，镦锻设备，剪切和卷绕機

SIMATIC PLC强大的处理器模块允许在短周期时间内处理最大数量框架，最低可达100μs。该系统还具有可扩展性量身定制的硬件配置，安装适当数量的处理器模块以进行同步处理器操作，实现整个机架的同步耦合。自动化系统可以在很大范围内进行模块化扩展。使用SIMATIC标准语言CFC和SFC以及广泛的功能块库，可以高效地执行复杂控制结构的工程设计。通过基于ANSI C代码创建自己的用户库，用户可以获得最大的灵活性。

SIMATIC PLC是一个模块化多处理器系统，由一个或多个子架组成。子架（VMEbus标准）配有处理器，外围设备和通信模块。对于与其他自动化组件的连接，SIMATIC PLC支持通信标准。

2.3高端应用模块FM 458-1 DP

在SIMATIC S7-400中，增强型应用模块FM 458-1 DP正在设定新标准。该智能模块结合了强大的算术运算能力，高处理速度，高精度和灵活性。即使在极高的吞吐率下，这些也是普遍解决各种处理任务所需的功能这意味着在实施复杂的PLC、运动控制和处理任务方面，系统具有更大的灵活性和经济可行性。

通过FM 458-1 DP上的PROFIBUS DP接口进行通信。这提供了以下特征：恒定总线循环时间，即PROFIBUS DP循环始终精确相同的长度;等时，即CPU，I / O和用户程序与PROFIBUS周期同步;从站到从站通信，即配置的从站可以直接相互交换数据，而无需在FM 458-1 DP上进行任何其他配置工作;路由能力，即通过一个接口访问所有节点，例如，MPI（多点接口）或PROFIBUS DP以及可选的工业以太网;通过高速光纤SIMOLINK连接，每个环上最多可连接100个SIMOVERT Masterdrives系列或SIMOREG系列驱动器。

2.4 PLC控制器的软件

使用PLC，用户可以依赖集成的工程环境。高效的软件在机器或工厂的整个生命周期内为用户提供支持，包括从规划和设计到配置和编程的各个阶段。凭借其集成功能和协调的接口，PLC软件可在整个工程过程中实现高度的数据一致性。

西门子为各种自动化要求提供合适的控制器。SIMATIC系列控制器包括基本，高级，分布式和软件控制器，可提供可扩展性和功能集成。全集成自动化门户（TIA Portal）中的工程设计可为每种应用找到最佳的自动化解决方案。

使用PLC STEP 7（TIA Portal），用户可以配置，编程，测试和诊断每一代的基本，高级和分布式控制器，无论是基于PLC还是基于PC括。凭借其广泛的易用功能，STEP 7软件显着提高了所有自动化任务的效率。无论是配置硬件、建立通信、编程、测试、调试和服务、文档和归档，还是操作或诊断功能，该软件都在其领域中树立了基准。

3. 结语

基于西门子PLC的风管阀门集中控制系统具有稳定性高、数据处理能力强、效率高等优点，在实际应用过程中可以显著提升阀门控制的自动化水平，降低故障发生率。

参考文献

[1]吴中俊，黄永红.可编程序控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2014（09）：86-88.

[2]胡敏.深人浅出西门子S7-300 PLC[M]北京：北京航空航天大学出版社，2017.

（作者单位：南京中电自动化有限公司）