螺桿模塊冷水機(jī)組采用PLC控制的應(yīng)用

1、螺桿模塊冷水機(jī)組采用PLC 控制的應(yīng)用陳海波廣州漢正能源科技有限公司摘要本文介紹了 PLC 在螺桿模塊冷水機(jī)組的應(yīng)用。通過“本地”和“遠(yuǎn)程”的選擇，使多臺(tái)機(jī)組集中控制，又可以分散控制，大大確保系統(tǒng)控制的可靠性。關(guān)鍵詞模塊機(jī)ModbusModbus TCP/IPAbstract:The article introduce the PLC appliance on Modular water cooled screw chillers.By "Native place" and "fardistance" opinions,interlock multi-c

2、hillers while control seperate chiller, enhance reliance of control system.Key words: Modular chillers, Modbus Modbus TCP/IP一、前言：螺桿冷水機(jī)組在工業(yè)冷凍行業(yè)應(yīng)用很廣泛，其中某些行業(yè)的生產(chǎn)線要求非常高，一年365 天都不會(huì)停止。這就對(duì)冷凍設(shè)備的要求也是非常高。杭州邦聯(lián)氨綸公司采用我公司模塊式螺桿冷水機(jī)組（7 臺(tái)壓縮機(jī)組成），原有的方案是采用單片機(jī)控制，一個(gè)控制器控制7 臺(tái)螺桿壓縮機(jī)。但此控制方案最大的缺陷是控制器壞了，7 臺(tái)壓縮機(jī)都運(yùn)轉(zhuǎn)不了，可靠性非常差，難以滿足氨綸生

3、產(chǎn)線的高可靠性要求。目前 PLC 在各行各業(yè)應(yīng)用得很廣泛，并且PLC 的可靠性非常高。改成PLC 控制的方案后，每臺(tái)壓縮機(jī)都有一個(gè)PLC 控制器，使整個(gè)冷凍系統(tǒng)既可以根據(jù)總管溫度協(xié)調(diào)控制各臺(tái)壓縮機(jī)，又可以每臺(tái)壓縮機(jī)根據(jù)自己檢測到的水溫自動(dòng)控制。因此任何一臺(tái)壓縮機(jī)的控制器有故障，都不影響其它壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，極大提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性穩(wěn)定運(yùn)行。二、控制方案介紹1、控制設(shè)備簡介整個(gè)控制系統(tǒng)中， 7 臺(tái)壓縮機(jī)共用一個(gè)觸摸屏作數(shù)據(jù)顯示和操作，主機(jī)的PLC 采用帶以太網(wǎng)口的CPU，從機(jī)采用 24 點(diǎn)的 CPU，每個(gè) PLC 都需要配一個(gè)溫度擴(kuò)展模塊和通信適配器，用以測量溫度和擴(kuò)展通信口。詳細(xì)配件參數(shù)和輸入

4、輸出配置見下表。名稱型號(hào)品牌性能觸摸屏PWS6600C-P臺(tái)灣 HITECH5.7 英寸， 256色主機(jī) CPU模TWDLCAE40DRF 施耐德 TWIDO24點(diǎn)輸入， 2晶體管輸出， 14塊繼電器輸出，內(nèi)置以太網(wǎng)口從機(jī) CPU模TWDLCAA24DRF施耐德 TWIDO14點(diǎn)輸入， 10繼電器輸出塊溫度模塊TWDARI8HT施耐德 TWIDO8路輸入， PTC/NTC，10位通信適配TWDNAC485T施耐德 TWIDORS485物理層，通訊適配芯片器表一序號(hào)名稱PLC輸入 / 輸出1冷凍水流開關(guān)I0.02冷卻水流開關(guān)I0.13冷凍泵過載I0.24冷卻泵過載I0.35冷卻塔過載I0.46壓

5、縮機(jī)低壓保護(hù)I0.57壓縮機(jī)高壓保護(hù)I0.68機(jī)內(nèi)保護(hù)I0.79壓縮機(jī)過載保護(hù)I0.810壓縮機(jī)油位保護(hù)I0.911逆相保護(hù)I0.1012啟動(dòng)I0.1113停止I0.1214本地/ 遠(yuǎn)程I0.1315冷凍泵接%Q0.016冷卻泵%Q0.117冷卻塔%Q0.218壓縮機(jī)接觸器一%Q0.319壓縮機(jī)接觸器二%Q0.42025容調(diào)電磁閥%Q0.52150容調(diào)電磁閥%Q0.62275%容調(diào)電磁閥%Q0.723液路電磁閥%Q0.824冷凍出水溫度%IW1.025冷凍回水溫度%IW1.126冷卻出水溫度%IW1.227冷卻回水溫度%IW1.328排氣溫度%IW1.4表二2、機(jī)組通訊系統(tǒng)介紹施耐德 TWID

