S7-200 PLC在除湿机控制系统中的应用.pdf

电气技术与 自动化 罗锋 华 ， 等 s 7 2 0 0 P L C在除 湿机控制 系统 中的应用 S 7 2 0 0 PLC 在 除 湿 讥 控 制 系 统 中 的 应 用 罗锋 华 。 刘 建 春 江西现代职业技术学 院 。 江西 南 昌 3 3 0 0 9 5 摘要 采用西门子 s 7 2 0 0 P L C为主控制器 ， 配以人机界面 T D 4 0 0 C和通信模块 E M 2 7 7 ， 设计 了某除湿机控制系统。温度、 湿度的采集采用频率输出方式的传感器／ 变送器 ， 将频率信号接 入 P L C集成的高速脉 冲输入 口， 定 时计数 从 而得到 采样 值 。控制 指令 可 以从数 字输 入接 口、 T D 4 0 0 C或上层计算机获得 ； 系统运行状 态也可在数字输 出接 口、 T D 4 0 0 C上显示 或传送 至上层 计算机 。 关键词 P L C； 人机 界面 ； 通信模块 ； 高速计 数器 ； 除湿机 中图分类号 T H 6 9 T M 9 2 1 ． 5 文献标 志码 B 文章编号 1 6 7 1 5 2 7 6 2 0 1 1 0 3 - 0 1 8 9 - 0 2 App l i c a t i o n o f S 7_ 2 O O Pr o g r a mma bl e Lo g i c Co nt r o l l e r i n Co n t r o l o f De h umi di fie r L U0 F e n g h u a， L I U J i a n c h u n d i a n g x i Mo d e r n P o l y t e c h n i c Co l le g e ， N a n c h a n g 3 3 0 0 9 5 ，C h i n a Abs t r a c t Th i s p a p er u s e s S - 2 0 0 PL C a s main c on t r ol ler t o d e sig n a d e hu mi d i f i e r c on t r ol s y s t e m ，wh i c h i s eq u i p p ed wi t h HMI TD 4 0 0C an d c o m mu nic a t ion mo du le EM2 7 7． Th e f r e q u en c y o u t mod e s e n s or s o r t r an s du c er s a r e u s e d t o a c q uir t h e t e m p e r a t u r e an d h u midit y d a t um Th e f r e q ue n c y s i g na ls a r e c on n e c t ed t o t he high s p ee d c o u n t e r o f PL C． Th e p u l s e s ar e co u n t ed at r e g ular t ime t o O b ‘ t a i n t h e s amp l i n g v alu e．Th e c on t r ol i n s t r u c t i o n c a n b e go t f r 0 m t h e digit al i n p u t in t er f ac e， TD4 0 0 C a n d up p e r c omp u t e r ， a n d t h e r u n n i n g s t a t u s c an b e dis pla y e d o n digit al ou t p u t i n t er f ac e a nd TD 4 0 0C or t r a n s f er ed t o u p pe r c ompu t e r ． Ke y wor d s PL C； HMI ；c o mmun ic a t ion mod ule； h igh s p e e d c o u n t e r ； d eh u midif i e r 0 引言 P L C是 一种用程序来 改变 控制功 能 的工业 控制 计算 机， 由于它具有功能强、 可靠性高、 环境适应能力和抗干扰 能力强 ， 以及接线简单 、 编程灵活 、 方便 等特点而得到 了广 泛应用 。 