用PLC實(shí)現(xiàn)配電房的溫度控制

作者/江英，茂名技師學(xué)院

用PLC實(shí)現(xiàn)配電房的溫度控制

作者/江英，茂名技師學(xué)院

本文主要論述了配電房主要的降溫形式與降溫系統(tǒng)的特點(diǎn), 根據(jù)自己的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)提出了一個(gè)改造配電房降溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以節(jié)省大量人力物力。

PLC；配電房； 溫度； 控制

1.改造背景

本人工作單位的配電房位于一樓，按規(guī)定的防護(hù)要求，使得配電房相當(dāng)密封，只有一臺(tái)排風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)散熱，每當(dāng)夏天來(lái)臨，天氣炎熱，加上配電設(shè)備自身發(fā)熱，使配電房?jī)?nèi)溫度相當(dāng)高。配電房設(shè)備由于溫度過(guò)高會(huì)造成誤動(dòng)作，使得工作、生活受到很大的影響，也加重了值班人員的工作量，甚至容易發(fā)生事故，存在很大的安全隱患。

為解決上述問(wèn)題，本人從實(shí)際出發(fā)，在配電房安裝了一套自動(dòng)控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)配電房降溫自動(dòng)化控制。結(jié)合溫度變化的特點(diǎn)，采用可編程控制器、傳感器、軸流風(fēng)機(jī)等設(shè)備組成自動(dòng)降溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用后，能準(zhǔn)確及時(shí)地調(diào)節(jié)配電房?jī)?nèi)的溫度，保證配電設(shè)備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)行，同時(shí)也減輕了值班人員的工作量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.改造原則

系統(tǒng)以保證安全為第一前提，選擇高可靠性、高安全性的自動(dòng)化元器件，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班的自動(dòng)化系統(tǒng)。系統(tǒng)要依據(jù)溫度控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)/手動(dòng)起停風(fēng)機(jī)操作。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)，運(yùn)行/切除/備用等控制模式，在自動(dòng)控制方式下，能自動(dòng)依據(jù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行/切除/備用狀態(tài)的選擇，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)啟停以及報(bào)警功能，并實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳回總控室。保留手動(dòng)控制回路，能通過(guò)控制柜上的自復(fù)式控制開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)各風(fēng)機(jī)的手動(dòng)啟/停操作。當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)全部失靈時(shí)或檢修時(shí)，能通過(guò)手動(dòng)起停風(fēng)機(jī)。

3.系統(tǒng)功能

在控制系統(tǒng)中，配電房溫度設(shè)置常溫、高溫和超高溫三種工況。在配電房設(shè)置溫度傳感器，當(dāng)溫度達(dá)到指定溫度時(shí)，溫度傳感器輸出信號(hào)，再把數(shù)據(jù)傳到PLC以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

本系統(tǒng)采用兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)。系統(tǒng)控制具有自動(dòng)、手動(dòng)兩種工作方式。自動(dòng)時(shí)，由PLC檢測(cè)溫度有關(guān)信號(hào)，自動(dòng)完成各風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)/停止控制，不需人工干預(yù)；手動(dòng)方式為故障檢修和手動(dòng)試車(chē)時(shí)使用（或自動(dòng)控制系統(tǒng)故障退出時(shí)備用）。

（1）手動(dòng)運(yùn)行：手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，1#、2#風(fēng)機(jī)分別通過(guò)啟動(dòng)按鈕SB1、SB2進(jìn)行手動(dòng)運(yùn)行，作為檢測(cè)風(fēng)機(jī)及特殊情況下使用。

（2）自動(dòng)運(yùn)行：當(dāng)配電房溫度沒(méi)有達(dá)到高溫，風(fēng)機(jī)只作換氣使用。當(dāng)配電房溫度達(dá)到高溫，使用一臺(tái)風(fēng)機(jī)，當(dāng)配電房溫度達(dá)到超高溫，使用兩臺(tái)風(fēng)機(jī)。

4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

開(kāi)發(fā)應(yīng)用PLC 的設(shè)計(jì)任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計(jì)兩部分。

■4.1 硬件設(shè)計(jì)

（1）安排PLC 的輸入、輸出點(diǎn)；

I/O分配表見(jiàn)表1。

表1 I/O分配表

根據(jù)輸入信號(hào)及輸出信號(hào)的數(shù)量，經(jīng)過(guò)初略計(jì)算，根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)，本系統(tǒng)可選三菱FX2N-32MR-001型可編程控制器。

（2）溫度傳感器選用模擬輸出的溫度傳感器。35度以下為常溫，35度～45度高溫，45度以上為超高溫。1#傳感器在溫度35度以下無(wú)輸出，溫度35度以上有輸出。1#傳感器在溫度45度以下無(wú)輸出，溫度45度以上有輸出。

