摘要：本文詳細的介紹了基于施耐德 Micro 和 Twido PLC在啤酒生產(chǎn)線冷凍站控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，工藝流程和故障處理等等。
關(guān)鍵詞：Micro PLC Twido PLC Modbus協(xié)議 故障處理
1.引言
隨著自動化水平日新月異的發(fā)展，啤酒生產(chǎn)線冷凍站系統(tǒng)對控制和故障處理的要求也越來越高。在此系統(tǒng)中，使用了施耐德Micro 和Twido 系列PLC,并通過Modbus 總線實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，遠程監(jiān)控，故展處理等功能，大大提高了生產(chǎn)率，降低了保養(yǎng)維護成本。
2.產(chǎn)品介紹
在此系統(tǒng)中，每臺壓縮機制冷機組都是由Twido PLC 進行控制的，通過數(shù)字量模塊和模擬量模塊采集傳感器信號，實現(xiàn)手自動增減載，開停機和故障檢測，以及把故障信號上傳至上位監(jiān)控計算機。
Twido PLC屬于施耐德小型自動化產(chǎn)品家族中的一員，有13中本體單元，15種離散量擴展模塊，8種模擬量擴展模塊，最多可以擴展至264個I/O，現(xiàn)在新型的TWDLCAE40DRF更集成了以太網(wǎng)接口，可以通過Modbus TCP/IP 使設(shè)備直接接入以太網(wǎng)，使得高速數(shù)據(jù)通信和遠程監(jiān)控變得更容易。另外，Twido家族還增加了一個新成員-CAN open模塊TWDNCO1M，通過該模塊，可以實現(xiàn)對變頻器和智能儀表等設(shè)備的高速數(shù)據(jù)通信。
3.系統(tǒng)構(gòu)成及工藝簡介
啤酒生產(chǎn)工藝以及原料成品的保存，空調(diào)系統(tǒng)所需要的冷量都是由冷凍站提供的。冷凍站有五臺開啟式壓縮機組制冷，每臺機組都是以Twido PLC為核心進行控制的，可以實現(xiàn)根據(jù)負荷狀況自動進行增減載和開停機。通過與系統(tǒng)PLC的通訊，還可以實現(xiàn)五臺機組的協(xié)調(diào)工作。五臺機組共用一個蒸發(fā)冷系統(tǒng)。氨液經(jīng)過蒸發(fā)冷系統(tǒng)冷卻后，通過三個氨分板換機組與系統(tǒng)冷媒丙二醇進行換熱。有三臺變頻泵分別控制著流進每臺板換機組的丙二醇的流量，從而保證板換機組的出口溫度能夠保持在-4攝氏度，達到工藝要求。從板換機組出來的-4攝氏度低溫丙二醇返回PG罐（丙二醇的儲存罐）。由生產(chǎn)現(xiàn)場返回的高溫丙二醇在PG罐的上部，從板換機組返回的低溫丙二醇在PG罐的下部。根據(jù)生產(chǎn)工藝對丙二醇溫度的不同要求，通過調(diào)節(jié)高溫和低溫丙二醇的混合比例，控制最終供出丙二醇的溫度達到工藝要求。
4.控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如上圖所示。壓縮機控制器選用Twido系列 PLC TWDLMDA20DRT，它本身所帶的一個通訊口和一個文本式人機界面相連。通過人機界面可以設(shè)定壓縮機的工作方式和運行參數(shù)，手動起停壓縮機組，檢查壓縮機的運行狀況，查看機組故障情況等。每一個PLC擴展一個通訊口，做Modbus從站，連在Modbus總線上，實現(xiàn)和系統(tǒng)PLC的通訊。
