西门子LOGO!在暖通系统控制中的应用
    

摘要:LOGO! 可编程智能逻辑控制器是低端控制器产品中的精英。在暖通等控制相对简单的行业,不但可以作为设备的标准控制器进行配置;即便是一些非标系统的控制,LOGO!仍然能够应对自如。

关键词:LOGO!;LOGO!TD;暖通控制

1.  认识 LOGO!

我们公司某系列转轮除湿机产品采用 LOGO!作为标准控制器配置以来,该系列的产品控制稳定,故障率明显降低。同时采用标准配置后,简化了线路,提高了电气装配的准确度和速度,缩短了该系列产品的生产周期。

在 LOGO!OBA6 问世之前,LOGO!控制器在针对中国用户时存在用户操作界面太小,不支持中文,面板安装不方便等问题,因而在许多带有现场工程(风阀,水阀等)控制,并直接面对用户操作的系统控制,一般都选用可接文本或触摸屏等人机界面的 PLC 控制器。随着 LOGO!OBA6 系列控制器以及 LOGO!TD 文本的出现,完美的解决了这一问题。从而在很多通过 LOGO!控制器可以达到控制要求,却因为 LOGO!人机界面不友好等因素而选择 PLC 控制器的控制系统也出现了 LOGO!以及LOGO!TD 的身影。

2.  选择 LOGO! 

一提到暖通系统的控制,大家首先想到的就是采用 DDC 控制,RWX 系列和 RWD 系列 DDC 控制器的风靡一时也印证了这一点。然而 DDC 控制器存在,功能单一,针对用户操作的人机界面不够友好,逻辑控制能力不足等问题。使其在应对很多暖通系统的控制时有点鸡肋的感觉。就以我将要介绍的系统为例,通过 2 个单回路 DDC 加以延时继电器等继电系统也完全可以实现控制功能,但是对于制造商增加了继电器线路部分,无形中就增加了故障点;并且一般通用控制器都不会有中文界面,对于用户而言,对操作人员的要求也会相应的要求更高,无形中提高了用户的人力成本。

在暖通控制系统中,PLC 控制系统也应用广泛,尤其是低端的 PLC 控制系统(如 S7-200)。但是由于暖通控制的特殊性,一般点数较少,控制相对简单,特别是单一系统,即便采用最低端的PLC 控制器,也有点大材小用的味道,其性价比肯定不是最好。

LOGO! OBA6 控制器,主模块集成 4 路 AI。一般的暖通系统中,无非控制温度,湿度,压差,风量等参数,对于单一的系统,其 AI 点数都集中在 1~4 个点之间,因而在配置模块时无需另配模拟量模块。同时 LOGO!控制器还有标准型和经济型的模块可供选择,在选用 LOGO!TD 做人机界面时,便可选经济型的主控模块。极大的降低了成本,提高了产品的市场竞争力。

3.  应用 LOGO!

(1) 应用简述

2010 年 10 月,我公司在上海某研究所有个实验室温湿度控制系统项目。该项目的大致要求如下:

① 处理区域为一个实验准备间和四个实验间,五间共用一套空气处理设备。实验间根据实验量可以选择性的使用一到四间不等,准备间则只要有实验必须使用。

② 空气处理设备为一套带冷冻除湿功能的温湿度调节设备,能自动调节满足处理区域温湿度要求,并根据实验间的使用数量自动调节设备送风风量。

③ 配置中文界面的人机界面,并显示系统各部件,功能的状态和参数。

根据以上的要求,当时我们选用 LOGO!OBA6 系列控制器并配 LOGO!TD 文本作为该项目的主控制器和人机界面。自 10 年 10 月底交付使用至今,系统运行稳定,除例行保养外,无故障报修记录,用户反应良好。

(2) 工艺流程介绍

综上所述,在暖通控制系统中,LOGO!控制器将是主控制器的首选。

图1 系统流程图

图1 系统流程图

如图 1 所示:该系统可以分为过滤段,表冷段,加热段,送风段和送风管道系统。

① 过滤段:该功能段作用是空气过滤。

② 表冷段:该功能段同时起到降温和除湿的作用,当系统温度高时,利用其降温,当湿度高时同样利用其降温使空气饱和并析出水分,达到除湿的目的。二者在控制时,除湿优先,即当湿度高时,无论温度高低,都将通过表冷器降温进行除湿。

③ 加热段:主要调节温度,当温度低时,起到升温的作用。

④ 送风段:通过风机变频,恒压送风,保证系统的送风风量。

⑤ 风道系统:根据房间的使用情况,通过电动风阀执行器选择送风的房间,即需要使用的房间送风,不使用的房间关闭风阀。

(3) 系统硬件配置

如图 1 所示:系统的检测部件主要有送风管道安装的压差传感器;温湿度传感器;以及检测滤网堵塞的压差开关。执行部件有调节表冷器冰水流量的电动调节阀;调节电加热的固态继电器;调节送风机频率的变频器;调节房间送风的电动风阀。