6、O PLC 本體上自帶一個(gè)RS485 通信口，通過增加RS485 通信適配器，增加了第二個(gè)通信口。觸摸屏通過每個(gè)PLC的第一個(gè)通信口讀取數(shù)據(jù)、發(fā)送操作控制命令和設(shè)備參數(shù)設(shè)置（見通訊系統(tǒng)圖紅色線部分），包括壓縮機(jī)容調(diào)狀態(tài)、冷凍進(jìn)出水溫度、冷卻進(jìn)出水溫度、故障報(bào)警等信息。主機(jī)PLC 通過第二個(gè)通信口讀取從機(jī)PLC 的數(shù)據(jù)，根據(jù)從機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和總管冷凍水溫，發(fā)送命令控制各壓縮機(jī)的能量容調(diào)狀態(tài)（見通訊系統(tǒng)圖黑色線部分）。主機(jī) PLC 通過本身自帶的以太網(wǎng)通信口，上傳各個(gè)壓縮機(jī)的數(shù)據(jù)和報(bào)警信息到中控室（見通訊系統(tǒng)圖黃色部分）。上述的 RS485 通信口使用的通訊協(xié)議Modbus, 波特率是 19200

7、，無校驗(yàn)， 1 位數(shù)據(jù)位；以太網(wǎng)通信口使用的協(xié)議是ModbusTCP/IP 。下面是通訊系統(tǒng)圖。通訊系統(tǒng)圖三、控制難點(diǎn)問題解決1、比較多臺(tái)壓縮機(jī)，運(yùn)行時(shí)間短的先啟動(dòng)/ 加載，運(yùn)行時(shí)間長的先停止/ 卸載要啟動(dòng)加載壓縮機(jī)，首先是比較多臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間，那個(gè)運(yùn)行時(shí)間短的壓縮機(jī)先啟動(dòng)在比較前，首先要判斷壓縮機(jī)處于那個(gè)狀態(tài)（停止、運(yùn)行、故障和禁用） 。實(shí)現(xiàn)上述過程，使用最大值數(shù)據(jù)表搜索函數(shù)和數(shù)據(jù)表搜索函數(shù)。下面是實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程的部分程序。2、讀寫從機(jī)數(shù)據(jù)主機(jī) PLC要讀取從機(jī) PLC的多項(xiàng)數(shù)據(jù)，綜合分析，才進(jìn)行下一步的命令。實(shí)現(xiàn)讀取從機(jī)的方法是采用Modbus 通信。 Modbus 作為一個(gè)通訊協(xié)議是由

8、MODICON 公司在 1979 年首次提出的，它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的， 、真正開放的、在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。下表是主機(jī) PLC讀從機(jī) PLC多字的功能表。數(shù)據(jù)表索最高有效字節(jié)最低有效字節(jié)引控制表001 （傳輸 / 接收）06（傳輸長度） (*)103 （接收偏移）00（傳輸偏移）傳輸表2位于 (1.247) 的從站03或04（請(qǐng)求代碼）3要讀取的第一個(gè)字的地址4N = 要讀取的字?jǐn)?shù)接收表（響5位于 (1.247) 的從站03或04（響應(yīng)代應(yīng)后）碼）600（由 Rx 偏移操作添加的字2*N （要讀取的字節(jié)節(jié)）數(shù)）7要讀取的第一個(gè)字8要讀取的第二個(gè)字（若N>1 ）.N+6要讀取

9、的第N 個(gè)字（若N>2 ）程序舉例主機(jī) PLC 要讀從機(jī) PLC 的%MW760 %MW769的數(shù)據(jù)，首先要在主PLC 的寄存器 %MW400 %MW404定義通訊格式，其中 %MW400賦值為 16#0106 ，完全是遵從面功能表的格式，一字不差。%MW401也是如此。 %MW402賦值為 16#203 ，其中 2為從 PLC 的通訊地址， 03 為標(biāo)準(zhǔn)格式定義。 如果要讀地址為5 的從 PLC 數(shù)據(jù)，%MW402就要改為 16#503 。%MW403賦值為 760 ，表示讀從 PLC 的第一個(gè)數(shù)據(jù)的地址是 %MW760 。%MW404表示要連續(xù)讀從PLC 數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，從 PLC 數(shù)據(jù)

