番禺升降车公司    基于ＰＬＣ的升降车大型基础环境模拟试验室温度控制系统的设计   番禺升降车公司, 番禺升降车, 番禺升降车出租    ＰＬＣ是一种高性能的可编程逻辑控制器。ＰＬＣ以微处理器为核心，将计算机技术、自动控制技术及网络通信技术有机融为一体。是应用十分广泛的工业自动化装置，具有控制能力强、可靠性高、配置灵活等特点ＰＳｌ。西门子Ｓ７－３００系列ＰＬＣ是一种中型可编程逻辑控制器，其在工业自动化和电力行业应用广泛。模块化、易于实现分布式配置、容易入口、处理速度快以及通信能力强等优点使得西门子Ｓ７－３００系列ＰＬＣ成为许多复杂控制系统的主控ＰＬＣＰＳｌ。西门子Ｓ７－３００系列ＰＬＣ采用模块化的结构设计，各单独模块之间可Ｗ进行组合和扩展，主要由机架、电源模块、ＣＰＵ模块、通信模块、接口模块、信号模块、功能模块等组成ＰＷ。ＰＬＣ结构模块。

      Ｓ７－３００系列ＰＬＣ各个模块的用途如下所述：机架（ＲＡＣＩＣ）：用于安装并固定各ＰＬＣ模块的导轨。电源模块（ＰＳ）：用于将１２０／２４０Ｖ交流电转换为２４Ｖ或５Ｖ直流电，供ＰＬＣ各模块使用。  ＣＰＵ模块：用于执行用户程序，支持插入式存储卡扩展内存。带有民Ｓ４８５和ＭＰＩ通信接口，部分型号的ＣＰＵ带有ＰＲＯＦＵＳ－ＤＰ通讯接日。接口模块（ＩＭ）：用于扩展ＰＬＣ机架，连接主机架和扩展机架，距离一般不超过１０ｍ。信号模块（ＳＭ）：用于输入输出数据，根据不同的数据类型，有数字量输入／输出模块和模拟量输入／输出模块。通信模块之间的点对点网络连接。功能模块（ＦＭ）：用于在开环或闭环系统中控制定位和高速计数操作。气候环境模拟控制系统Ｗ西门子Ｓ７－３００系列ＰＬＣ作为主控制站，主站不仅需要满足控制任务，而且能够实现对系统的监控。进行硬件选型时，在满足系统需要的Ｉ／Ｏ点数量基础上，一般还需要为每个系统保留２０％￣３０％的裕量，以便后期的功能扩展。环境模拟控制系统Ｉ／Ｏ点数需求。

    表３．１基础环境模拟控制系统Ｓ７－３００ＰＬＣＩ／Ｏ点数需求—系统Ｉ／Ｏ类型主要信号源Ｉ／Ｏ点数需求ＤＩ喷淋水索、风机、冷却水索故障，开关量阀口开闭到位信号４０冷却水系ＤＯ喷淋水泉、风机、冷却水累后停，开关量阀们开闭等信号３４统ＡＩ模拟量阀口开度反馈，温度，压力传感器信号３ＡＯ变频泉的频率、模拟量阀口开度等信号５ＤＩ风机、加湿器故障信号１２循环风系ＤＯ风机、加湿器启停信号１２统ＡＩ模拟量阀口开度反馈信号３０ＡＯ加湿器、模拟量阀ｎ开度信号３６ＤＩ水索故障、开关量阀口开关到位信号９９载冷剂系ＤＯ水泉、开关量阀ｎ开关信号５１统ＡＩ模拟量阀口开度、温度、压力信号４ＡＯ模拟量阀口开度信号３ＤＩ风机故障信号２祐ｎ玄巧ＤＯ风机启停信号３ＡＩ模拟量阀口开度反馈信号６ＡＯ模拟量阀口开度信号６ＤＩ风机、转轮、电加热故障信号１４ＤＯ风机、转轮、电加热启停信号１４ＡＩ模拟量阀口开度反馈信号４ＡＯ模拟量阀口开度、电加热投入量信号８ＤＩ开关量阀口开关到位反馈信号４６制冷机组ＤＯ开关量阀口开关信号２４系统ＡＩ湿度传感器信号９＾２＾０１８硕±学位论文表３．１（续）＾统Ｉ／Ｏ类型主要信号源Ｉ／Ｏ点数需求ＤＩ水累故障、开关量阀口开关到位信号２４降雨降雪ＤＯ水泉后停、开关量阀口开关信号１５系统ＡＩ压力信号６ＡＯ无０ＤＩ水累故降、开关量闽口开关到位、液位报巧信号２０ＤＯ水系、开关量阀口开关１６ＡＩ模拟量阀口开度反馈信号２公模拟量阀口开度信号２表３．１中列出了基础环境模拟试验系绕各个子系统的Ｉ／Ｏ点类型，主要信号源以及Ｉ／Ｏ点数需求。根据现场的实际Ｉ／Ｏ点数、存储空间、通讯能力以及成本等因素，同时考虑到系统后期的可扩展性，气候环境模拟控制系统的ＰＬＣ硬件选型如表３．２所示。

