基于西门子S7—200冷库控制系统功能的实现

田兴劝 等

摘要：近年来由于电子技术的飞速发展，计算机控制的广泛应用，国内市场对制冷压缩机及制冷系统电气控制部分的技术性能和可靠性又提出了新的要求，由于PLC具有体积小、功能强、可靠性高、维修方便、易于掌握等优点，因此，在机组和系统设计中采用了PLC这种运行可靠、高性价比的、系统组态灵活的、生产调试简易的、先进的控制器件取代继电器。这里主要介绍了我们小组建立的冷库控制系统的实现过程，基于S7-200控制的应用。其中，我们使用PT100作为温度传感器进行温度测量，S7-200及其扩展模块EM231进行模拟量的输入输出及其控制。

关键词：西门子S7-200 控制系统 环境参数 压缩机 流程

冷库自动控制从70年代在国内应用以来，随着自动元件及设备质量的提高，目前应用已越来越多。在实际应用中，其作用也得到肯定。

我国冷库自动化控制经过20年的努力，还得不到全面的普及，其原因是由于存在着多种影响因素。[1]原因之一：冷库需要增加自控设施方面的投资，总投资比普通冷库增加10～15%；原因之二：缺乏对工人进行自控专业知识的培训，缺少自控专门管理人员；原因之三：冷库实现自控，可大大减少操作人员，但由于国内劳动力廉价，这方面的经济效果不明显，且富裕人员的安置也是一大问题；原因之四：国内电压不稳定，忽高忽低，易引起自控元件损坏；原因之五：不合格的安装队本身不懂得自控技术，安装质量低劣。因此，有些冷库的管理人员不大喜欢搞冷库自动化。

然而，随着市场经济的完美，追求高效益、高速度作为新的竞争意识，冷库自动化必定会取得相应的发展。冷库自动控制的优越性具体表现为：节能降耗；制冷装置运行安全可靠；库温控制和液位控制与保护准确；提高劳动效率，减少劳动强度。

随着社会的发展，科技水平不断提高，以及人们对冷库自动化的要求和希望，冷库自动化水平在制冷事业的发展过程中也将进一步提高，国内的冷库自动化将再上新台阶。因此，今后冷库自动化的发展与完善将成为一个很重要的研究课题，从长远看，冷库全自动化会逐步得到实现。

1 系统控制流程

整个控制流程都是通过西门子S7-200来实现的，通过各传感器的信号输入，进行自我判断，输出控制信号。

压缩机在运行之前，先进行各模拟量的检测，看是否符合开机条件，如果符合则按开机表的顺序进行开机，开机以后按需求逐级升能量等级；需要卸载时，运行时间长的先关机，能量等级是逐级递减；在运行过程中，出现油流量、油温等故障时，出现故障的压缩机停机，并且需要手动复位后，才能再次开启。

1.1 启动前判断系统是否正常

启动前判断系统正常的流程图如图1所示：

1.2 机组循环程序

能量等级提升（首次开机1#先开，以后，运行时间最短的先开，首次开机时间可以给某个机头一个累积时间）

1.2.1 首次开机

①检测蒸发压力T0，T0>T01，1#压缩机开机，执行开机程序，压缩机50%能量调节电磁阀开启，压缩机运行在半负荷状态。a压力传感器检测蒸发压力T0，T0>T01，延时h1后，T0>T01，1#压缩机75%能量调节电磁阀开启，压缩机运行在75%能量负荷状态。b压力传感器检测蒸发压力T0，T0>T01，延时h1后，T0>T01，1#压缩机25%、50%、75%等3个能量调节电磁阀关闭，压缩机运行在100%能量负荷状态1#压缩机满负荷运转。

②检测蒸发压力T0，T0>T01，2#压缩机开机，执行开机程序，压缩机50%能量调节电磁阀开启，压缩机运行在半负荷状态。a压力传感器检测蒸发压力T0，T0>T01，延时h1后，T0>T01，2#压缩机75%能量调节电磁阀开启，压缩机运行在75%能量负荷状态。b压力传感器检测蒸发压力T0，T0>T01，延时h1后，T0>T01，2#压缩机25%、50%、75%等3个能量调节电磁阀关闭，压缩机运行在100%能量负荷状态2#压缩机满负荷运转。

③检测蒸发压力T0，T0>T01，3#压缩机开机，执行开机程序，压缩机50%能量调节电磁阀开启，压缩机运行在半负荷状态。a压力传感器检测蒸发压力T0，T0>T01，延时h1后，T0>T01，3#压缩机75%能量调节电磁阀开启，压缩机运行在75%能量负荷状态。b压力传感器检测蒸发压力T0，T0>T01，延时h1后，T0>T01，3#压缩机25%、50%、75%等3个能量调节电磁阀关闭，压缩机运行在100%能量负荷状态3#压缩机满负荷运转。

1.2.2 能量等级卸载（先开先停）

①1#压缩机。a压力传感器检测蒸发压力T0，T0

②2#压缩机。a压力传感器检测蒸发压力T0，T0

③3#压缩机。a压力传感器检测蒸发压力T0，T0

注：

①压缩机最少运行时间需要大于3分钟，可以在25%负载状态运行，可能会出现多台压缩机同时运转在25%状态。

②压缩机的上载需要逐个能量提升，逐台机器开启。

③压缩机的卸载需要逐个能量等级卸载，当一台机器启动停机程序后，在延时时间h1过后可以进行下一台机器的能量卸载。

④任何时候当蒸发温度T0>T03时，所有电磁阀停止运转，风机继续运转，进入吸气压力保护状态。

⑤当要启动的压缩机进入停机时间保护h2时，停止该压缩机启动，开始启动下一台压缩机，如果压缩机依然在进行h2保护，则启动下一台压缩机，如果所有压缩机均如此，则等待，直到有一台压缩机可以启动为止。

⑥如果某一压缩机设置为检修状态、有报警则越过该压缩机，继续启动其他压缩机。

⑦当压缩机组正常停机后再次启动按照时间积累最小的压缩机优先启动。

2 总结

本系统以一号机头为例进行说明，通过温度传感器、压力传感器等的参数检测，检测量传到PLC内，但检测结果满足一号机头启动条件时，PLC输出点Q0.4输出时，输出24V电压，控制24V电源接触器工作，进而控制380V的电源接触器工作，从而控制一号电机的开启。

参考文献：

[1]姚寿广.机电传动控制[M].北京：机械工业出版社，2006.