1  引言
                
　　本項(xiàng)目制冷機(jī)組控制系統(tǒng)主要用于對(duì)印刷行業(yè)及其他工業(yè)場(chǎng)所發(fā)熱設(shè)備進(jìn)行冷卻，以滿足這些設(shè)備能夠正常運(yùn)行。本制冷系統(tǒng)采用的是循環(huán)冷水對(duì)印刷機(jī)uv燈進(jìn)行冷卻，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷水流量、自動(dòng)調(diào)度制冷機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)以及對(duì)水泵的變頻控制。項(xiàng)目應(yīng)用西門子s7-300系列plc以及西門子公司的觸摸屏、變頻器來(lái)設(shè)計(jì)的制冷機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)。
            
2  制冷機(jī)組集控原理
            
　　2.1 工藝原理
                
　　制冷系統(tǒng)水循環(huán)流程如圖1所示，將10臺(tái)制冷機(jī)組集中安置，其中有一臺(tái)制冷機(jī)組功率為30kw，其余9臺(tái)為相同的制冷機(jī)組。我們新增了一個(gè)水箱用于循環(huán)水的熱交換，水箱的水可以通過(guò)外來(lái)補(bǔ)水管進(jìn)行補(bǔ)給以保證水箱的正常水位，水箱還有一排污管用于污水的排放。被制冷機(jī)組制冷的水全部由我們水箱的水供給，并且制冷完后的冷水又全部送回水箱以存儲(chǔ)。10臺(tái)制冷機(jī)組之間的水流支管道并聯(lián)連接通過(guò)一總水流管道與水箱之間進(jìn)行水交換。因此，水箱的水是一定溫度的冷水。接下來(lái)，我們用一輸水總管通過(guò)水泵的變頻控制來(lái)將水箱的冷水引出來(lái)通過(guò)支路水管的連接來(lái)對(duì)我們的8臺(tái)印刷機(jī)的uv燈進(jìn)行循環(huán)水冷冷卻。然后各支路冷卻完的水又由一總水管輸回到水箱。這樣我們就完成了制冷機(jī)組水循環(huán)流程圖。很顯然，這其中就涉及到一個(gè)所謂的出水(冷水輸出)、出水溫度；回水(熱水輸回)、回水溫度。要檢測(cè)他們的溫度我們就在出水和回水處分別安裝有一溫度傳感器來(lái)檢測(cè)出水溫度和回水溫度。變頻水泵可以用來(lái)控制水管水流量和水管管壓。
            
　　2.2 電控原理
                 
　　制冷機(jī)系統(tǒng)主要調(diào)節(jié)控制的物理參數(shù)分別為循環(huán)水的溫度和水管水流量。循環(huán)水溫度的調(diào)控主要通過(guò)開(kāi)啟制冷機(jī)組的臺(tái)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而使其溫度到達(dá)設(shè)定溫度。而水管的水流管壓根據(jù)所開(kāi)啟的印刷機(jī)的臺(tái)數(shù)通過(guò)水泵的變頻控制來(lái)達(dá)到所需的水流量。循環(huán)水溫度、流量調(diào)控過(guò)程如下所示。
                
　　水溫調(diào)控過(guò)程：10臺(tái)制冷機(jī)組在水溫的制冷調(diào)控過(guò)程中，我們?nèi)藶榈胤譃樗臋n，如圖2所示。在制冷機(jī)組控制系統(tǒng)中我們先設(shè)定一個(gè)合適的出水溫度，然后根據(jù)傳感器檢測(cè)的回水溫度與出水溫度差值進(jìn)行比較，確定哪一檔制冷機(jī)組的開(kāi)啟。
                
　　在10臺(tái)制冷機(jī)組中，有一臺(tái)大功率的美國(guó)進(jìn)口的制冷機(jī)組(30kw)本臺(tái)制冷機(jī)組能夠提供所需制冷量的大部分，因此，在每一檔中該臺(tái)制冷機(jī)組必須處于開(kāi)啟狀態(tài)。另外9臺(tái)制冷機(jī)組屬于附屬的國(guó)產(chǎn)小功率制冷機(jī)組，我們可以有選擇的開(kāi)啟以滿足制冷量的需要。與此同時(shí)，這9臺(tái)制冷機(jī)組中即使有某臺(tái)或者某幾臺(tái)制冷機(jī)組發(fā)生故障了我們可以選擇其他的正常的制冷機(jī)組運(yùn)行以保證系統(tǒng)制冷的正常進(jìn)行。但是，30kw的美國(guó)進(jìn)口制冷機(jī)組發(fā)生故障了，我們必須使整個(gè)系統(tǒng)停止下來(lái)。因?yàn)樵撆_(tái)制冷機(jī)組故障了我們所需的制冷量就不能達(dá)到，即使另外9臺(tái)制冷機(jī)組全開(kāi)也枉然。

　水管流量的水泵變頻控制過(guò)程：在該過(guò)程中，我們根據(jù)所開(kāi)啟的印刷機(jī)的的臺(tái)數(shù)來(lái)估算所需冷水管流量以滿足各臺(tái)印刷機(jī)所需的冷水冷卻量。一般情況下，如果印刷機(jī)全部開(kāi)啟，那么我們的水泵工頻50hz運(yùn)行，因?yàn)樵谠撉闆r下我們所需的冷水流量較大；如果印刷機(jī)部分開(kāi)啟，在該情況下所需冷水流量相對(duì)較小，因此我們考慮用水泵的變頻運(yùn)行(低于工頻50hz運(yùn)行)，根據(jù)印刷機(jī)開(kāi)啟的不同數(shù)目我們針對(duì)地設(shè)置不同的頻率來(lái)進(jìn)行變頻運(yùn)行。很顯然，在變頻(低于工頻)控制的模式下，我們可以大大地節(jié)約電能，因此達(dá)到了我們?cè)O(shè)計(jì)初衷的節(jié)能目標(biāo)。