      在本系统中，部分控制设备（制冷机组、循环风风量控制系统等）需要由Ｓ７－２００进行就地控制。Ｓ７－３００系列的ＰＬＣ与Ｓ７－２００系列ＰＬＣ可通过ＰＲＯ巧ＢＵＳ－ＤＰ总线进行通讯，因而Ｓ７－３００的ＣＰＵ采用ＣＰＵ３１５－２ＤＰ模块作为温度控制系统各个子系统的控制器。ＣＰＵ３１５－２ＤＰ具有ＤＰ通讯接□，适用于程序量大，并且对ＰＲＯＦＵＳ－ＤＰ通讯有需求的系统。

       Ｓ７－２００ＰＬＣ系列ＣＰＵ需要通过带有ＰＲＯＦＵＳ－ＤＰ接口的ＥＭ２７７模块才能连接至ＰＲＯＦ化ＵＳ网络。考虑到本系绕需要使用太网通信，通讯模块选用ＣＰ３１３－１；数字量输入模块ＳＭ３２１（ＤＩ３２ｘ２４ＶＤＣ）２５个，分别为各个子系统ＰＬＣ提供相应数量的数字量输入通道，总计８００路；数字量输出模块ＳＭ３２２（ＤＯ３２ｘ２４ＶＤＣ／０．５Ａ）１８个，分别为各个子系统提供相应数量的数字量输出通道，总计５７６路；模拟量输入模块ＳＭ３３１（ＡＩ８ｘＵＢＩＴ）５４个，分别为各个子系统提供相应数量的模拟量输入通道，总计４３２路；模拟量输出模块ＳＭ３３２（Ａ０８ｘｌ２ＢＩＴ）％个，分别为各个子系统提供相应数量的模拟量输出通道，总计２８８路。通过Ｗ上选型，硬件系统可Ｗ满足用户的需求化及后期的可拓展性。

      控制系统组态设计,  控制系统硬件组态,  ＰＬＣ设计的编程和组态软件，该软件集成了ＳＩＭＡＴＩＣ管理器。可利用其进行ＰＬＣ的硬件组态、网络沮态、程序编写、硬件诊断等操作，其中硬件组态和网络组态是项目创建后的首要任务。ＰＬＣ硬件组态主要用于配置系统的机架模块组成、硬件组网、分配物理地址等。用户可根据需要放置模块位置、设置模块地址，方便后期ＰＬＣ编程Ｐ７１。根据环境模拟试验室温度控制系统的硬件组态、选型和构成方案分析，本控制系统将会有多个ＰＬＣ，在Ｓｔｅｐ７中需要对温度控制系统各个子系统ＰＬＣ分别进行硬件组态。其中，大室集中控制ＰＬＣ硬件组态，机架中模块的参数。大室循环风系统ＰＬＣＷＡＨＵ２２１为例）硬件组态，主机架中模块参数，扩展机架中模块参数。大室集中控制系统机架中包括电源、ＣＰＵ、以太网通讯模块、数字量输入、数字量输出和模拟量输出模块各一个，模拟量输入模块一个。包括机架中各个模块的订货号、ＭＰＩ地址以及Ｉ／Ｏ模块的存储地址范围等信息。

     大室循环风系统（ＡＨＵ２２１）扩展机架模块参数，大室循环风系统由两个机架组成，通过ＩＭ３６５模块进行连接。与大室集中控制系统机架中的模块类似，主机架包括电源、ＣＰＵ、太网通讯模块、数字量输入模块３个、数字量输出模块两个、模拟量输入模块两个。扩展机架中放置有剩余的Ｉ／Ｏ模块，包括模拟量输入模块４个和模拟量输出模块４个。分别为主机架和扩展机架中模块的信息，与上述大室集中控制系统类似，不再赞述。小室集中控制ＰＬＣ和小室循环风系统的硬件组态分别与大室集中控制ＰＬＣ和大室循环风系统硬件组态相似，冷却水系统和载冷载热系统硬件组态与上述循环风系统硬件组态同样类似。上述子系统ＰＬＣ硬件组态之间不同之处仅表现为各类Ｉ／Ｏ模块的数量以及所连接的从站数量不尽相同，此处略去小室集中控制ＰＬＣ、小室循环风系统、冷却水系统和载冷载热系统的硬件组态。

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     根据第二部分控制系统总体架构的分析以及本部分的硬件选型，在Ｓｔｅｐ７软件中控制系統的网络组态。本地ＩＤ和伙伴ＩＤ是用于程序编写时的连接号，为十六进制数；表示与之连接并激活的ＰＬＣ。

