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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 Modbus Modbus TCP/IPAbstract:The article introduce the PLC appliance on Modular water cooled screw chillers.By “Native place“ and “far distance“ opinions,interlock multi-chillers while
2、 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，难以满足氨纶生产线的高可靠性要求。
3、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。2、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输出配置见下
4、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 块TWDLCAE40DRF施耐德TWIDO24点输入，2晶体管输出，14 继电器输出，内置以太网口 从机CPU模 块TWDLCAA24DRF施耐德TWIDO14点输入，10继电器输出温度模块TWDARI8HT施耐德TWIDO8路输入，PTC/NTC，10位 通信适配 器TWDNAC485T施耐德TWIDORS485物理层，通讯适配芯片表一序号名称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压缩机低压保护I0.57压缩机
5、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%Q0.0 16冷却泵%Q0.1 17冷却塔%Q0.2 18压缩机接触器一%Q0.3 19压缩机接触器二%Q0.4 2025容调电磁阀%Q0.5 2150容调电磁阀%Q0.6 2275%容调电磁阀%Q0.7 23液路电磁阀%Q0.8 24冷冻出水温度%IW1.0 25冷冻回水温度%IW1.1 26冷却出水温度%IW1.2 27冷却回水温度%IW1.3 28排气温度%IW1.4表二2、机组通讯系统介绍施耐德 TWIDO
6、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
7、19200，无校验，1 位数据位；以太网通信口使用的协议是 Modbus TCP/IP。下面是通讯系统图。通讯系统图3、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MOD
8、ICON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。数据表索引最高有效字节最低有效字节001（传输/接收）06（传输长度）(*)控制表103（接收偏移）00（传输偏移）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传输表4N = 要读取的字数5位于 (1.247) 的从站03 或 04（响应代码）接收表（响应后）600（由 Rx 偏移操作添加的字节）2*N（要读取的字节数）7要读取的第一个字8要读取的第二个字（若 N1）. N+6要读取的第 N 个字（若 N2）
9、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 数据的地址必须要连续的。因此从 PLC 的
10、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%MW40016#01061控制表%MW40116#03002读取从站地址%MW40216#02033读取第一个字的地址%MW4037604读取的字
11、数%MW404105接收从站地址%MW4056读取字节数%MW4067接收第1个字%MW407机组状态一%MW7608接收第2个字%MW408%MW7619接收第3个字%MW409运行时间（小时）%MW76210接收第4个字%MW410冷冻出水温度%MW76311接收第5个字%MW411冷冻回水温度%MW76412接收第6个字%MW41冷却出水温%MW7652度13接收第7个字%MW413冷却回水温度%MW76614接收第8个字%MW414排气温度%MW76715接收第9个字%MW415机组故障信息%MW77816接收第10个字%MW416机组故障信息%MW769四、控制方案的优点优点一：可靠
12、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
13、”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，可以避开现场噪声大的干扰，又可以实时了解每台机组运转情况。记录机组运行工况和参数，人工是每半小时记录，电脑是每 3 分钟自动记录，可见电脑自动记录参数大大减轻人工劳动。查询以往时间机组的参数，只需要输入想要查询的开始日期时间和结束的日期时间，就自动把这一段的数据显示并打印出来。报警记录可以保存 3 年时间，最大支持 10000 条记录，还可以把当前报警信息自动发到指定邮箱和指定的手机上。参考文献：Twido 可编程控制器软件编程手册