10、的地址必須要連續(xù)的。因此從PLC 的數(shù)據(jù)%MW760%MW769被讀取并保存到主PLC的%MW407%MW416。在使用通訊命令前，先給 %MW400 %MW404給予正確的通訊參數(shù)，再使用EXCH 指令，其中 EXCH1 表示使用第一個(gè)通訊口讀數(shù)據(jù)，EXCH2 表示使用第二個(gè)通訊口讀數(shù)據(jù)， EXCH3 表示使用以太網(wǎng)讀數(shù)據(jù)。EXCH2 %MW400:16表示通訊字表從 %MW400開始，一直到 %MW414共16 個(gè)字組成這次的通信命令。具體例子見下圖。從站地址 20讀多字命令%MW4016#010061控制表%MW4016#030102讀取從站地址%MW4016#020233讀取第一個(gè)字的

11、%MW40760地址34讀取的字?jǐn)?shù)%MW401045接收從站地址%MW4056讀取字節(jié)數(shù)%MW4067接收第 1 個(gè)字%MW40機(jī)組狀態(tài)一%MW76078接收第 2 個(gè)字%MW40運(yùn)行時(shí)間（小%MW7618時(shí)）9接收第 3 個(gè)字%MW40%MW762910接收第 4 個(gè)字%MW41冷凍出水溫%MW7630度11接收第 5 個(gè)字%MW41冷凍回水溫%MW7641度12接收第 6 個(gè)字%MW41冷卻出水溫%MW7652度13接收第 7 個(gè)字%MW41冷卻回水溫%MW7663度14接收第 8 個(gè)字%MW41排氣溫度%MW767415接收第 9 個(gè)字%MW41機(jī)組故障信%MW7785息16接收第 10

12、 個(gè)字%MW41機(jī)組故障信%MW7696息四、控制方案的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)一：可靠性高每臺(tái)機(jī)組都有冷凍進(jìn)出水溫度的檢測，并且在操作箱上有“本地”和“遠(yuǎn)程”的選擇開關(guān)和啟動(dòng)停止按鈕。當(dāng)選擇本地控制，也就是單臺(tái)機(jī)組控制。在此模式下，每臺(tái)機(jī)組根據(jù)自己檢測到的冷凍水溫度，控制自己機(jī)組的加載和卸載，和其它機(jī)組一點(diǎn)關(guān)系也沒有。這時(shí)只要在本機(jī)上的操作箱操作按鈕，就可以啟?？刂茩C(jī)組。當(dāng)選擇“遠(yuǎn)程”控制時(shí)，此時(shí)機(jī)組受主機(jī)的控制器控制，相當(dāng)于模塊機(jī)的控制了。主機(jī)的控制器根據(jù)檢測到的總管冷凍水溫度，判斷那些參與“遠(yuǎn)程”的機(jī)組加載卸載。本地”的機(jī)組不參與遠(yuǎn)程控制，也就是說本地的機(jī)組不受主機(jī)控制器控制。以上的描述中，可以得知，任

13、何一臺(tái)機(jī)組有故障了，都不影響其它機(jī)組的運(yùn)行，因?yàn)槊颗_(tái)機(jī)組可以選擇“本地”和“遠(yuǎn)程”兩種控制方式。而且主機(jī)的制冷系統(tǒng)有問題，主機(jī)控制器還是很好時(shí)，還是能實(shí)現(xiàn)主控制器的功能，和壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)無關(guān)。即使主機(jī)的控制器壞了，或者觸摸屏壞了，其它從機(jī)可以選擇“本地”控制，只是不能實(shí)現(xiàn)模塊控制的功能，大大提高了整個(gè)設(shè)備的可靠性。目前傳統(tǒng)的控制器一旦觸摸屏壞了，所有的機(jī)組都不能用。雖然觸摸屏壞的概率很低，可是萬一壞的話，對(duì)有些特殊行業(yè)的客戶來說造成的損失是非常大的。優(yōu)點(diǎn)二：可遠(yuǎn)程監(jiān)控通過 MODBUS TCP/IP以太網(wǎng)采集主機(jī)控制器的數(shù)據(jù)，實(shí)際上就是采集了所有機(jī)組的數(shù)據(jù)，然后傳送到中控室的電腦，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、重要參數(shù)自動(dòng)記錄功能。傳統(tǒng)人工值班必須時(shí)時(shí)刻刻在機(jī)組旁邊，由于現(xiàn)場噪聲比較大，值班人員長期在這種場合值班工作效率并不高。采用電腦遠(yuǎn)程監(jiān)控，可以避開現(xiàn)場噪聲