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      OMRON小型PLC在食品包裝機械、冷水機組控制系統(tǒng)中的應用

      2006年06月30日 09:20:16人氣:734來源:煙臺勾股通信技術有限公司

      (1)合肥通用機械研究院;(2)OMRON自動化(中國)統(tǒng)轄集團
        
         [摘 要]:文章詳細描述了OMRON小型PLC的配置和技術特點,提出了適合食品包裝機械、冷水機組控制需要的控制系統(tǒng),介紹了控制軟件的功能。對于食品包裝機械、冷水機組計算機監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件協(xié)議也做了詳細的討論??梢宰鳛槭称钒b機械、冷水機組產(chǎn)品工程師的參考。
        概 述
         隨著技術的進步,由可編程序控制器(簡稱PLC)組成的自動控制系統(tǒng)在很多行業(yè)和領域都得到了廣泛的應用,在食品包裝機械及制冷空調(diào)行業(yè)也不例外。PLC和工業(yè)人機界面(HMI)被大量地用于包裝機及冷水機組上,例如在吸收式冷水機組上,OMRON的C200Hα、CSl、CJl系列PLC就以其優(yōu)異的性能(運算功能、網(wǎng)絡通訊功能、開放的容易使用的通訊協(xié)議等)獲得了企業(yè)和用戶的贊同而得到了廣泛的使用。它的網(wǎng)絡功能讓企業(yè)能在自己的服務中心足不出戶就可以監(jiān)視在各地的用戶所使用的機組的運行全部狀態(tài)和數(shù)據(jù),幫助客戶解決運行中碰到的問題,提醒客戶維護和保養(yǎng)機器,以及幫客戶重新恢復機組的控制程序和設定機組運行參數(shù)等等。這大大提高了服務的質(zhì)量和效率,也為企業(yè)節(jié)省了大量的開支。但是由于成本的原因,這些系列的PLC無法在其他冷水機組如風冷冷水機組、水冷螺桿機、活塞機等產(chǎn)品上取得應用,為此OMRON推出了另一款機型CPM2AH,這種機型體積小,擴充能力強,性能價格比高,非常適合在食品包裝機械及水冷和風冷冷水機組中使用。以下以冷水機組控制為例進行進一步說明。
        1 控制系統(tǒng)的配置方案
         CPM2AH系列PLC是一款在小機殼內(nèi)匯聚了*的功能和優(yōu)異的表現(xiàn)的產(chǎn)品。其基本單元有20、30、40、60點四種,包含了數(shù)字量輸入和高速脈沖輸入、繼電器輸出功能,根據(jù)系統(tǒng)開發(fā)的需要,可以增加擴展模塊,擴展的模塊包括開關量輸入輸出模塊,Pt100溫度輸入模塊(TS101/TS102),電流電壓輸入模塊(AD041)和模擬量輸出模塊(DA041)。在通訊功能上可以:
         (1)通過Host link連接到計算機系統(tǒng);
         (2)通過1∶1 Link與OMRON其他系列的PLC進行通訊;
         (3)通過Compobus/S和Device Net進行遠程模塊擴展,從而實現(xiàn)集散型控制。
        這些功能可以很好地滿足機組的控制要求。滿足水冷和風冷冷水機組配置要求的控制系統(tǒng)構(gòu)成見下表:
        