根据系统的要求以及检测元件和执行部件的使用情况,系统的硬件配置如下:

① 主模块:考虑到系统有压差,温度,湿度三个 AI,所以主模块可以选用 LOGO!OBA6 系列带四个 AI 的模块;电加热通过固态 PWM 控制,所以必须选择固态晶体管输出型;由于系统配备了LOGO!TD 作为人机界面,因而在主模块的选择时,可以选择经济型的不带显示单元的模块。综合以上要求,本项目选用 LOGO!24o 做主模块。

② 扩展模块:根据执行元件的使用情况,系统配置 LOGO!DM 8 12/24R 数字量扩展模块以控制风阀执行器,变频器启停等。配置 LOGO!AM2 AQ 控制变频器频率调节和表冷器冷冻水调节阀。

③ HMI:系统 HMI 配置 LOGO!TD 文本进行系统参数显示,状态显示以及参数的设定。

LOGO! 控制器以及 LOGO!TD 的安装如图 2~4 所示:

图2 模块接线图

图2 模块接线图

图3 LOGO!TD 安装图

图3 LOGO!TD 安装图

图4 操作面板

图4 操作面板

LOGO! 控制器接线示意图如:图5-7所示:

图5 主模块接线图

图5 主模块接线图

图6扩展模块接线图一

图6 扩展模块接线图一

图7扩展模块接线图二

图7扩展模块接线图二

(4) 软件开发

① 输入输出功能介绍

由图5-7接线示意图可知,系统包含5数字输入;8数字输出(其中一路作为脉冲输出);3模拟量输入;2模拟量输出。输入输出功能如表1所示:

表1 输入输出功能表

表1 输入输出功能表

② 控制程序

根据系统的主要部件和各部件的功能,程序大致可分为:变频器控制;表冷器控制;加热器控制;风阀控制;以及LOGO!TD的编写。

A. 变频器控制:

图8 变频控制程序

图8 变频控制程序

如图8所示,变频送风的目的是保证恒压送风,系统因房间的使用数量发生变化,送风压差也随之改变,这时通过变频器的调节可以满足送风压差的恒定。

B. 表冷器控制:

系统降温和除湿均通过表冷器来实现,因而在表冷器的控制程序中,需做2 个 PI。即一个根据温度调节,一个根据湿度调节。二者PI 的输出值进行比较,水阀的实际取值应取大值。在程序中的实现如图9所示:通过“模拟量比较器”和“模拟量MUX”功能块来完成。

图9 表冷器控制程序

图9 表冷器控制程序

C. 加热控制程序

系统加热主要调节温度,加热控制执行元件为固态继电器,在控制加热温度时,结合PI 和PWM功能块即可实现加热器PWM输出。具体如图10所示:

图10 加热控制程序

图10 加热控制程序

D. 风阀控制

系统四个实验室根据实际使用情况,使用其中的1-4个不等,使用的实验室送风阀开启,不使用的送风阀将关闭。本系统在实现这一功能时,考虑到开关量输入点数,以及外围的切换按钮,线路等,故不使用外部进行切换,通过人机界面(LOGO!TD)的设定来实现。如图11所示:

图11 风阀控制程序

图11 风阀控制程序

只有当相关的实验室设置值为“1”时,且设备处于运行状态下时,开启这一实验室的送风风阀,否则关闭。程序在实现这一功能时,通过“模拟量MUX”功能块和“模拟量阈值触发器”来实现。 “模拟量MUX”功能块作为人机界面的设置值,通过“模拟量阈值触发器”进行等于一的比较(将阈值接通设为1;关断设为2即可)。

E. LOGO! TD 设置

LOGO! TD 作为控制系统的人机界面。那么通过该界必须要包含的内容包括:系统各部件的运行状态(“正常”,“运行”,“故障”等);系统各检测点的参数(“温度”,“湿度”,“压差”等);系统各执行部件的状态(“开启”,“关闭”,开启的百分比);系统各设定点参数的设置。这些功能则通过“信息文本显示器”功能块来实现。

(5) 使用LOGO! 的体会

LOGO! 控制器工作可靠,编程方便,在小型控制系统中拥有极高的性价比。是其它同类产品无法比拟的。个人认为在后续产品升级中可以适当加强网络通讯的功能,以适应当今工业网络的潮流;适当增加模拟量输出的点数,增加产品在诸如暖通等小型控制系统中的产品竞争力。

作者简介:

李富生(1981-),男,上海荷迪思湿度控制设备有限公司,联系方式:15900812100 13764400256 [email protected]

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    收录时间:2013年06月10日 22:56:01 来源:西门子工业自动化系统部 作者:匿名
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