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7 0 洁净与空调技术 CC8 C 2 0 1 6年 P L C在博物馆展区空气监测中的应用 重庆中国三峡博物馆白鹤梁管理处 李隆田 摘要展 览场地是游客集聚的场地 ，空气质量好坏 ，对 游客 的身体健康息息相关 ，其危 害不容 忽视 ，运用现代智 能技术 ，改善展 区空气质量 ，提高综合控制能力，消除不利 因素。 关键词 空气监测 ；风机 自控 ；程序介绍 ；组态软件 T h e Ap pl i c a t i on o f PL C i n Ai r Mon i t or i n g i n Ex h i bi t i on Ar e a Li Lo n gt i a n Ab s t r a c t Th e e x h i b i t i o n a r e a wa s c r o wd e d b y v i s i t o r s ，wh o s e h e a l t h we r e a r r e c t e d b y i t s a i r q u a l i t y ． Fo r i mp r o ve me n t o f i t s a i r q u a l i ty, i n t e l l i g e n t t e c h n o l o g y wa s a p p l i e d f o r e n h a n c e me n t o f c o n t r o l c a p a b i l i ty a n d r e mo v a l o f a d v e r s e f a c t o r s ． Ke y wo r ds Ai r mo n i t o r i n g； F a n a u t o - c o n t r o l ； P r o g r a m i n t r o d u c t i o n ；S u p e r v i s o r y； Co n t r o l a n d d a t a a c q u i s i t i o n s o ftwa r e 0 引言 2 0 0 9年 5月 1 8日，三峡工程最重要的文物保 护项 目 白鹤梁水下博物馆建成 。开放三年来， 白鹤梁古水文题刻 以世界首例在水深 3 8 m 以下修 建水下博物馆的形式将原址成功展示给数十万海内 外观众，白鹤梁题刻的有效保护和合理利用，拓展 了三峡文物保护成果可持续发展空间。 白鹤梁水下博物馆是一个室 内博物馆，展厅面 积共有 1 5 0 0 m ，参观环境均在室内，展厅层高通 常在 4 m 以下， 空间相对狭小， 展厅几乎没有窗户， 无法实现空气的自然对流，空气 自然流通受阻，空 气交换完全依赖通风设施完成，空气质量的好坏 ， 需要一套科学的空气监测和智能控制系统。 1 空气质置实时监测系统 1 ． 1 功能 介绍 该系统具有 1 实现设施设备自动化控制。 根据区域 内监 测的数据 ，作为设备控制 新风机、空调器、抽风 机的依据，室内温度控制到适宜的温湿度 夏天 温度 2 4 C～ 2 6 * C、湿度控制到 5 0 ％～ 7 5 ％，冬天温度 1 6 C ～ 2 1 ℃、湿度控制到 4 5 ％～ 7 0 ％、二氧化碳控 制 到 1 0 0 0P P M 以下 。 李隆 田，男 ，1 9 7 0年 6月生，大 学本科 ，工程师 4 0 0 8 0 0 重庆市涪陵区滨 江大道二段 1 8 5号 重庆 白鹤梁水下博 物馆 1 3 0 6 8 3l 5 8 1 9 E ma i 1 4 9 3 8 2 6 0 2 q q ． c o m 收稿 日期 2 0 1 5 - 1 0 ． 2 3 2 实时记录空气常规数据。主要是空气中温 度 、湿度、二氧化碳。 3 实现空气预警功能。 空气中的温度、 湿度、 二氧化碳在不同区域中的对应值 ，超过警示值 ，发 出报警声提示工作人员到现场查看，查明原因。 1 ． 2结构示意图 各类传感器 变频器控制 各类风压开关 空调器开关 新风机开关 各类传感器 变频器控制 各 类风 压开 关 空调 器开 关 抽风机开关 地面采集模块 实现的功能 1 、记录空气数据 2 、实现自动控制 3 、空气质量预警 地面采集模块 数 据 监 控 由 心 l 方 案 不 恿 1 ． 