基于P L C的糧倉通風與滅火系統的研究

朱少甫

（安徽理工大學電氣與信息工程學院，安徽淮南 232000）

0 引言

糧倉通風與滅火控制是糧食儲存中必不可少的環節，是每個糧倉都要面臨的問題。因此，糧倉通風與滅火控制具有重要的意義。而通風與滅火控制，主要是對倉內溫濕度的監測而進行的控制，通過對風機的調整，用來進行通風除濕和滅火降溫。由于人工通風控制在一定程度上影響糧食保存質量和對風機的準確把握，實時確定風機通風量與狀態，所以通過對糧倉內溫濕度實時監測，通過與上位機通信，上位機進行數據處理，通過一定計算方法來確定通風量與通風時間來通過控制PLC的工作。針對上述問題，本文采用自動化控制對整個倉內通風與滅火系統進行改進，實現自動與手動控制結合的效果。

1 系統設計方案

整個控制系統主要由上位機、PLC（西門子cpu224xp）、變頻器、速度傳感器、通風機組等組成，該系統主控單元采用PLC，被控部分為變頻運行的通風電機，主控信號為溫濕度信息，此信息由布置在糧倉內的溫濕度傳感器網絡探測得知。具體如圖1所示。

圖1 通風系統框圖

2 PLC控制系統結構與性能

2.1 PLC的結構

PLC由基本單元cpu、存儲器、I/O接口、擴展接口模塊等組成。其框圖如圖2所示。

2.2 PLC控制系統的性能

當糧倉內出現緊急情況，PLC及時作出反應。這一反應分為2種：一是當糧倉內溫濕度超過標準值，系統開啟管道上的閥門，開啟電機，向糧倉內通風，在此時間段，傳感器定時采集信號，反應到上位機進行實時監控，當發現溫濕度都降下來了，PLC就會停止電機運轉；二是當糧倉內突然有大面積溫度過分升高，糧倉內有火災隱患，監控室立即報警，并命令開啟管道上的閥門，啟動電機，向糧倉內通入CO2等惰性氣體進而將糧倉內的空氣排出，避免火災的發生。

（1）靈活性高，通用性強。目前，有關PLC的產品已經系列化。其硬件具有標準化特點，產品種類豐富，構建的控制系統可操作性與可變行強。PLC的組態系統靈活多樣，并可通過編程器對程序修改，實現其不同的控制功能，所以PLC的控制系統有很強的適應性。

（2）可靠性高，抗干擾能力強。由于采用了大規模的集成電路技術，在硬件設計和制作過程中，采取了一系列的抗干擾措施，如屏蔽、濾波、隔離等。PLC控制系統和原先使用的繼電接觸器系統相比，系統器件數大大減少。

圖2 PLC組成框圖

（3）操作簡單，維護方便。PLC選用的是面向控制過程的監測語言，因此對于用戶來說易于理解掌握。開發商選用了梯形圖語言，使之易學、易懂、易于編程。故障檢測和顯示功能，使得工人不必對集成電路進行復雜的檢修與維護，大大縮短了處理故障的時間。

3 變頻器通風控制

通過利用溫濕度傳感器檢測倉內環境，并將該實際值實時反饋給上位機，再由上位機將信息傳到PLC里，PLC通過定時傳輸來的溫濕度與系統給定的值進行比較，經過PID（比例、積分、微分算法）計算控制，將控制信號傳遞到變頻器從而實現對通風電機的速度調節、自動控制通風量的目的。

由于通風電機是三相交流異步電機拖動，對通風量的控制是通過對轉速進行調節實現的。而異步電機轉速是由電機的電源頻率f、電機磁極對數P和轉差率S決定的，由于在S調節范圍內，改變P不容易實現，而對于改變f卻很好實現，因此在實際工作當中為了獲得良好的調速特性，通常采用同時改變電源電壓和頻率的控制方法。具體如圖3所示。

圖3 變頻器的智能調節電機模塊

4 PLC與上位機通訊的建立

上位機對通風系統的控制分為手動和自動2種方式。當控制方式為自動時，PLC通風系統根據溫濕度值和所設定的溫濕度值的關系，判斷是否啟停電機，確保糧倉內部的溫濕度達到規定范圍。當控制方式為手動時，在人機界面，人為操控。西門子S7-200系列PLC自帶通訊口，而CPU224XP攜帶2個通訊口。由于上位機與風機的位置較遠，這里數據通信方式采用抗干擾能力較好與傳輸距離較遠的RS485總線進行通訊。

5 結語

經過對PLC和上位機的學習，根據實際需要，采用上位機與PLC聯合控制的方式實現糧食的安全儲存。本文所提出的通風與滅火控制系統，具有很好的靈活性和實用性。倉內通風滅火監控系統對倉內溫濕度信息進行檢測，通過變頻器調速控制通風量，實現通風系統現場控制，通過PLC的控制作用，使得糧倉的通風與滅火系統具有計算和邏輯功能，程序簡單、形象，可操作性強，此設計方案對糧食保存有很好的促進作用。

［1］胡建.西門子S7-300PLC應用教程［M］.北京：機械工業出版社，2007.

［2］石秋沽.變頻器應用基礎［M］.北京：機械工業出版社，2003.［3］郝根平.變頻調速在風機節能中的應用［J］.節能技術，2000（6）.

［4］郁投琪.電氣控制與可編程控制器應用技術［M］.南京：東南大學出版社，2003.

［5］王也仿.編程控制器應用技術［M］.北京：機械工業出版社，2004.