本文介绍了PLC在螺杆模块冷水机组的应用。通过“本地”和“远程”的选择，使多台机组集中控制，又可以分散控制，大大确保系统控制的可靠性。本文作者：陈海波，来源于互联网。
一、前言：
螺杆冷水机组在工业冷冻行业应用很广泛，其中某些行业的生产线要求非常高，一年365天都不会停止。这就对冷冻设备的要求也是非常高。杭州邦联氨纶公司采用我公司模块式螺杆冷水机组（7台压缩机组成），原有的方案是采用单片机控制，一个控制器控制7台螺杆压缩机。但此控制方案最大的缺陷是控制器坏了，7台压缩机都运转不了，可靠性非常差，难以满足氨纶生产线的高可靠性要求。
目前PLC在各行各业应用得很广泛，并且PLC的可靠性非常高。改成PLC控制的方案后，每台压缩机都有一个PLC 控制器，使整个冷冻系统既可以根据总管温度协调控制各台压缩机，又可以每台压缩机根据自己检测到的水温自动控制。因此任何一台压缩机的控制器有故障，都不影响其它压缩机的正常运行，极大提高整个系统的可靠性稳定运行。
二、控制方案介绍
1、控制设备简介
整个控制系统中，7台压缩机共用一个触摸屏作数据显示和操作，主机的PLC采用带以太网口的CPU，从机采用24点的CPU，每个PLC都需要配一个温度扩展模块和通信适配器，用以测量温度和扩展通信口。详细配件参数和输入输出配置见下表。
名称
型号
品牌
性能
触摸屏
PWS6600C-P
台湾HITECH
5.7英寸，256色
主机CPU模块
TWDLCAE40DRF
施耐德TWIDO
24点输入，2晶体管输出，14继电器输出，内置以太网口
从机CPU模块
TWDLCAA24DRF
施耐德TWIDO
14点输入，10继电器输出
温度模块
TWDARI8HT
施耐德TWIDO
8路输入，PTC/NTC，10位
通信适配器
TWDNAC485T
施耐德TWIDO
RS485物理层，通讯适配芯片
表一
|
序号 |
名称 |
PLC输入/输出 |
|
1 |
冷冻水流开关 |
I0.0 |
|
2 |
冷却水流开关 |
I0.1 |
|
3 |
冷冻泵过载 |
I0.2 |
|
4 |
冷却泵过载 |
I0.3 |
|
5 |
冷却塔过载 |
I0.4 |
|
6 |
压缩机低压保护 |
I0.5 |
|
7 |
压缩机高压保护 |
I0.6 |
|
8 |
机内保护 |
I0.7 |
|
9 |
压缩机过载保护 |
I0.8 |
|
10 |
压缩机油位保护 |
I0.9 |
|
11 |
逆相保护 |
I0.10 |
|
12 |
启动 |
I0.11 |
|
13 |
停止 |
I0.12 |
|
14 |
本地/远程 |
I0.13 |
|
15 |
冷冻泵接 |
%Q0.0 |
|
16 |
冷却泵 |
%Q0.1 |
|
17 |
冷却塔 |
%Q0.2 |
|
18 |
压缩机接触器一 |
%Q0.3 |
|
19 |
压缩机接触器二 |
%Q0.4 |
|
20 |
25％容调电磁阀 |
%Q0.5 |
|
21 |
50％容调电磁阀 |
%Q0.6 |
|
22 |
75%容调电磁阀 |
%Q0.7 |
|
23 |
液路电磁阀 |
%Q0.8 |
|
24 |
冷冻出水温度 |
%IW1.0 |
|
25 |
冷冻回水温度 |
%IW1.1 |
|
26 |
冷却出水温度 |
%IW1.2 |
|
27 |
冷却回水温度 |
%IW1.3 |
|
28 |
排气温度 |
%IW1.4 |
表二
2、机组通讯系统介绍
施耐德TWIDO PLC本体上自带一个RS485通信口，通过增加RS485通信适配器，增加了第二个通信口。触摸屏通过每个PLC的第一个通信口读取数据、发送操作控制命令和设备参数设置（见通讯系统图红色线部分），包括压缩机容调状态、冷冻进出水温度、冷却进出水温度、故障报警等信息。主机PLC通过第二个通信口读取从机PLC的数据，根据从机的运行状态和总管冷冻水温，发送命令控制各压缩机的能量容调状态（见通讯系统图黑色线部分）。主机PLC通过本身自带的以太网通信口，上传各个压缩机的数据和报警信息到中控室（见通讯系统图黄色部分）。
上述的RS485通信口使用的通讯协议Modbus,波特率是19200，无校验，1位数据位；以太网通信口使用的协议是Modbus TCP/IP。下面是通讯系统图。
三、控制难点问题解决
1、比较多台压缩机，运行时间短的先启动/加载，运行时间长的先停止/卸载
要启动加载压缩机，首先是比较多台压缩机运行时间，那个运行时间短的压缩机先启动在比较前，首先要判断压缩机处于那个状态（停止、运行、故障和禁用）。实现上述过程，使用最大值数据表搜索函数和数据表搜索函数。下面是实现这个过程的部分程序。
1、读写从机数据
主机PLC要读取从机PLC的多项数据，综合分析，才进行下一步的命令。实现读取从机的方法是采用Modbus通信。Modbus作为一个通讯协议是由MODICON公司在1979年首次提出的，它是一个标准的，、真正开放的、在工业自动化领域应用最广泛的网络通讯协议。下表是主机PLC读从机PLC多字的功能表。
数据表索引
最高有效字节
最低有效字节
控制表
0
01（传输/接收）
06（传输长度）(*)
1
03（接收偏移）
00（传输偏移）
传输表
2
位于 (1..247) 的从站
03 或 04（请求代码）
3
要读取的第一个字的地址
4
N = 要读取的字数
接收表（响应后）
5
位于 (1..247) 的从站
03 或 04（响应代码）
6
00（由 Rx 偏移操作添加的字节）
2*N（要读取的字节数）
7
要读取的第一个字
8
要读取的第二个字（若 N>1）
...
