微型可编程控制器在水泵、风机控制中的应用.pdf

微 型可编程控制器在水泵、风机控制 中的应 用 朱伟 荣 上 海现代 建筑设计集 团 2 0 0 0 4 1 摘 要 介 绍 了微 型可编程控制 器 P L C 的特 点 ，并通过 工程 实例 对采 用 P L C控 制方 式与传 统 的继 电 器控 制 方 式进 行 了 比较 。 关键词微 型可编程控制 器控制 方式水泵风机 随着科学技术迅 速发展 ，以计算机技术 为核 心 的可编程控 制器 P L C 已被 大 家熟 悉 和认 识 ， 它 与 机器人技术 、 C A D ／ C A M 计 算机辅 助设 计／ 计 算机辅 助制造 一起成 为现代 工业 控制 的三 大支 柱 ，被 广 泛地应用 于机械 、冶金 、化工 、交通及建筑 电气 等 领域 。 近年来各大公司新推 出的各类微 型可 编程控制 器 ，例如 西门子公 司 的 L O G O系列 ，金 钟默 勒 公 司的 E A S Y系列 ，T H E B E N公 司的 P H A R A O系列 等，均是以微处理器为基础，综合 了计算机技术、 自动控 制技术和通讯技术发展起来 的一种 实用 自动 控制装 置。它外 型 紧凑 、模 块化 结构 、功能 性强 、 编程简便 、应用范 围广 ，而且价格 更低 ，特别是其 高可靠性和较强的适应恶劣工程环境的能力，得到 了建筑 电气工程师 的青 睐。 下面 ，笔者就 以上 海东方 艺术 中心工程项 目为 例 ，对微型可编程控 制器 P L C 在 工程 中的实 际应 用予 以介绍 。 ’ 1 工 程 概 况 上海东方艺术 中心位于浦东 ，在上海科技馆 附 近 ，是一座集 交 响音乐 厅 、戏剧 场 、多功 能厅 大 、 中、小三个不同规模剧场于一体的一座现代化文化 设施 。 它的特点是体量大 ，单层面积大，高大 空间 多 ，各种 为之配套 的建筑机 电设备量多 ，且布 置分 散 ，在操作 上 多数 要 求 自动控 制 和 远距 离 集 中操 作 ，尤其足空调系统更是如此。整个项 目有各类控 制箱数 百 台 ，光 空调 、水 泵控 制 箱 等 就有 近 两 百 台。为此 ，选用 合适 的控 制 方式就 显得 尤 为重要 ， 最后 ，经过综合比较 ，本工程的风机、水泵等建筑 机电设 备的控制采 用 了西 门子公 司 的 L O G O系列 2 8 2 6 8 微 型可编程序控制器 ，通过实 际应用 达到了较好效 果。 2 控制对象 L O G O系列可编程 序控制 器的控制对象包括 a 、 风机 类 ，包 括 消 防 正 压 风 机 、排 烟 风 机 、 排风兼 排 烟风 机 、空调 及 新 风 机组 包 括 软 启 动 、 变频 。 b 、 水 泵类 ，包括 排 水 污 泵 、冷 冻 水泵 、冷 却循环泵 包括软启动 、变频 。 3 L O G O可 编程序控 制器的特点及技术参数 本工程所需各类 控制 箱有数百台 ，具有相 同控 制要求 的箱 子较 多。选 择 L O G O可编 程 控 制 器 ， 编制一套程序 即可供同类型 的控制 箱共用 。L O G O 1 2 3 0 R c可编程控制器外形见 图 1 。 L O G O可编程控制器 的特点如下 a ． 功能性强。它不仅具有一般继 电器控制 系 统 的逻 辑运算 、定时 、计数等顺序控制功能 ，更具 有许 多特殊功 能 ，如浮点运算 、函数运算 、查 表等 功能。这样 ，L O G O不仅可以进行逻辑控制，还 可 以对 模拟 量进行控制。这是 以往继 电器更无法完 成 的。 b ． 节省时 间。从组 态 到接线 ，L O G O能节 省 所需 时间 的 8 0 ％ ，因 为不 再需 要耗 时耗 力去 安装 许 多不 同的继 电器 、定时器等各元器件 ，只是装几 个按钮和信号灯，便完成了所有二次接线的主要内 容。另 外 ，对 L O G O控 制 设备 的调试 更 为简 便 ， 只要确认 主回路上 的接线 正确 ，则所 有的控制要求 都 由 L O G O来 自动完成 因 为所 有控 制 程 序 已在 电脑 中调试通过 。 c ． 节省空间 。模块 化 的结 构 ，3 5 m m标 准导轨 安 装 。