         上述配置表為一般通用型配置,其中風冷機組中,由于涉及到壓力測量,所以模擬量輸入采用電流/電壓型輸入模塊;對于水冷冷水機組,一般考慮2路溫度輸入,如果需要增加溫度測點,可以將TS101模塊換成TS102模塊,這樣可以將溫度輸入點增加到4路。每套PLC的CPU單元上有兩個通訊接口,一個供與觸摸屏進行連接,另外一個可以連接到遠程計算機實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
         由于OMRON的PLC產(chǎn)品通用性很強,很多公司的觸摸屏都可以和它通訊連接,因此可以根據(jù)價格、功能和技術特點來選擇相應的觸摸屏產(chǎn)品與PLC配套使用。
         對于其他有特殊要求,或設計中需要增加模擬量和數(shù)字量的情況,還可以酌情增加其他相應的擴充模塊以滿足要求。
        2 控制系統(tǒng)功能
         控制系統(tǒng)的功能包括:設備運轉(zhuǎn)控制,運行參數(shù)監(jiān)視,能量自動調(diào)節(jié),故障報警記錄和系統(tǒng)參數(shù)設定等功能:
         (1)設備運轉(zhuǎn)控制 可以以三種形式啟動機組,本地啟動、遠程信號啟動、定時啟動,具體為:1)在遠程信號和定時信號都屏蔽的情況下以本地方式啟停2)在定時屏蔽、遠程信號允許的情況下以遠程方式自停3)定時允許的情況下以定時方式啟停。在系統(tǒng)無全局故障情況下,以任何一種方式啟動后,輔機設備先開啟,然后開啟主機。當機組中有多臺壓縮機時,控制系統(tǒng)將根據(jù)壓縮機運轉(zhuǎn)的時間來確定開啟的壓縮機編號,以使得機組中各臺壓縮機保持相對平均的運行時間。
         停機也有三種開工,與機組的啟動方式相對應。停機時,先將壓縮機卸載,然后停止運行。但無論在何種啟動的模式下,本地停機均擁有zui高的操作優(yōu)先權。
         (2)運行參數(shù)監(jiān)視 控制系統(tǒng)可以監(jiān)視機組運行過程中的運行參數(shù)和設備運行狀態(tài),顯示各重要參數(shù)的變化趨勢曲線。如冷水出口溫度、壓縮機的負載情況等:
         (3)能量自動調(diào)節(jié)在機組輔機運轉(zhuǎn)正常,主機啟動完成后即進入能量調(diào)節(jié)過程??梢酝ㄟ^選擇冷水入口溫度控制或冷水出口溫度控制來決定機組是根據(jù)入口溫度還是出口溫度來實現(xiàn)控制。
         在入口溫度控制或出口溫度控制下,比較實際溫度和沒定溫度值,決定機組的上下載。實際溫變值大于設定溫度值時,機組上載;小于設定溫變值時,機組下載。可以根據(jù)兩者間的溫差值來決定上下載的周期長短,溫差大則上載或下載周期短,溫差小則上載或下載周期相應增長,溫差在0.5℃之間可以停止上下載。
         (4)故障報警記錄 控制系統(tǒng)可以對下列情況進行報警和記錄。如果是風冷冷水機組控制系統(tǒng),則沒有冷卻水和冷卻塔風機的相應報警功能,但會增加融霜和制熱運行的故障報警。
         冷水泵故障:冷水泵啟動,經(jīng)過延時時間后,如冷水泵連鎖信號仍未到,冷水泵故障報警。
         斷流故障:冷水泵或冷卻水泵都啟動后,水流延時時間到后,水流開關信號未到,水斷流報警。
         防凍開關:防凍延時時間到,防凍開關信號未到,防凍報警。
         冷水低溫報警:延時時間后,如冷水出口溫度小于3℃,冷水低溫報警。
         外部連鎖故障:延時時間后,用戶外部連鎖未到,外部連鎖故障。
         壓縮機過載:延時時間后,熱保信號未到,壓機熱過載報警。
         高壓報警:延時時間后,高壓保護未到,壓機高壓報警。
         低壓報警:延時時間后,低壓保護未到,壓機低壓報警。
         油壓報警:延時時間后,油壓保護未到,壓機油壓報警。
         傳感器故障:延時時間后,如傳感器顯示溫度值大于200℃.傳感器故障報警。
         冷卻水泵故障:冷卻水泵啟動,延時時間后,冷卻水泵連鎖未到冷卻水泵故障報警。
         冷卻塔風機過流:風機啟動,延時時間后,過流保護信號未到,風機過流報警。有任何一故障發(fā)生,開關量故障輸出,系統(tǒng)聲光報警。故障排除后,需手動復位。
         (5)系統(tǒng)參數(shù)設定控制系統(tǒng)可以對下列參數(shù)進行設定:
