【正文】 第 7 章 程序的調(diào)試與仿真 STEP7 Microwin 是西門子 S7200 編程軟件，這是專門用在 S7200 上的一個(gè)編程軟件，這個(gè)軟件一共有兩個(gè)版 本，分別是 SP8 和 SP9，這里我們使用的是 SP9。 ，如圖 614 圖 614 報(bào)警信息頁面 工具欄選擇“報(bào)警顯示”模塊，拖拽到指定位置，具體參數(shù)設(shè)置如圖 615所示： 圖 615 報(bào)警參數(shù)設(shè) 置 ，第六頁為系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，如圖 616和 617 圖 616 操作頁面 圖 617 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置頁面 觸摸屏的地址分配我們按照硬件的輸入輸出口分配，詳情可見 章節(jié)，這里就不做具體介紹了。 MCGS 是北京昆侖通態(tài) 自動(dòng)化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于 Windows 平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運(yùn)行于 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/20xx/xp 等操作系統(tǒng)。 開 始庫 溫 ≥ 5℃打 開 電 磁 閥庫 溫 ≤ 0℃關(guān) 閉 電 磁 閥YYNN開 始機(jī) 組 是 否 運(yùn) 行高 壓≥ 1 4 b a r啟 動(dòng) 風(fēng) 機(jī)高 壓≤ 1 2 b a r關(guān) 閉 風(fēng) 機(jī)高 壓≥ 1 3 b a r啟 動(dòng) 水 泵高 壓≤ 1 1 b a r關(guān) 閉 水 泵YYYYYNNNNN 圖 54 供液系統(tǒng)流程圖 圖 55 冷凝系統(tǒng)流程圖 開 始1 壓 縮 機(jī) 是 否 選 用低 壓 壓 力≥ 1 . 0 b a r啟 動(dòng) 1 壓 縮 機(jī)低 壓 壓 力≤ 0 . 5 b a r停 止 1 壓 縮 機(jī)1 壓 縮 機(jī) 是 否 有 故 障2 壓 縮 機(jī) 是 否 選 用低 壓 壓 力≥ 1 . 2 b a r啟 動(dòng) 2 壓 縮 機(jī)低 壓 壓 力≤ 0 . 7 b a r停 止 2 壓 縮 機(jī)2 壓 縮 機(jī) 是 否 有 故 障3 壓 縮 機(jī) 是 否 選 用低 壓 壓 力≥ 1 . 4 b a r啟 動(dòng) 3 壓 縮 機(jī)低 壓 壓 力≤ 0 . 9 b a r停 止 3 壓 縮 機(jī)3 壓 縮 機(jī) 是 否 有 故 障YYYYYYYYYY Y Y 圖 56 壓縮機(jī)組系統(tǒng)流程圖 本章小結(jié) 本章主要是對(duì)軟件設(shè)計(jì)部分做了詳細(xì)的介紹。表格 53為溫度與數(shù)字輸出對(duì)應(yīng) 表。 高壓一共有 4 個(gè)壓力點(diǎn)，分別是 11bar,12bar,13bar,14bar,下面分別計(jì)算出這些壓力所對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸出點(diǎn)。其中也有手動(dòng)控制操作和自動(dòng)控制操作，構(gòu)成 兩種不同的啟動(dòng)模式。 由式（ ）可知， 4PES15壓縮機(jī) 的額定電流為： IN=；由式（ ）可知，SFW03 型蒸發(fā)冷風(fēng)機(jī) 的額定電流為： IN=；由式（ ）可知， DFW（ DFWR）型東方臥式 冷水泵 的額定電流為： IN=。 其中， CJ— 為交流接觸器代號(hào) 10— 為交流接觸器設(shè)計(jì)序號(hào) 40— 說明額定電流大小為 40A （ 2） SFW03 型蒸發(fā)冷風(fēng)機(jī) 交流接觸器的選型 電機(jī)額定功率為 PN=，電機(jī)額定電壓為 UN=380V，取 K=。 ③ DFW（ DFWR）型東方臥式 冷水泵 熔斷器的選型 電機(jī)額定功率為 PN=，電機(jī)額定電壓為 UN=380V 則有： AC O SU PINNN 37 003 ????? ? （ ） AAII NfN ???? （ ） 根據(jù)計(jì)算結(jié)果查表可以選擇 RT0100/15 型熔斷器。 熔斷器主要由熔體、外殼和支座 3 部分組成，其中 熔體是控制熔斷特性的關(guān)鍵元件。 在這里我們選用 AD11 系列指示燈，型號(hào)為 AD11/22/217GZ。每對(duì)觸點(diǎn)由一個(gè)常開觸點(diǎn)和一個(gè)常閉觸點(diǎn)組成。AC3:16A400V。