     温度控制系统软件设计    基础环境模拟控制系统温度控制系统由多个子系统构成，每个子系统均配备有一个独立的ＰＬＣ。大室和小室温度控制系统分别有一个集成控制ＰＬＣ，它们分别与各个子系统的ＰＬＣ交换数据，由各个子系统的ＰＬＣ实现对子系统现场设备的控制。以下将首先详细描述温度控制系统总体控制流程，然后对总体控制流程中调用的子系统进行介绍。限于篇幅，仅对主要的几个子系统即冷却水子系统、循环风子系统和载冷剂子系统的控制流程进行详细的叙述，其他子系统控制过程相对简单，不再资述。

  

     由于大室和小室集中控制ＰＬＣ只负责部分数据的计算、环境室内数据采集以及与子系统ＰＬＣ之间进行数据交换，而无需对现场设备进行直接控制，其中程序相对简单，在程序整体框图中不作描述。Ｗ下仅介绍温度控制系统中最为重要的循环风系统、冷却水系统以及载冷剂系统的程序框架。大室和小室循环风系统控制相类似，并且大室五个循环风单元、小室两个循环风单元分别完全相同，因此循环风系统控制程序框架仅设计了大室循环风单元。蒸汽锅炉系统、新风系统和补气系统相对简单，限于篇幅，图中未体现。 以下简单介绍部分主要程序块的功能（由于各个ＰＬＣ中的程序框架有一些功能相同的程序块，对此类程序块将不进行重复介绍）：

      （１）大室循环风系统：程序循环组织块，该部分是控制系统的主程序，ＣＰＵ处于运行状态时，其中的程序循环执行，能被优先级更局的０Ｂ块中断。ＯＢ３５：定时中断组织块，按一定的时间间隔执行，中断时间设置为２０００ｍｓ。对部分温度信号的采集，比例调节阀、变频循环粟等设备的ＰＩＤ及模糊ＰＩＤ的控制程序存放于该模块中。ＯＢ８２：若ＰＬＣ包含具有诊断能力的模块并且使能了其诊断中断功能，则当检测到故障时，会向ＣＰＵ发送一个诊断中断请求，ＯＢ８２将会被自动调用，若高模块中用户未进行相应的编程，ＣＰＵ将自动切换至停止模式ＯＢ８６：机架故障组织块，当操作系统检测到扩展机架、ＤＰ主站和从站系统的故障，将会产生机架中断，该组织块将会被自动调用Ｐ７３。ＯＢｌ（Ｘ）：初始化组织块，在本系统中用于上电初始化，确保ＰＬＣ在重新上电后能将一些关键参数写入程序。ＯＢ１２１：编程中断组织块，当出现调用不存在的块、使用错误的地址时，该组织块将会被调用ＯＢ１２２；Ｉ／Ｏ访问故障组织块，当访问数据出现错误时，该组织块将会被自动调用。ＳＦＣ１（ＲＥＡＤ＿ＣＬＫ）：用于读取系统当前时间，并将其ＷＢＣＤ码的形式存储于连续的８个字节地址内。ＦＣ１；数据采集模块，主要用于采集输入信号并处理。ＦＣ２：数据输出模块，用于将控制量输出至执行机构，控制现场设备。ＦＣ３、ＦＣ４、ＦＣ８；循环风系统中高温模式、低温模式和降雪／冻雨模式的控制程序。ＦＣ５；中用于工业以太网的通讯发送数据模块，其作用是将一定长度数据从本ＰＬＣ通过通讯模块ＣＰ３４３－１发送至目标连接号的ＰＬＣ。ＦＣ６；用于工业以太网的数据接收模块。ＦＣ１０￣ＦＣ１６：循环风系统载冷剂出口旁通比例阀模糊ＰＩＤ控制程序。

     （２）冷却水系统ＦＣ３；累的备用设置，用于设置冷却粟组中的备用粟。ＦＣ７；水位控制，用于控制水位使其处于正常范围。ＦＣ８；累的启动控制，根据各个冷却粟的运行时间和备用设置进行启动控制。ＦＣ９：冷却塔控制，用于确定并控制投入运巧的冷却塔、风机后停的程序块。

    （３）载冷载热系统ＦＣ７、ＦＣ８：载冷剂低温控制和中高温控制，用于控制低温载冷剂系统和中高温载冷剂系统，其中分别包括ＦＣ９？ＦＣ１１和ＦＣ１２￣ＦＣ１４程序块。ＦＣ９、ＦＣ１０、ＦＣ１１；分别为蒸发器控制、低温定压罐部分控制、低温循环累启动控制程序块。ＦＣ１２、ＦＣ１３、ＦＣ１４：分别为制冷制热设备（中高温蒸发器、板式换热器等）控制、中高温定压罐部分控制、中高温循环累启动控制程序块。

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