由于 使 用 L O G O 可 编 程 控 制 器 ， 省 却 了继 建筑电气2 0 0 4年 第6期 维普资讯 八路 信 号输 入 1 二 一 热继电器接点 一 启 动／ 停 止按 钮 B 一 液 位 传 感 器接 点 一 压 力 、 温 度 、 水 流 、 光敏 、 B A 建筑设备 等各类传感器接点 四 路控 制 输 l 接触器、 继电器 l 信号灯 具1 电 磁阀 I 报警器 小 于 1 0 A 电 流 的 照 明 、 小功率电机 、 阀 门等 一 P C电 缆 输入 接 口 一 程序设定、 修改用键盘 一 L E D 显示窗直接 显 示 1 ． 简易程序编制菜单 2 ． 输 入 、 输 出状 态 3 ． 设 备 运 行记 录 4 ．日期 和 时 钟 图 1 L O G O 1 2 3 0 R c可编程序控制 器外形 图 电器 、定时器等其它二次元件 ，从 而使控 制箱 内安 装位置更紧凑 。 d ． 安全可靠 。坚 固耐用 的 L O G O可编程控 制 器能满足最严酷 的环境 条件 ，如抗震动 、高 电磁兼 容性 E M C 和恶劣的气候 如高湿度等 ，并完全符 合 B级无线 电干扰抑制标准 。 e ． 使用 灵 活。在 实 际 工程 中，往往 需 要 根据 现场 的工艺要 求 ，对原有 的控制要求进行 变更或 调 整。此时，传统的继电器控制 ，由于全部采用分列 元件通过硬接线构成 ，需要重新更改箱内所有控制 线路 ，工作难度 大 ，耗 时耗 力。而 L O G O可编 程 控制器是通过软件程序实现控 制要求 ，针对不 同的 控制要求进行编程 ，仅需 在现场修改程序 即可 ，极 大地方便 了工程 的实施 ，适 应 了工艺变动 的要求 。 f ． 维护 方便 。L O G O可编 程序 控 制器 控 制采 用 电子元器件进 行工作 ，大大减少 了继 电器控 制中 由于接触不 良，机械误动作 ，触点寿命短 等引起的 故障。且特有 自诊断功能 ，便于故障查找与分析。 微 型可编 程控 制 器在 水泵 、风机 控制 中的 应用 朱伟 荣 内置运行 时间累计功能 ，极大地方便 了设 备管理和 维护 。 g ． 具有 断 电记 忆功 能 。L O G O可 编程 序控 制 器通过 内置 的 电池 ，可 在 断 电后保 持 原 有 工作 状 态 ，当供 电恢复时 自动转 入原 工作状态 ，无需重新 给予控制信号 。 h ， 可扩充性 强。可根 据设计 要求 ，扩充输 入／ 输 出端 口；并可按 照不 同的要 求 ，选用各种功能模 块 ；还可安装通讯模 块 ，实现集 中控制 。 l O G O技 术参数见表 1 。 表 1 L O G O技 术参数 L 0 G0 1 2 4 R e L O G 0 1 2 3 0 R e 技术 规 范 ／L 0G0 1 2 4 RC O ／ L 0G0 1 2 3 0R C O 输 入 8路 8路 供电电压 2 4 V D C ，2 0 ． 4 V D C l 1 5 ／ 2 4 0 V A C ／ D C ．8 5 允许 的范 围 到 2 6 ． 4 V D C 到 2 5 3 V A C ／ D C 输 入 电流 2 ． 5 m A 0 ． 0 8 m A 输 出 4对常 开接 点 4对常 开接 点 1 0 A对 应阻性 负载 ， 1 0 A对 应 阻性 负载 ， 连续 电流 3 A对应感 性负载 3 A对应感 性负 载 短路保护 需要外部保险丝 需要外部保险丝 集 成时 间开关 ／ 保持 时 间 8个／ 典型为 8 0小 时 8个／ 典型 为 8 0小时 连接 电缆 2 1 ． 5 mm ．1 2 ． 5 m m 环境 温度 0 ℃ 5 5 ℃ 储存 温度 一4 0℃到 7 0 ℃ 对无 线 电 干扰的抑制 T o E n 5 5 0 0 1 1 限制值， B级 保护等级 I P 2 0 认证 通过 VD E 0 6 3 1 ， I E C 6 1 1 3 1 ， UL ， F M， C S A， 船检认证 安装 安 装在 3 5 m m D I N导轨 上 ， 或安 装在 墙上 尺寸 W HD 7 2 m m9 0 m m5 5 m m 4 L O G O控制程序编制 运用 西 门子 公 司提 供 的专 用 软件 ，在 电脑 上 Wi n d o w s 平 台 就 可 以 十分 方 便 地 编 制 、 测 试 、 模 拟 、 修改 、 归档和打印控制程序 。