/h 電壓： 220V/50Hz 功率： 220W 耗水量： 34L/H 儲(chǔ)水量： 35L 風(fēng)機(jī)類型：離心式 工作電流： 外形尺寸： 410*620*1160mm 出風(fēng)口尺寸： 460*260mm 重量： 25Kg 圖 49 SFW03 型蒸發(fā)冷風(fēng)機(jī) 蒸發(fā)冷水泵的選型 DFW（ DFWR）型東方臥式離心泵是在 IS 型單級(jí)離心式清水泵及 ISG 型管道式離心泵的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)制造而成；此系列泵在原 IS泵的基礎(chǔ)上對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大膽的改進(jìn)設(shè)計(jì)，同時(shí)吸取了 ISG 型泵的優(yōu)點(diǎn)，性能參數(shù)采用了 ISO2858 標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí) 行JB/T5306293標(biāo)準(zhǔn)，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品先進(jìn)水平；在這里選用第二種管道泵，即 DFW（ DFWR）型東方臥式離心泵。 這里 選用 VF440型電磁閥其中 “V” 表 示 電磁閥， “F” 表示防腐蝕， 4 表 示 設(shè)計(jì)序號(hào)， 40表 示 口徑（ mm） 寬度。帶傳感器的變送器通常由 兩部分組成： 傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器。 比澤爾集團(tuán)總部設(shè)在德國(guó)斯圖加特，在全世界七十多個(gè)國(guó)家設(shè)有工廠和代表處。且具有完整的性能和通訊功能等擴(kuò)展性。 S7200 它適用于一系列機(jī)械設(shè)備的制造或用作獨(dú)立的解決方案，微型自動(dòng)化系統(tǒng)的組成部分， STEP 7 Micro/WIN 工程組態(tài)軟件應(yīng)用于它，應(yīng)用于性能要求較低的自動(dòng)化任務(wù)。每 臺(tái)壓縮機(jī)還有一個(gè)啟動(dòng)按鈕。 一共有 19 個(gè)輸入點(diǎn)，每個(gè)壓縮機(jī)都有壓力控制信號(hào) ,油位控制信號(hào)，模塊控制信號(hào)和過載信號(hào)，另外還有兩個(gè)過載信號(hào)，分別是蒸發(fā)冷風(fēng)機(jī)過載信號(hào)和蒸發(fā)冷水泵過載信號(hào)。 確定控制方向 多并聯(lián)節(jié)能壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)，如果將其中每個(gè)系統(tǒng)都介紹完整是不現(xiàn)實(shí)的，因此只側(cè)重于系統(tǒng)的操作過程，也就是所有的編程以及介紹只是簡(jiǎn)單的從操作下手的，操作過程所沒有涉及到的器件、電機(jī)或者系統(tǒng)將不做具體介 紹。其具有以下優(yōu)點(diǎn)：①采用計(jì)算機(jī)控制，控制功能通過軟元件實(shí)現(xiàn)，當(dāng)需要改變控制時(shí)，只需改變程序，通用性好，接線簡(jiǎn)單，可使用于各種控制系統(tǒng)；②控制功能多，可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)、邏輯運(yùn)算以及算術(shù)運(yùn)算等功能，通過編程可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜操作的控制功能；③可靠性高，沒有機(jī)械觸點(diǎn)，因此避免了電弧損害，接觸不良等現(xiàn)象；④定時(shí)范圍寬且準(zhǔn)確；⑤體積較小，耗電量小，編程和接線可以同步進(jìn)行，擴(kuò)展靈活，維修方便。 (3)采集系統(tǒng)的高壓排氣壓力，根據(jù)設(shè)定的壓力來控制蒸發(fā)冷風(fēng)機(jī)和蒸發(fā)冷水泵的啟動(dòng)停止。當(dāng)壓力小于等于11bar 時(shí)風(fēng)機(jī)停止，當(dāng)壓力小于等于 12bar 時(shí)水泵停止工作。 將多并聯(lián)節(jié)能壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)分為三個(gè)部分：主回路控制系統(tǒng)，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)和水泵、關(guān)閉風(fēng)機(jī)和水泵，開啟和關(guān)閉冷凝器三個(gè)部分。 （ 7）第七章為程 序調(diào)試與仿真。 （ 3）第三章為控制要求與方案比較。隨后，阿特拉斯等公司也紛紛在國(guó)內(nèi)投資建廠。 