[打印] [關(guān)閉] 發(fā)布時間：[2010-01-11 00:00]

   引言：

    可編程序控制器（PLC）是綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)的新型的、通用的自動控制裝置。它具有功能強、可靠性高、使用靈活方便、易于編程及適應(yīng)性強等一系列優(yōu)點。近年來，它在工業(yè)自動化、機電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)等方面的應(yīng)用越來越廣，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。其緊湊的設(shè)計、良好的擴展性、低廉的價格、強大的指令以及較高的可靠性和簡便的維護,近乎完美的滿足了小規(guī)模的控制要求。壓縮機組是動力的核心，從避免事故和對機組保護的角度考慮，對機組的溫度、壓力、和防喘震等都設(shè)計了嚴密的聯(lián)鎖程序，在機組正常運轉(zhuǎn)過程中，一旦有控制參數(shù)超標或有危害機組安全的因素，控制系統(tǒng)都要按照聯(lián)鎖保護程序做出相應(yīng)的處理。PLC處理功能強大、掃描速度快，抗干擾能力強，在機組的聯(lián)鎖保護系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文以聚丙烯生產(chǎn)中制冷降溫的冰機為例介紹PLC連鎖保護設(shè)計和應(yīng)用。

    一、聯(lián)鎖保護的的必要性和壓縮機的控制要求

    聯(lián)瑣保護的主要作用是當機組在啟停和運行過程中發(fā)生危及設(shè)備和人身安全的故障時，自動采取保護或聯(lián)鎖措施，防止事故產(chǎn)生和避免事故擴大，從而保證機組的正常啟停和安全運行。是通過對設(shè)備工作狀態(tài)和機組運行參數(shù)的嚴密監(jiān)視，發(fā)生異常情況時，及時發(fā)出報警信號，必要時自動啟動或切除某些設(shè)備或系統(tǒng)，使機組維持原負荷運行或減負荷運行。當發(fā)生重大故障而危及機組設(shè)備時，停止機組（或某一部分）運行，避免事故進一步擴大。在上述的壓縮機控制中，當溫度高于70℃、入口壓力低于1Mpa、機組潤滑油壓力低于0.5Mpa、出口壓力高于9Mpa或者操作員按下緊急停車按扭時，PLC啟動壓縮機聯(lián)鎖保護程序，機組停止運行。

    二、硬件配置

    １、ＰＬＣ硬件

    PLC選用西門子S7-300，S7-300屬于模塊式PLC，主要由機架、CPU模塊、信號模塊、通信處理器、電源模塊和編程設(shè)備組成。在冰機控制系統(tǒng)的PLC硬件配置中，電源選用PS3075A電源模塊，CPU選用標準型315-2DP。數(shù)字量輸入模板選用SM321DI16x24VDC，數(shù)字量輸出模板選用SM322DO8x24VDC/0.5A，模擬量輸入模板選用SM331AI8×12位，模擬量輸出模板選用SM332AO4×16位。

    2、人機界面

    操作界面上配置觸摸屏。選用5.7″的LCD顯示屏，具有操作簡單，顯示直觀的特點，可直接觸動屏幕進行操作。觸摸屏內(nèi)置通用端口，可通過串行通訊電纜直接與計算機及其它含有RS-232C端口的設(shè)備相連。

    在本套生產(chǎn)線的實際應(yīng)用中，為人機界面設(shè)置了生產(chǎn)線運行狀態(tài)顯示、I/O監(jiān)控、手動操作、設(shè)備自動運行指示及故障報警和報警幫助等多個畫面，并應(yīng)用了操作人員等級密碼設(shè)定等功能。

    三、軟件設(shè)計

    1、軟件運行

    用戶寫好程序并下載到PLC后，一旦開機運行，PLC就循環(huán)執(zhí)行用戶程序。OB1是用于循環(huán)處理的組織塊（主程序），它可以調(diào)用別的邏輯塊，或被中斷程序（組織塊）中斷。在起動完成后，不斷地循環(huán)調(diào)用OB1，在OB1中可以調(diào)用其它邏輯塊（FB,SFB,FC或SFC）。循環(huán)程序處理過程可以被某些事件中斷。在循環(huán)程序處理過程中，CPU并不直接訪問I/O模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū)，而是訪問CPU內(nèi)部的輸入/輸出過程映像區(qū)，批量輸入、批量輸出。

