螺杆模块冷水机组采用PLC控制的应用

1、螺杆模块冷水机组采用PLC 控制的应用陈海波广州汉正能源科技有限公司摘要本文介绍了 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。关键词模块机ModbusModbus TCP/IPAbstract:The article introduce the PLC appliance on Modular water cooled screw chillers.By "Native place" and "fardistance" opinions,interlock multi-c

2、hillers while control seperate chiller, enhance reliance of control system.Key words: Modular chillers, Modbus Modbus TCP/IP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

3、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

4、输出配置见下表。名称型号品牌性能触摸屏PWS6600C-P台湾 HITECH5.7 英寸， 256色主机 CPU模TWDLCAE40DRF 施耐德 TWIDO24点输入， 2晶体管输出， 14块继电器输出，内置以太网口从机 CPU模TWDLCAA24DRF施耐德 TWIDO14点输入， 10继电器输出块温度模块TWDARI8HT施耐德 TWIDO8路输入， PTC/NTC，10位通信适配TWDNAC485T施耐德 TWIDORS485物理层，通讯适配芯片器表一序号名称PLC输入 / 输出1冷冻水流开关I0.02冷却水流开关I0.13冷冻泵过载I0.24冷却泵过载I0.35冷却塔过载I0.46压

5、缩机低压保护I0.57压缩机高压保护I0.68机内保护I0.79压缩机过载保护I0.810压缩机油位保护I0.911逆相保护I0.1012启动I0.1113停止I0.1214本地/ 远程I0.1315冷冻泵接%Q0.016冷却泵%Q0.117冷却塔%Q0.218压缩机接触器一%Q0.319压缩机接触器二%Q0.42025容调电磁阀%Q0.52150容调电磁阀%Q0.62275%容调电磁阀%Q0.723液路电磁阀%Q0.824冷冻出水温度%IW1.025冷冻回水温度%IW1.126冷却出水温度%IW1.227冷却回水温度%IW1.328排气温度%IW1.4表二2、机组通讯系统介绍施耐德 TWID

6、O 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

7、，无校验， 1 位数据位；以太网通信口使用的协议是ModbusTCP/IP 。下面是通讯系统图。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。2、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

8、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。数据表索最高有效字节最低有效字节引控制表001 （传输 / 接收）06（传输长度） (*)103 （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4N = 要读取的字数接收表（响5位于 (1.247) 的从站03或04（响应代应后）码）600（由 Rx 偏移操作添加的字2*N （要读取的字节节）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

9、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

10、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 20读多字命令%MW4016#010061控制表%MW4016#030102读取从站地址%MW4016#020233读取第一个字的

11、%MW40760地址34读取的字数%MW401045接收从站地址%MW4056读取字节数%MW4067接收第 1 个字%MW40机组状态一%MW76078接收第 2 个字%MW40运行时间（小%MW7618时）9接收第 3 个字%MW40%MW762910接收第 4 个字%MW41冷冻出水温%MW7630度11接收第 5 个字%MW41冷冻回水温%MW7641度12接收第 6 个字%MW41冷却出水温%MW7652度13接收第 7 个字%MW41冷却回水温%MW7663度14接收第 8 个字%MW41排气温度%MW767415接收第 9 个字%MW41机组故障信%MW7785息16接收第 10

12、 个字%MW41机组故障信%MW7696息四、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

13、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