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 200041 摘 要 介绍了微型可编程控制器PLC的特点,并通过工程实例对采用PLC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PLC已被大家熟悉和认识,它与 机器人技术、CAD/ CAM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LOG O 系列,金钟默勒 公司的EASY系列, THEBEN公司的PHARAO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PLC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,尤其是空调系统更是如此。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LOG O 系列 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 LOG O 系列可编程序控制器的控制对象包括 a1 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。 b1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 LOG 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LOG 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。LOG O 230Rc可编程控制器外形见图1。 LOG O 可编程控制器的特点如下 a1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, LOG 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。 b1节省时间。从组态到接线, LOG O 能节省 所需时间的80 ,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LOG 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LOG O 来自动完成因为所有控制程序已在 电脑中调试通过。 c1 节省空间。模块化的结构, 35mm标准导轨 安装 。 由于使用LOG O 可编程控制器,省却了继 82建筑电气 2004年 第6期 268 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图1 LOG O 230Rc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。 d1 安全可靠。坚固耐用的LOG 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EMC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。 e1 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LOG 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。 f1 维护方便。LOG 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。 内置运行时间累计功能,极大地方便了设备管理和 维护。 g1 具有断电记忆功能。LOG 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。 h1 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。 LOG O 技术参数见表1。 表1 LOG O 技术参数 技术规范 LOG O 24Rc /LOG O 24Rco LOG O 230Rc /LOG O 230Rco 输入8路8路 供电电压 允许的范围 24V DC, 2014V DC 到2614V DC 115/ 240V AC/ DC, 85 到253V AC/ DC 输入电流215mA0108mA 输出4对常开接点4对常开接点 连续电流 10A对应阻性负载, 3A对应感性负载 10A对应阻性负载, 3A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80小时8个/典型为80小时 连接电缆2115mm2, 1215mm2 环境温度0℃ 到 55℃ 储存温度- 40℃ 到 70℃ 对无线电 干扰的抑制 T oEn550011 限制值,B级 保护等级IP20 认证通过VDE0631 ,IEC61131 ,UL ,FM,CSA ,船检认证 安装安装在35mm DIN导轨上,或安装在墙上 尺寸 W H D 72mm90mm55mm 4 LOG 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 Windows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LOG O 的所有程序 编制工作。 92微型可编程控制器在水泵、风机控制中的应用 朱伟荣 269 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 表2 两种控制方式对照表 比较项目LOG O 控制方式传统继电器控制方式 主要功能 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 输入,有超低水位报警。 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 态可自动转换,交叉工作,延长电机寿命。 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 BA 建筑设备自控、 FA 消防设备自控接入端口。 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。 ③ 接点的输入,超低水位警铃报警。 元件数/接点数 10/ 13 26/ 33 可靠性 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。 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。LOG O 质量稳定,抗干扰能力强,符合B级无线电干扰抑制标准。 ① 系统复杂,容易出错,而且查找原因困难。 ② 二次元器件数量增加使触点增多,造成故障 率也相应增加。 宽容性 ① 开放式结构,扩展容易,适合不同工艺要求。 ② 可添加连接各类功能模块地址、 通讯、 开关量、 模拟量。 ③ 简易程序可在LOG O 面板上直接操作完成,方便修改。 对工艺的变更适应性差,不具备扩展功能。 实用性制图简单,元器件少, DIN安装,接线方便,维护快捷,使用寿命长。 制图复杂,元器件多,系统改动困难,接线 烦琐,故障不易查找。 图2 排水泵一用一备主结线图 图3 LOG O 控制原理图 图4 传统继电器控制原理图 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 LOG O 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2。主电路结线图见图2 , LOG O 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。 03建筑电气 2004年 第6期 270 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.