3  plc控制系統(tǒng)
            
　　3.1 控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
                
　　系統(tǒng)硬件主要由1個(gè)西門子cpu313c模塊、1個(gè)sm321輸入模塊、2個(gè)sm322輸出模塊、2個(gè)cpu226、2個(gè)觸摸屏(tp170和mp277)和幾十個(gè)(施耐德和歐姆龍)繼電器構(gòu)成。由于整個(gè)控制系統(tǒng)分散性和能更好方便操作，對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)行mpi網(wǎng)絡(luò)控制，整個(gè)mpi網(wǎng)絡(luò)由西門子4個(gè)s7-300模塊、2個(gè)s7-200模塊和2個(gè)觸摸屏組成，可以實(shí)現(xiàn)在印刷生產(chǎn)線車間自由控制頂棚里面制冷機(jī)組，并且可以監(jiān)視整個(gè)控制系統(tǒng)狀態(tài)。

3.2 程序設(shè)計(jì)

主要步驟包括：①程序初始化：有關(guān)中間寄存器，寄存器的清零。②plc接受觸摸屏的指令信號(hào)，完成對(duì)制冷機(jī)組循環(huán)水路水溫的設(shè)定。③plc根據(jù)印刷機(jī)的開(kāi)啟數(shù)量，決定變頻或者工頻的運(yùn)行狀態(tài)。④根據(jù)制冷機(jī)組循環(huán)水路冷水和回水溫度，控制制冷機(jī)組的啟停。⑤機(jī)械故障的報(bào)警。
            
　　當(dāng)plc因故無(wú)法運(yùn)行時(shí)，恢復(fù)制冷機(jī)組的原來(lái)的手操方式，根據(jù)uv燈開(kāi)啟數(shù)量，手動(dòng)啟動(dòng)制冷機(jī)組運(yùn)行，保證在制冷機(jī)組循環(huán)水路中有冷水流動(dòng)。而在uv燈冷卻水循環(huán)水路，使所有uv燈進(jìn)水電磁閥打開(kāi)，水泵取消變頻控制，直接運(yùn)轉(zhuǎn)，給uv燈提供冷卻水，保證安全生產(chǎn)的需要，提高系統(tǒng)的可靠性。

4  界面設(shè)計(jì)
                
　　如圖6所示為觸摸屏主界面圖。該界面形象地展示了整個(gè)系統(tǒng)的控制過(guò)程，10臺(tái)制冷機(jī)組的開(kāi)啟狀態(tài)以及印刷機(jī)的開(kāi)啟狀態(tài)都可以如實(shí)地加以顯示。有自動(dòng)、手動(dòng)切換的按鈕，有參數(shù)設(shè)定區(qū)，有用戶管理區(qū)域包括報(bào)警查詢以及用戶權(quán)限的密碼設(shè)置。整個(gè)界面簡(jiǎn)單明了易于現(xiàn)場(chǎng)操作。
                
　　在操作柜上觸摸屏主界面上單擊手動(dòng)按鍵，輸入系統(tǒng)密碼，即可進(jìn)入手動(dòng)界面如圖7所示。
                
　　在手動(dòng)界面下可以進(jìn)一步進(jìn)入各個(gè)制冷機(jī)組啟動(dòng)停止操作界面，以及啟動(dòng)停止水泵等，并且可以監(jiān)視印刷機(jī)生產(chǎn)線的狀態(tài)。

報(bào)警查詢子界面，①系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)系統(tǒng)局部故障(如制冷機(jī)故障，水泵故障等)，操作柜上有聲光報(bào)警器報(bào)警，并可到觸摸屏上主界面圖7上按報(bào)警查詢可以查看報(bào)警故障類型如圖九所示，進(jìn)行相應(yīng)的故障處理。處理完后，把操作柜和控制柜上任意復(fù)位報(bào)警按鈕打向右邊，清除聲光報(bào)警故障報(bào)警，故障消除后確保操作柜和控制柜上復(fù)位報(bào)警按鈕都打向左邊。②變頻器故障時(shí)修好后必須按控制柜上復(fù)位按鈕令其復(fù)位，不然會(huì)一直保持故障顯示。③非正常系統(tǒng)關(guān)機(jī)：系統(tǒng)在突然斷電等非正常關(guān)機(jī)情況，系統(tǒng)重啟后，請(qǐng)仔細(xì)檢查觸摸屏上各個(gè)按鍵的狀態(tài)和水泵的轉(zhuǎn)速值，并確認(rèn)當(dāng)前正在工作的印刷機(jī)其旁邊的開(kāi)冷水開(kāi)關(guān)是否開(kāi)啟。

5  結(jié)束語(yǔ)
                
　　該控制系統(tǒng)已連續(xù)運(yùn)行一年多，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠、節(jié)能效果好、自動(dòng)化程度高、操作方便、直觀；減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮了plc運(yùn)算速度快、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、修改程序方便、接線少、故障率低、維護(hù)保養(yǎng)容易、使用靈活、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)和觸摸屏友好的人機(jī)界面功能，獲得了用戶滿意的使用效果，值得推廣。