伴隨我國(guó) 十二五 發(fā)展規(guī)劃的提出，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)將給制冷壓縮機(jī)組行業(yè)提供廣闊的發(fā)展空間，同時(shí)也為制冷壓縮機(jī)組行業(yè)加快提升產(chǎn)品品質(zhì)、趕超世界水準(zhǔn)提供了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 Siemens PLC。越來越多的低溫配送中心，食品加工廠，冷凍設(shè)備和大型的冷庫，開始使用并聯(lián)壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)來替換原來的單臺(tái)壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)主要是介紹多并聯(lián)節(jié)能壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)的背景，國(guó)內(nèi)當(dāng)前現(xiàn)狀以及當(dāng)前工藝流程，同時(shí)采用西門子 PLC 來設(shè)計(jì)控制流程，最后用觸摸屏來監(jiān)控動(dòng)作過程。 十一五期間，我國(guó)工業(yè)制冷各大領(lǐng)域內(nèi)的制冷壓縮機(jī)組成套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率不斷提高，冷鏈物流以及家電等領(lǐng)域?qū)χ评鋲嚎s機(jī)組的需求量也不斷攀升，為中國(guó)制冷壓縮機(jī)組的發(fā)展提供了巨大的商機(jī)。 目前，我國(guó)制冷壓縮機(jī)企業(yè)眾多，絕大多數(shù)從事中低端制冷壓縮機(jī)的生產(chǎn)。國(guó)際主要壓縮機(jī)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)入中國(guó)加劇了我國(guó)制冷壓 縮機(jī)行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。主要包括控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖，硬件的選型，I/O 地址分配表及 PLC 接線圖。 第 2 章 多并聯(lián)節(jié)能壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)工藝介紹 多并聯(lián)壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)控制過程是通過控制三臺(tái)壓縮機(jī)，使三臺(tái)壓縮機(jī)按照設(shè)置好的程序來工作，當(dāng)達(dá)到指定壓力，壓縮機(jī)就開始工作，可能一臺(tái)工作，也可能一起工作，從而通過控制壓力來分配壓縮機(jī)工作，最終達(dá)到節(jié)能的效果。當(dāng)運(yùn)行機(jī)組前，首先判斷壓力，確定運(yùn)行幾臺(tái)壓縮機(jī)，這里有個(gè)設(shè)定值，當(dāng)壓力大于等于 時(shí)第一臺(tái)壓縮機(jī)開始工作，當(dāng)壓力大于等于 時(shí)第二臺(tái)壓縮機(jī)開始工作，當(dāng)壓力大于等于 時(shí)第三臺(tái)壓縮機(jī)開始工作。 本章主要介紹了控制系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)的主要工作流程，讓我們更深入的了解了這個(gè)多 并聯(lián)節(jié)能壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)。 確定控制方案 下面比 較繼電接觸器來控制系統(tǒng)， PLC 控制控制系統(tǒng)以及單片機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選擇一種控制系統(tǒng) 。其優(yōu)點(diǎn)是：①成本低，外圍電路元器件價(jià)格也比較低；②外部存儲(chǔ)容量擴(kuò)展容易，設(shè)計(jì)靈活；③軟件設(shè)計(jì)可以直接調(diào)用現(xiàn)有的子程序，編程方便?？刂品较蛑饕菍?duì)多并聯(lián)節(jié)能壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)進(jìn)行深入研究后，確定只研究操作過程，不深入研究各個(gè)系統(tǒng)。一共有 7 個(gè)輸出端，三個(gè)壓縮機(jī)輸出端，一個(gè)冷風(fēng)機(jī)，一 個(gè)冷水泵，一個(gè)供液電磁閥和故障信號(hào)燈。 圖 43 PLC 外部接線圖 的選型 PLC 西門子股份公司（ SIEMENS AG FWB： SIE, NYSE： SI）是世界最大的機(jī)電類公司之一， 1847 年由維爾納 ?馮 ?西門子建立。西門子 S7400 具有多種機(jī)架類型的機(jī)架系統(tǒng)，優(yōu)異的高速處理能力和通訊性能，可以在運(yùn)行中更改組態(tài)。