系統(tǒng)PLC選用Micro系列PLC TSX3721001。Micro系列PLC的通訊功能非常強大，支持Modbus，UN-TELWAY，TCP/IP等多種通訊協(xié)議。系統(tǒng)PLC擴展一個TSXSCP114通信卡，做Modbus主站，通過Modbus網(wǎng)絡(luò)和Twido PLC通訊，監(jiān)控五臺壓縮機的運行狀況。Micro PLC TSX3721本身帶兩個通訊口，其中一個通信口和觸摸屏連接，另外一個通信口和施耐德工業(yè)以太網(wǎng)模塊TSXETZ410相連。TSXETZ410模塊在此起到一個網(wǎng)橋作用，一端通過UNI-TELWAY總線和系統(tǒng)PLC交換數(shù)據(jù)，另一端通過TCP/IP協(xié)議掛在一個小型的工廠局域網(wǎng)上，這樣局域網(wǎng)上的監(jiān)控計算機就可以監(jiān)控整個冷凍站的運行狀況了（監(jiān)控計算機上運行的是組態(tài)王監(jiān)控軟件）。觸摸屏人機界面作為上位監(jiān)控計算機的后備設(shè)備，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控計算機的功能，在上位監(jiān)控計算機或局域網(wǎng)出現(xiàn)故障時，能夠保證整個系統(tǒng)運行正常。局域網(wǎng)上其他系統(tǒng)的控制設(shè)備也可以通過局域網(wǎng)和系統(tǒng)PLC交換數(shù)據(jù)。
5.系統(tǒng)PLC實現(xiàn)的控制功能
系統(tǒng)PLC除了實現(xiàn)如上所述的通訊功能外，還要實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制。
1.對丙二醇系統(tǒng)的控制。丙二醇系統(tǒng)流程如下圖：
利用Micro PLC集成的PID功能塊，實現(xiàn)對6個回路的自動控制，包括三個氨分板換出口溫度，一個0攝氏度，一個－1攝氏度供液溫度控制，一個恒壓供液控制。利用PLC的模擬量采集模塊，采集過程信號（五個溫度信號，一個壓力信號），與設(shè)定值進行比較（設(shè)定值在操作界面上可設(shè)定），根據(jù)偏差值運算出結(jié)果，通過模擬量輸出模塊，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號控制變頻器的頻率和調(diào)節(jié)閥的開度。對PG罐液位的控制是通過檢測丙二醇系統(tǒng)壓力，決定是否打開放空閥和是否進行補水。
2.對蒸發(fā)冷系統(tǒng)的控制。蒸發(fā)冷系統(tǒng)流程如下圖：
蒸發(fā)冷系統(tǒng)包括3組蒸發(fā)冷凝器，每組包括兩臺風(fēng)機和一臺循環(huán)水泵。蒸發(fā)冷系統(tǒng)有自動和手動兩種工作方式，手動方式下，可以手動分別起停每一臺風(fēng)機和水泵。自動方式下，根據(jù)冷凝壓力的大小，按設(shè)定的順序開啟一定數(shù)量的風(fēng)機和水泵。
3.五臺壓縮機的協(xié)調(diào)工作。五臺壓縮機組既能夠獨立運行，也能夠根據(jù)負荷情況自動投入運行和退出，這種情況下，壓縮機組的投入和退出是由系統(tǒng)PLC決定的。系統(tǒng)PLC通過通訊獲得每臺壓縮機組的工作狀況，再根據(jù)負荷情況決定哪一臺壓縮機組投入或退出。
4.故障處理。通過數(shù)字量輸入模塊或通訊，采集系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的故障狀態(tài)，并根據(jù)故障等級，進行報警提示和停止相關(guān)設(shè)備等處理。通過通訊，把所有故障情況上傳監(jiān)控計算機。
6.總結(jié)
本系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)上位機與控制層Micro PLC的通信，使數(shù)據(jù)采集效率更高，當(dāng)然，Twido PLC 家族增加了一個新成員－內(nèi)置以太網(wǎng)功能的TWDLCAE40DRF，因此，也可以使用該Twido PLC 來提高效率，這樣可以大大降低成本。