    ２、測量參數(shù)運算

    PLC從傳統(tǒng)的繼電器回路發(fā)展而來，最初的PLC甚至沒有模擬量的處理能力，PLC從開始就強調(diào)的是邏輯運算能力。隨著科技的發(fā)展，控制技術(shù)的突飛猛進，PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)全面移植到計算機系統(tǒng)控制上了，已經(jīng)具備了強大的模擬量處理能力。對于機組控制，前期由于PLC模擬量處理能力的局限，大部分模擬量參數(shù)的控制都采用開關(guān)，如壓力開關(guān)、液位開關(guān)等。這些開關(guān)大部分是機械式的，或者是通過設(shè)定器設(shè)定報警點，從而轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。這樣往往控制精度相對較低，難免有誤動作。隨著PLC模擬量處理能力的強大，模擬量處理模塊的產(chǎn)生，可以把測量變送器的信號直接引入PLC處理模塊，在程序中寫入聯(lián)鎖動作點。大大的提高的控制精度，減少了誤動作。

    對于上述機組控制，壓縮機出口壓力控制，通過壓力變送器傳輸4-20mA信號直接引入模擬量輸入模板SM331AI8×12。CPU只能以二進制形式處理模擬量，模擬量輸入模塊用于將模擬過程信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，模擬量輸出模塊用于將數(shù)字輸出之轉(zhuǎn)化為模擬信號。在模塊的硬件配置和軟件的設(shè)置中寫入相應(yīng)的參數(shù)，就可以寫入處理程序。根據(jù)本壓縮機的控制要求，壓縮機出口壓力變送器量程是0～10Mpa，如果出口壓力超過8Mpa，PLC輸出報警，蜂鳴器響，當出口壓力達到9Mpa時，為了壓縮機的安全，就要打開泄壓閥門，模擬量輸入地址為PIW256，PLC報警輸出點地址為Q2.0，泄壓閥門控制輸出地址為Q2.1，程序如下：

    壓縮機溫度也是壓縮機聯(lián)鎖保護中很重要的參數(shù)，對于溫度的測量，直接采用熱電阻，把測量的歐姆信號引入模擬量輸入模板SM331AI8×12，設(shè)置好相應(yīng)的硬件參數(shù)后，寫入聯(lián)鎖動作程序，對于上述壓縮機控制，如果溫度達到70℃，為了防止事故的發(fā)生，則停止壓縮機，溫度輸入點地址為PIW260,壓縮機停機控制地址為Q2.2。

    ３、連鎖保護程序

    在機組具備開機的狀態(tài)下，操作員按下開車按扭，壓縮機自檢沒有報警信號后，啟動運行。在壓縮機運行過程中，PLC程序循環(huán)掃描控制參數(shù)，嚴密監(jiān)控壓縮機狀態(tài)，當溫度高于70℃、入口壓力低于1Mpa、機組潤滑油壓力低于0.5Mpa、出口壓力高于9Mpa、操作員按下停止或緊急停車按扭時，壓縮機自動進入聯(lián)瑣程序，調(diào)用聯(lián)瑣處理子程序或根據(jù)事故級別直接停止壓縮機的運行，實現(xiàn)設(shè)備自保和防止事故的進一步擴大。下面是壓縮機啟停聯(lián)瑣運行的一段程序。

    四、總結(jié)

    PLC內(nèi)部資源極其豐富，內(nèi)部存儲器（軟繼電器）數(shù)量往往數(shù)以千數(shù)。

PLC采用“軟器件”、“軟觸點”進行聯(lián)鎖，它并不改變PLC外部電路的結(jié)構(gòu)，因而不存使電路復(fù)雜化的問題。而這種聯(lián)鎖本質(zhì)上是增加PLC運算的條件，使得PLC在進行輸出之前需要進行更多的安全可靠性判斷，從而使系統(tǒng)的安全可靠性得到提高。通過系統(tǒng)保護程序的開發(fā)與運行，使PLC能及時感知系統(tǒng)的故障或存在的事故隱患，并通過保護程序做出相應(yīng)的反應(yīng)，以防止事故發(fā)生或擴大，更好的保護人身和設(shè)備的安全。