而所 有这一切均能 独立 于微 型可编程 序控 制器 进行 ， 极 大地方 便 了编 程与调试 。 ． 西 门子公 司的专用 软件提供 了一个清 晰的用户 工作区。在该工作 区中能显示整个控制程序， 并可 方便地对其进行修 改 ， 在控 制 程序 中可插 入各 种 功 能块 、 输入块和输 出块等 ， 并能将其按所需 的逻辑 关 系进 行组合 、 排 列 、 连接 。当编 程完成后 ， 即可在 程 序 视图上 离线模拟控制程序 。同时 ， 所有输入 、 输出 功能块 的状 态也直 观地显 示 出来 ， 以供 对程 序 的跟 踪和编辑 。最后 ， 通 过连接线 将 程序 直接输 入 至微 型可编程 控制 器 中， 便 完 成 对 L O G O的所 有 程序 编制工作 。 2 6 9 2 9 维普资讯 表 2 两种控制方式对照表 比较项 目 L O G O 控制方式 传统继电器控制方式 ① 二 台水 泵一 用一备 ， 任 意 自动 互为 备用 。 ②设有现场手动和遥控 自动控制功能 ， 接受箱外液位传感器控制接点的 ①二台水泵一用一备， 任意 自 动互为备用。 输入， 有超低水位报警。 ②设有现场手动和遥控 自动控制功能 ， 接受箱 ③可对二台水泵的运行时间做累计， 按时间设定， 二台水泵的常／ 备用状 外液位传感器控制。 主要功能 态可 自动转换 ， 交叉工作 ， 延长电机寿命。 ③接点的输入 ， 超低水位警铃报警 ④有故障灯光闪烁报警。 ⑤内置时钟控制功能， 还可通过配置通讯模块实现联网集控。 ⑥具 有B A 建 筑设备 自控 、 F A 消防设 备 自控 接 入端 口。 元件数／ 接点数 1 0 ／ 1 3 2 6 ／ 3 3 ①所有控制程序由电脑一次编制调试完成， 在使用中不会出错。 ①系统复杂， 容易出错 ， 而且查找原因困难。 可靠性 ②大大减少了二次元器件。 触点少 ， 故障率低， 还可设密码保护。L O G O ②二次元器件数量增加使触点增多 ， 造成故障 质量稳定。 抗干扰能力强 ， 符合 B级无线电干扰抑制标准。 率也相应增加。 ①开 放式结 构 ， 扩 展容 易 。 适 合不 同工艺 要求 。 宽容性 ②可添加连接各类功能模块 地址 、 通讯 、 开关量、 模拟量 。 对工艺的变更适应性差， 不具备扩展功能。 ③简易程序可在 LOG O面板上直接操作完成 ， 方便修改。 制图复杂 ，元器件多，系统改动困难，接线 实用性 制图简单 。元器件少 ，D I N安装，接线方便，维护快捷，使用寿命长。 烦琐 ，故 障不 易查找 。 一 2 2 0 ／3 8 0 V L 1 、 L 2、 L 3、 N、 P E 图 2 排水泵一 用一备 主结线 图 3 nK A 3 ／ ， 浪伍传感器 l嚣 Y 3 一 ⋯ ． } ／ 。 L - ⋯ 一 l ～ r_ 1 广一 KA3 一 一 A l H GI／ - “ - KA 5 4 L 上 Q c 1 H l KT1 ＼ _2 K A 2 ； u ● 、 nQ c 2 r 、 、 人 r 兰 丫 【 I ， 、 ； ★ I r 、、 ’ 【 ’ 三 三 L r 图 4传 统 继 电 器控 制 原 理 图 ● ● 图 控 制 原 理 图 5 应用举例 为进 一步阐述微型可编程控制 器在使 用中的优 点 ，特 以水 泵一 用 一备 互 为 备 用 方 案为 例 ，将 与传统继 电器控制方式作对 比，来说 明在 工程设 计 中的使用特点及绘 图表示 方法。两种控制 方式 的比较见 表。主 电路结 线 图见 图， 控制原理 图与传 统继 电器控 制原 理 图分 别见 图 3 、 图 4 。 综上所述 ，采用微型可编程控制器控制较传统 继 电器控 制系统 ，具有无法 比拟 的优点 ，随着 电子 工业 的发展 ，微 型可编程控制器 已被 大量应 用 ，价 格也 已下 降至数百元人 民币。综合考 虑 ，实际上微 型可编 程控制器的费用在整个控制箱 的造 价中 占的 比例是很低 的。选择用微 型可编程控制器来作主控 设备 ，还可大大节省设计 人员的时间 ，所有控制原 理的设计和程序编制 工作 ，完全可交给生产厂家来 协助完成。可以相信今后微型可编程控制器将在建 筑电气设计中得到广泛应用。 建筑 电 气 年 第 期 维普资讯