（3）風(fēng)機(jī)選用600W軸流風(fēng)機(jī)，軸流風(fēng)機(jī)又叫局部通風(fēng)機(jī)，不同于一般的風(fēng)機(jī)它的電機(jī)和風(fēng)葉都在一個(gè)圓筒里，外形就是一個(gè)筒形，用于局部通風(fēng)，安裝方便，通風(fēng)換氣效果明顯，安全，可以接風(fēng)筒把風(fēng)送到指定的區(qū)域。降溫效果良好；單位能耗低，在倡導(dǎo)節(jié)能的今天尤為重要；通風(fēng)時(shí)機(jī)易掌握，不易出現(xiàn)結(jié)露；不用單獨(dú)配備風(fēng)機(jī)，方便靈活。

（4）系統(tǒng)硬件接線，系統(tǒng)硬件接線如圖1所示。

■4.2 軟件設(shè)計(jì)

主要包括:設(shè)計(jì)控制流程, 根據(jù)工藝要求先畫(huà)出工作循環(huán),如有必要再畫(huà)詳細(xì)的狀態(tài)流程圖;根據(jù)工作循環(huán)圖, 畫(huà)出虛擬的電路圖—繼電器梯形圖。按梯形圖編寫(xiě)指令程序表，系統(tǒng)調(diào)試。根據(jù)設(shè)計(jì)要求, 對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改, 必要時(shí)還可對(duì)硬件進(jìn)行修改, 直到滿足要求。風(fēng)機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)換，為了防止風(fēng)機(jī)和電氣設(shè)備長(zhǎng)期不用而導(dǎo)致設(shè)備受潮或出現(xiàn)其他故障而不能及時(shí)投入以至影響配電房設(shè)備安全。本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)自動(dòng)輪換工作，控制程序?qū)L(fēng)機(jī)啟停次數(shù)及運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)自動(dòng)記錄累計(jì)，系統(tǒng)根據(jù)這些運(yùn)行參數(shù)按一定規(guī)律自動(dòng)啟、停風(fēng)機(jī)。使各風(fēng)機(jī)及其電氣設(shè)備的使用率分布均勻，當(dāng)風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)或運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止故障風(fēng)機(jī)、投入新的風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，達(dá)到有故障早發(fā)現(xiàn)、早處理。

圖1 系統(tǒng)硬件接線圖

圖2 狀態(tài)流程圖

（1）系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)工作原理：配電房溫度沒(méi)有達(dá)到35度，風(fēng)機(jī)只作換氣用。每30分啟動(dòng)2分鐘，每一次啟動(dòng)換機(jī)。溫度在35度～45度，一臺(tái)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，每小時(shí)換機(jī)動(dòng)1次若。溫度在45度以上，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)。

（2）控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)梯形圖如圖3。

（3）系統(tǒng)動(dòng)作過(guò)程

①第一階段：按下啟動(dòng)按鈕S1，X0 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，繼電器M0得電，同時(shí)M0動(dòng)合觸點(diǎn)閉合自鎖，并開(kāi)始檢測(cè)溫度，當(dāng)溫度在35度以下時(shí)X002得電，此時(shí)風(fēng)機(jī)位于換氣狀態(tài)，1 #風(fēng)機(jī)啟動(dòng)并運(yùn)行2分鐘后停止，28分鐘后2#風(fēng)機(jī)啟動(dòng)并運(yùn)行2分鐘，28分鐘后再換1#風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，如此循環(huán)以保證配電房空氣流通。

②第二階段：當(dāng)溫度上升至35～45度時(shí)X003得電，Y000輸出，1#風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，1小時(shí)后換2#機(jī)啟動(dòng)。此時(shí)若溫度下降到35度以下X003失電，風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行10分鐘后進(jìn)入第一階段運(yùn)行。

③第三階段：若溫度繼續(xù)上升至超高溫X004得電，Y000輸出，Y001無(wú)輸出，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。時(shí)若溫度下降到高溫度X004失電風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行10分鐘后進(jìn)入第二階段運(yùn)行。

圖3 PLC控制系統(tǒng)的梯形圖

5.結(jié)束語(yǔ)

用PLC組成的本降溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了配電房溫度的自動(dòng)控制功能，自本系統(tǒng)投入使用以來(lái)，配電房溫度都在規(guī)定要求的范圍內(nèi)，都沒(méi)有發(fā)生過(guò)由于配電房溫度過(guò)高而跳閘的故障，這說(shuō)明改造是非常成功的。不但大大降低了故障率，而且節(jié)省人力，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，本人認(rèn)為，采用PLC改造的系統(tǒng)降溫，能適應(yīng)南方高溫氣候，適用范圍較廣，有很強(qiáng)的可操作性。

＊ [1]魏志精.可編程控制器應(yīng)用基礎(chǔ)[M].電子工業(yè)出版社.2003.

＊ [2]周恩濤.可編程控制器原理及其在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社．

＊ [3]梁耀光、余文烋.電工新技術(shù)教程.中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.2007