3 工作原理 整个系统由硬件和软件组成 ， 硬件由各传感器、 P L C采集模块、监控主机构成。模块集中对传感器 输入的信号进行采集 、数据传输、终端控制。利用 组态软件，整合 6个模块采集来的数据。 第一期 P L C在博物馆展区空气监测中的应用 CO M1 为 RS 4 2 2通讯 口 可以变更为 R S 2 3 2 可用来编写程序、监控器和个人电脑。这样 ，在个 人电脑上安装好 P L C编程软件 GX De v e i o p e r 后便可 直接 在个 人 电脑 上进 行 P L C控 制 程序 的编 制 、调 试、下载和监控。C O M2为 R S 4 8 5 ，可 以用于连接 设备 间的通道 ，主机通过通讯指令便可 以对这些装 置进行访问，两个通讯 E l 的波特率为 1 9 9 2 0 b p s 。具 有模拟量输出模块 F x 2 N． 2 d A用于将 1 2 位数字值转 换成 2点模拟量输出的电压输 出或 电流输出。8个 模拟量输出通道可接受的输出为 D C 0 ． 1 0 V，根据接 线方法 ，模拟量输出可在 电压输入或电流输入中进 行选择 每个通道的转换时间为 2 ． 5 ms 。传感器、 继 电器 要求 的 电源 电压 为 DC 2 4 V， 由 P L C 提 供 。 电动阀f - j D C 2 4 V 由开关电源提供。P L C主机通过 程序指令 F R OM／ T O 可以完成模拟量模块的工作方 式设定和转换值 的读取。 三菱 P L C采用 MOS通讯协议进行通讯，传感 器通过变送器 0 1 0 V标准 电压信号模拟量直接接入 模拟量接 口，并对接 口进行输入类型的设定，为了 减少干扰 ，电流信号采用屏蔽线 ，并将屏蔽线的一 端接 地 ，将未 使用 的模 拟 量输入 端 子短接 。实现 设 备参数的设定、设备动作控制、故障的显示信息 等。考虑设备运行的安全性，对参数的设定需要维 修、技术人员进行密码确定，禁止未授权 的人员擅 自修 改参 数 。 空气预警 系统 由 I 各类传感器 ； 2 P L C ； 3 组态软件； 4 讯响器组成。空气常规数据达 到预警值，传递的空气电信号，传递给 P L C，由P L C 采集，由组态软件经过运算发出指令控制讯响器。 苏州正 电P L C是三菱 P L C， 增加 了一个 RS 4 8 5 接 口，运用 MOD B U通信协议，8路模拟量输入， 1 2位 的分辨率 0 - 4 0 0 0 0 ，A X0 ． A X7模拟量输入的 结果数 值分 别保存 在 D8 0 3 0和 D8 0 3 7中， 可 调采样 时 间 D8 0 4 5 P L C 的扫描 时 间，如果 D8 0 4 5 1 ，则 一 个 P L C 扫描周期采样一次，并改变一次 D 8 0 3 0 和 D8 0 3 7中的值。设定范围是 1 - 3 2 7 6 7 ． D8 0 4 5的值 设定得越大结果数值越稳定。 模拟量输出增加上下限值的调整功能，有 电流 型4 m A～ 2 0 mA 的 电 流 信 号 输 出 ，C P U 上 D8 0 8 0 ． D8 0 8 3为模拟量输 出寄电器， 范围是 0 ～ 1 0 0 0 ， D8 0 9 0 ． D8 0 9 3为模拟量输 出最低电压 电流寄存 器范围 9 0 0 ～ 1 1 0 0 默认值 1 0 0 0 ， 有 电压型都采取 0 V～ 1 0 V的电压输 出，则当 D8 0 8 0在 0 ～ 1 0 0 0之间 变化时， A0输出应在 0 V～ 1 0 V之间变化，如果想让 A0输出在 2 V～ 1 0 V之间变化 ， 则 D8 0 9 0需要在梯 表 1 白鹤梁展区空气监测系统 1号模块点表 编号 用途说 明 分配软元件 模块编号 输入接线 0 l T 1 二楼 二展区温度传 感器 D1 0 0 1 号 AX 0 0 2 二楼 二展区湿度传感器 D1 0 1 1 号 AX1 0 3 C 02 二楼 二展区二氧 化碳传感器 D1 0 2 1 号 AX 2 0 4 T 1 二楼 三展区 温度 传感 器 Dl 0 3 1 号 AX3 0 5 二楼 二展区 湿度 传感 器 D1 0 4 1 号 AX 4 0 6 C 02 二楼 二展区 二氧化碳传感 器 D1 O 5 1 号 AX 5 0 7 二楼 一、二展区 空调器启动 M3 0 l 号 Y0 0 0 0 8 二楼 一、二展区 空调器停 