         溫度修正值,修正傳感器采集的實際溫度值,默認下修正值為0;
         水流開關延時時間(默認為3秒,zui小為0.5秒);
         低壓延時時間(默認為5秒,zui小0.5秒);
         油壓延時時間(默認為50秒,zui小0.5秒);
         關機延時時間(默認為120秒);
         壓縮機zui少運行時間(默認為120秒);
         允許壓縮機啟動的停機延時時間(默認為480秒,zui小為300秒);
         冷卻塔風機開溫度(默認為28℃,zui小25℃,zui大30℃);
         冷卻塔風機關溫度(默認為23℃,zui小20℃,zui大25℃);
         冷水入口溫度(默認為12℃,zui小為10℃);
         冷水出口溫度(默認為7℃,zui小為5℃)。
         對風冷熱泵機組還有強制除霜運行時間,除霜起始條件和結(jié)束條件,制熱運行參數(shù)等。
        此外系統(tǒng)還可以修改控制器內(nèi)置時鐘,從而有效地通過定時功能實現(xiàn)控制,可以通過設定開關機時間,自動定時開啟和關閉機組??梢酝?br>  過分別設定一周每天的開關機時間,經(jīng)過與內(nèi)置的時鐘比較自動運行機組。
        3 技術特點
         OMRON小型CPM2AH系列PLC具有優(yōu)異的性能價格比,所組成的控制系統(tǒng)具有如下技術特點:
         (1)穩(wěn)定的性能CPM2AH系列PLC外型小巧結(jié)構(gòu)緊湊,OMRON公司長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗和嚴格的技術標準保證了其可靠穩(wěn)定的性能,即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下仍然能正常運行。更經(jīng)過高低溫的考驗,使得該PLC可以適用在特殊的場合。
         (2)模擬量功能CPM2AH使用的TS101/TS102溫度控制模塊,直接連接PT100溫度傳感器,提升溫度測量的精度和可靠性。
         (3)通訊功能增強CPM2AH提供內(nèi)置的RS232C端口和RS422端口。OMRON*開放的通訊協(xié)議可以方便的實現(xiàn)上位機遠程監(jiān)控功能,用戶可以隨心所欲自己定制開發(fā)通訊監(jiān)控系統(tǒng)。
         (4)高速的程序執(zhí)行速度更快的程序指令執(zhí)行速度,使得控制過程無誤。
         (5)很強的擴充能力 模擬量可以增加到12路;系統(tǒng)支持Device Net協(xié)議,具有強大的擴充能力,通過遠程端子,可以擴充到256點,方便組成集散控制系統(tǒng)。
        4 計算機監(jiān)控
         CPM2AH系統(tǒng)可以提供RS232和RS422通訊接口,用戶計算機可以根據(jù)實際情況直接與PLC相聯(lián),構(gòu)筑自己的計算機監(jiān)控系統(tǒng),也可以通過調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)遠程監(jiān)控。在通訊協(xié)議上,OMRON的PLC產(chǎn)品采用統(tǒng)一開放的通訊協(xié)議,便于用戶開發(fā)自己的監(jiān)控軟件。通訊協(xié)議主要有運行狀態(tài)控制,存儲區(qū)讀寫等功能。通訊協(xié)議格式為:
        
         通過使用這些命令,用戶可以很好地在計算機上完成對PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)控。
        5 結(jié)束語
         本套控制系統(tǒng)從2005年初推出后,得到了很多用戶的認可:目前已經(jīng)開始在部分用戶投入使用,使用情況表明,本系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。尤其是其開放的通訊協(xié)議,使得用戶可以定制自己的計算機監(jiān)控系統(tǒng),這就為用戶管理機組的運行提供了方便,受到了用戶的好評。
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