西 门子 s 7 _ 2 o o系列 P L C作 为 S I E ME N S s 7系列重 要 一 员， 以其体积小， 软硬件功能强大， 系统配置方便， 高可 靠性 和高性 价 比等优点 使其在 工业控 制领域 占有相 当大 的份额 ， 在各个行 业得 到广泛 应用 。采 用 s 7 2 0 0 P L C对 某除湿机进行控 制 ， 根据文 本显示 器 T D 4 0 0 C按 键 、 按钮 、 上位机指令 、 湿度、 蒸发器翅片温度等， 实现除湿机各功能 控制 。 1 控制要求 某 除湿 机制冷系统 主要部件 压 缩机 1台 ， 1 ． 2 1 k W ， 5 ． 6A， 1 p h ／ 5 0 H z ／ 2 2 0 V A C ； 风 机 1台， 5 0 W， 0 ． 7 A， 1 p h ／ 5 0 H z ／ 2 2 0 V A C； 温湿度传感 器及翅 片温度传感 器 。另 有 停机按钮 、 开机 按钮 、 压 缩 机运 行指 示 灯 、 风 机 运行 指 示 灯 、 水泵运行指示灯、 压缩机故障指示灯、 风机运行故障指 示灯等 。 部分变量作如下定义 安装在进风口的温湿度传感器 其测得 的温 度为 “ 进 风温度 ” ， 符 号为 t ； 其 测得 的 湿度 为 “ 进风湿度” ， 符号为 h ； 安装在蒸发器翅片中的温度传感 器符号为 t c ， 其测得的温度为“ 翅片温度”， 符号为t c ； 进风 湿度设定值符号为 H， 湿度差值设定符号为 A H。 除湿 按 “ 除湿” 键 ， 风机得 电 ， 风机运行 指示灯 亮 ， 系 统进入“ 升温除湿 ， 自动／ 待机” 状态； 若 h ≥HA H， 延时 3 mi n ， 压缩机得 电 ， 压缩机运行指 示灯亮 ； 当 h ≤H A H， 压 缩机断 电， 压缩机 运行 指示 灯灭 ， 系统 回到 “自动／ 待 机 ” 状态 。该状态功能如 图 1 所示 。 除湿开 压缩机 o ff 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 1 I垦 堕 塑 旦 H． △H H H△ H 图 1 “ 升温除湿 ， 自动／ 待机 ” 状态示意 图 通风 按“ 通 风” 键 ， 风 机得 电运 行 ， 风机 运行 指示 灯 亮 。停机 按“ 停机 ” 键 ， 风机 、 压缩 机等 断电停 止 ， 相应 运 行指示灯灭 。机组采 用化 霜控制 在 压缩机 得 电状态 下 ， 压缩机连续运行 4 0 m i n以上 ， t c4℃时， 退出化霜程序， 系统 回到 除湿 自动状 态。 除湿机 可以单 机运行 ， 具有 故障 判断功 能 ， 可 以与 同 级除湿机 和上层计算 机进行通信 。 作者简介 罗锋华 1 9 7 9 一 ， 男 ， 江西南 昌人 ， 讲 师 ， 学 士 ， 主要 从事电子类课程教学与智能控制技术研究。 Ma c h in e B u i ld i n g g Au t o m a ti o n 。 J u 2 0 1 1 ， 4 0 3 1 8 9～ 1 9 0 1 8 9 电气技术与 自动化 罗锋 华， 等 s 7 2 0 0 P L C在除湿机控制 系统 中的应 用 2 硬件设计 采用西 门子 s 72 0 0 P L C作 为 主 控制 器 ， C P U 2 2 4 C N A C ／ D C ／ R L Y型 ， 加 E M 2 7 7模块 P r o fi b u s 通讯 接 口与 其他除湿机 或上 层 计算 机通 信 ， 采 用 T D 4 0 0 C文本 显示 器进行本机设定、 显示等。