具有擴(kuò)展輸入輸出，模擬量控 制 和通訊、鏈接功能等擴(kuò)展性。 比澤爾在深圳地區(qū)享有卓 越的知名品牌形象。 它可以在一些系統(tǒng)中調(diào)節(jié)一些介質(zhì)的流量、速度、方向和其它的一些參數(shù)。壓力傳感器被應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其是工業(yè)上應(yīng)用非常多的壓力傳感器，但是工業(yè)上一般要求壓力傳感器能夠防腐蝕，壓力傳感器接頭和腔體采用進(jìn)口不銹鋼整體加工，作為壓力變送器彈體的不銹鋼材料耐蝕性高、衰減性能好，可以監(jiān)測(cè)任何與 316L 相兼容的介質(zhì)。 壓力開關(guān)有機(jī)械式和電子式兩大類。在電氣自動(dòng)控制電路中，用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)以控制接觸器、繼電器、電磁起動(dòng)器等。如，紅色表示停止按鈕，綠色表示起動(dòng)按鈕等。如圖 413，基本參數(shù)如下： 其中， AD11— 為指示燈型號(hào) 22— 基本規(guī)格代號(hào)，表示指示燈頸部尺寸 21— “ 2”表示為電阻式子，“ 1”表示為圓平形 7GZ— 企業(yè)自定產(chǎn)品代號(hào) 圖 413 AD11 系列指示燈 熔斷器的選型 熔斷器（ fuse）是指當(dāng)電流超過規(guī)定值時(shí)，以本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，斷開電路的一種電器。 其中， R— 代表熔斷器 T— 代表有填料封閉管 式 0— 為設(shè)計(jì)序號(hào) 50— 代表熔斷器電流為 50A 5— 代表熔體電流為 5A （ 2）其他熔斷器可根據(jù)公式 NN If )~(? 來計(jì)算熔體電流， ?cos 都取 。 接觸器的工作原理是：當(dāng)接觸器線圈通電后， 線圈 電流 會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng) ，因?yàn)榇艌?chǎng)的作用，鐵心被靜 鐵心產(chǎn)生的電磁吸力吸引，這時(shí)交流接觸器發(fā)生動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)會(huì)斷開，常開觸點(diǎn)發(fā)生閉合，兩者是相互動(dòng)作的。 則接觸器主觸頭電流為： AANKU CPCI 37 00 ???? （ ） 接觸器額定電流取 倍欲量，則有： AII CN ???? （ ） 所以選擇 CJ1010 型交流接觸器就可以滿足要求了，額定電流為 10A。 介紹的是硬件控制系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做了詳細(xì)的介紹。由于這是一個(gè)整體工作系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)都是互相相關(guān)聯(lián)的，所以編程時(shí)需要考慮各個(gè)系統(tǒng)之間的聯(lián)系。表格 51 為高壓與數(shù)字輸出對(duì)應(yīng)表。當(dāng)壓力大于等于 14bar 時(shí)水泵啟動(dòng)，當(dāng)壓力小于等于 12bar 時(shí)水泵停止工作。 主要介紹多并聯(lián)節(jié)能壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)中三個(gè)主要系統(tǒng)的流程圖，為后期編程做鋪墊。 各組件的設(shè)置如下： 選擇右側(cè)“窗口屬性”，再選擇“窗口名稱”，然后對(duì)其進(jìn)行更改，如圖 65 所示： 圖 65 窗口設(shè)置 ，有四個(gè)按鈕，分別對(duì)應(yīng)報(bào)警信息、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定、參數(shù)設(shè)定和返回按鈕，右下角顯示低壓壓力和高壓壓力。而離線模擬可不連接 PLC，只 是用來測(cè)試畫面、按鈕、寫入存貯器地址和讀取存貯器地址是否正確，可以直接進(jìn)行模擬。 STEP7 Microwin 編程軟件，軟件直接就在編程界面，可以直接編程了，如圖 71 所示 圖 71 打開編程軟件界面 PLC 類型，確定 CPU 型號(hào)，這里我們選用的 CPU 是 224 CN，如圖 72 所示 圖 72 CPU 類型 ，如圖 73 所示 圖 73 編程界面 ，可直接在程序的上方進(jìn)行標(biāo)注，如圖 74 所示 圖 74 程序標(biāo)注 注意：因?yàn)槌绦蚨屋^多，所以這里就不具體解釋了，在附錄中會(huì)有程序的具體注釋。手動(dòng)控制中，壓縮機(jī)的運(yùn)行關(guān)閉是要自己手動(dòng)控制的，但是風(fēng)機(jī)的開啟和關(guān)