止 M3 l 1 号 Y0 O 1 0 9 二楼 一、二展区 空调器运 行监测状态 M3 2 1 号 X0 0 0 1 O 二楼 一、二展区 新风机启动 M3 3 1 号 Y0 0 2 1 1 二楼 一、二展区 新风机停止 M3 4 1 号 Y0 0 3 1 2 二楼 一、二展区 新风机运 行监测状 态 M3 5 1 号 X0 0 1 1 3 二楼 三 、四展区 新风机启动 M3 6 1 号 Y0 0 4 1 4 二楼 三 、四展区 新风机停止 M3 7 1 号 Y0 0 5 l 5 二楼 三 、四展区 新风机运行监测状 态 M3 8 1 号 X0 0 2 l 6 接近与远程控制 M4 0 1 号 1 7 变频器控制 AY0 7 2 洁净与空涮技术 CC＆AC 2 0 1 6年 形 图里赋值 2 0 0 对 应 2 V。 如果采用电流值 ，0 mA～ 2 0 mA或 4 mA～ 2 0 mA的电流输 出， 则当D8 0 8 0 在 0 ～ 1 0 0 0 之间变化时， A0输出应在 0 mA～ 2 0 mA之间变化 ，如果想让 A0 输出在 4 mA～ 2 0 mA之间变化， 则 D8 0 9 0需要在梯 形 图里 赋值 2 0 0 对 应 4 mA 。 首先对软件进行安装，然后定义串口设备 ，添 加设备． 设置 串口通信参数一 测试通信 的顺序进行设 置 ，利用 P L C的 R S 4 8 5通信接 口可以多个 P L C组 变化， 则D8 0 9 0 需要在梯形 图里赋值 2 0 0 对应 2 V 。 1 分别下载 6个梯形图到 6个 p l c中。 2 6个 p l c 的 RS 4 8 5 通信接 口用双绞线联网， 就是 A端都接在一起 ，B端都接在一起，通信线两 头都接上 1 2 0欧姆中端电阻。 3 电脑连接采用 US B转 4 8 5 。 1 ． 4编制系统点表 根据工程需要设置系统点表 见表1 ，是编 程、安装 、系统调试的依据。 2 部分程序介绍 1 通信部分程序 苏州正 电 P L C是仿三菱， 通信采用 MO DB US通信协议 ，组态王软件 也有 MO DB US通信协议 ， 所以通信程序就 比较简单，只 需要对模块的地址设定，『 MO V K4 D8 1 2 1 ] 就是模 块 4的设定和波特率 D8 1 2 0的设定就行 了。如果不 一 致还需要通过特殊数据寄存器进行设置，并与组 态软件的数据格式、 类型完全对应 ， 梯形图见图 2 。 。 ●一⋯ H 卜 w “ D8l0l 。 。。 。 。 图 2梯形 图 2 数据采集程序 从指定的数字寄存器 D8 0 3 0和 D8 0 3 7共 8个 寄存器中根据需要采集数据转移到寄存器 ，再根据 分辨率和显示位 的需要计算出数值放入数字寄存器 中便于调用。梯形图见图 3 。 图 3 梯形图 3 控 制 程 序 部 分 图 4 l o o踟 M∞ T 20 r 二二二二二 T 1 0 K 。 r 二二二二 ■l _ _ 一 l l l 图 4 榨 制 稗 序 3 组态软件 直接把组态软件作为上位机，组态王软件可将 普通个人电脑转变为人机界面，是一个既快速又经 济 的高效工具，将这个软件安装在监控 电脑上，运 行在 wi n d o w 平台上 ，可对系统的运行状况进行实 时监视、数据设定、手动操作、画面切换、报警处 置、随机打印等操作。利用组态王本身很多内置控 件，完成画面的绘制，组态王除了能够实时显示数 据和存储数据外，还可以生成报表，趋势曲线，报 警窗口、动态数据交换。 该项 目投入运行近半年，白鹤梁参观区空气质 量得到有效改善，空气质量常规数据时时采集 ，为 科学制定游客承载量提供数据，同时提高设备的智 能控制能力。为 白鹤梁水下博物馆监测预警系统建 设打下基础，也是满足国家对 申报世界文化遗产地 监测工作的需要，也要满足 白鹤梁利用监预警系统 对文化遗产及其保护工程进行规范管理的需要。 参考文献 【 1 】廖常初． P L C基础及应用[ MI ．北京 机械工业出版， 2 0 0 7 [ 2 】李江全． 组态软件【 M] ． 北京 电子工业出版社 [ 3 】三菱 F X2 N编程手册 C P 姒 m 附 啪 眦 _ J 2 3● j 3 3 0 啪 l薹 重 量 啪 Ⅲ 髓 “
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