采用如下传感器／ 变送器 温 3 软件策 略 湿度传感器 1只， t h ， 频率信号输出， 0～ 2 4 V D C ， 温度 t 一 1 0℃ ～ 5 0℃， 频 率 1 0 07 0 0 Hz ； 湿度 h 1 0 ％ 一 1 0 0 ％， 频率 1 0 0～1 0 0 0 Hz ； 化霜温度传感器 1只， 频率 信号输出， 0～2 4 V D C ， 温度 t c ～l 0℃ ～5 O℃， 频率 1 0 0 7 0 0 H z ； 压缩机、 风机的通断采用 P L C的继电器输 出点结合施 耐 德 交流 接触 器 实 现 。控 制 系 统组 成 框 图 如图 2所示 。 图 2系统组成框 图 软件采用模块化编程 ， 主程序中调用各子程序， 上电 执行一次初始化子程序 ， 然后扫描开关量输入 ， 进行功能 切换， 分别调用“ 除湿” 、 “ 通风” 、 “ 化霜” 、 “ 停机” 、 “ 故障 判断” 、 “ 文本显示” 、 “ 通信” 等子程序。 软件控制流程图如图 3所示。 图 3 软件控制流程图 数据采集上 ， 将 3 个 传感 器／ 变送 器频率 信号 分别输 入到P L C的三个高速脉冲输入 H S C 0 ， H S C 3 ， HS C A进行计 数 ， 采用 T 3 2 定 时 3 0 s中断 中断事 件号 2 1 ， 时 基 1 m s ， 最大定时时间 3 2 ． 7 6 7 s ， 中断服务子程序中将 3个计数 值读出并清除计数、 重新开始计数。由于本系统采集信号 实时性要求不高， 且湿度传感器采用电容式， 灵敏度高但 1 9 0 测量噪声较大， 采用每 3 0 S 计数信号频率的方法， 可以一 定程度上减小测量 噪声 ， 减 小测量 量化误差 ， 避免 压缩机 频繁启动 。 各功能程序根据控制要 求不难 编写 。人 机界 面采用 T D 4 0 0 C文本显示器进行除湿机本地设定 、 显示等， 可以用 于单机调试及故障查找， 分为 3个功能 状态显示、 参数设 定和报警。通信子程序可以根据整个监控系统要求的通 信数据量、 通信速率等配合通信伙伴程序而编写。 4 结语 本 系统采用 P L C对除湿机进 行控制 ， 具有运 行可靠 、 编程灵活、 线路简单等优点。除了通常的单机控制外， 文 本显示器 T D 4 0 0 C的应用， 使得本地控制与显示更加方便 灵 活， 扩展 E M2 7 7 模块增 加了通信 功能 ， 可以方便地进行 多台除湿机的远程监控。比之通常单片机控制， 系统的可 靠性、 抗干扰性、 通信功能、 H MI 等有了很大提高， 具有一 定的应用价值。经现场使用， 各项功能均符合控制要求， 集成到 P R O F I B U S现场总线控制系统中运行正常。 参考文献 [ 1 ]杨后川 ， 等． 西 门子 s 7 2 0 o P L C应用 1 0 0例 [ M] ． 北京 电子 工业出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 2]王芹 ， 等． 可 编程控 制器 技术 及应 用 西门子 7 - 2 0 0系列 [ M] ． 天津 天津大学 出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 3 ]罗麦丰 ， 陈小祝 ， 等． 西 门子 s 7 _ 2 0 o系 列 P L C在配料 生产线 上的应用[ J ] ． 微计算机信息 ， 2 0 0 7 ， 2 3 1 1 1 0 6 1 0 8 ． [ 4]胡佳丽 ， 闫宝瑞 ， 等 ． 7 - 2 0 0 P L C在伺服 电机 位置控制 中的应 用 [ J ] ． 自动化仪表 ， 2 0 0 9 1 2 3 8 -4 1 ． [ 5 ]赵鹏 飞， 张保成． S 7 - 2 0 0 P L C人机界面 的设计与实现 [ J ] ． 机械 工程与 自动化 ， 2 0 0 9 0 4 1 3 5 1 3 6 ． 收稿 日期 2 0 1 01 1 0 2 h t t p ／ ／ Z Z HD ． c h i n a j o u rna 1 ． n e t ． c a E - m a i l Z Z HD c h a i n a j o u ma 1 ． n e t ． c n 机械制造与 自动化