N+6
要读取的第 N 个字（若 N>2）
程序举例
主机PLC要读从机PLC的%MW760～%MW769的数据，首先要在主PLC的寄存器%MW400～%MW404定义通讯格式，其中%MW400赋值为16#0106，完全是遵从面功能表的格式，一字不差。%MW401也是如此。%MW402赋值为16#203，其中2为从PLC的通讯地址，03为标准格式定义。如果要读地址为5的从PLC数据，%MW402就要改为16#503。%MW403赋值为760，表示读从PLC的第一个数据的地址是%MW760。%MW404表示要连续读从PLC数据的个数，从PLC数据的地址必须要连续的。因此从PLC的数据%MW760～%MW769被读取并保存到主PLC的%MW407～%MW416。在使用通讯命令前，先给%MW400～%MW404给予正确的通讯参数，再使用EXCH指令，其中EXCH1表示使用第一个通讯口读数据，EXCH2表示使用第二个通讯口读数据，EXCH3表示使用以太网读数据。EXCH2 %MW400:16表示通讯字表从%MW400开始，一直到%MW414共16个字组成这次的通信命令。具体例子见下图。
从站地址2
0
读多字命令
%MW400
16#0106
1
控制表
%MW401
16#0300
2
读取从站地址
%MW402
16#0203
3
读取第一个字的地址
%MW403
760
4
读取的字数
%MW404
10
5
接收从站地址
%MW405
6
读取字节数
%MW406
7
接收第1个字
%MW407
机组状态一
%MW760
8
接收第2个字
%MW408
运行时间（小时）
%MW761
9
接收第3个字
%MW409
%MW762
10
接收第4个字
%MW410
冷冻出水温度
%MW763
11
接收第5个字
%MW411
冷冻回水温度
%MW764
12
接收第6个字
%MW412
冷却出水温度
%MW765
13
接收第7个字
%MW413
冷却回水温度
%MW766
14
接收第8个字
%MW414
排气温度
%MW767
15
接收第9个字
%MW415
机组故障信息
%MW778
16
接收第10个字
%MW416
机组故障信息
%MW769
四、控制方案的优点
优点一：可靠性高
每台机组都有冷冻进出水温度的检测，并且在操作箱上有“本地”和“远程”的选择开关和启动停止按钮。当选择本地控制，也就是单台机组控制。在此模式下，每台机组根据自己检测到的冷冻水温度，控制自己机组的加载和卸载，和其它机组一点关系也没有。这时只要在本机上的操作箱操作按钮，就可以启停控制机组。
当选择“远程”控制时，此时机组受主机的控制器控制，相当于模块机的控制了。主机的控制器根据检测到的总管冷冻水温度，判断那些参与“远程”的机组加载卸载。本地”的机组不参与远程控制，也就是说本地的机组不受主机控制器控制。
以上的描述中，可以得知，任何一台机组有故障了，都不影响其它机组的运行，因为每台机组可以选择“本地”和“远程”两种控制方式。而且主机的制冷系统有问题，主机控制器还是很好时，还是能实现主控制器的功能，和压缩机的制冷系统无关。即使主机的控制器坏了，或者触摸屏坏了，其它从机可以选择“本地”控制，只是不能实现模块控制的功能，大大提高了整个设备的可靠性。目前传统的控制器一旦触摸屏坏了，所有的机组都不能用。虽然触摸屏坏的概率很低，可是万一坏的话，对有些特殊行业的客户来说造成的损失是非常大的。
优点二：可远程监控
通过MODBUS TCP/IP以太网采集主机控制器的数据，实际上就是采集了所有机组的数据，然后传送到中控室的电脑，实现远程监控、重要参数自动记录功能。传统人工值班必须时时刻刻在机组旁边，由于现场噪声比较大，值班人员长期在这种场合值班工作效率并不高。采用电脑远程监控，可以避开现场噪声大的干扰，又可以实时了解每台机组运转情况。记录机组运行工况和参数，人工是每半小时记录，电脑是每3分钟自动记录，可见电脑自动记录参数大大减轻人工劳动。查询以往时间机组的参数，只需要输入想要查询的开始日期时间和结束的日期时间，就自动把这一段的数据显示并打印出来。报警记录可以保存3年时间，最大支持10000条记录，还可以把当前报警信息自动发到指定邮箱和指定的手机上。
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