王榮東 蔣玉岐

(1.派芬自控(上海)股份有限公司大連辦事處，遼寧 大連 116085；2.派芬自控(上海)股份有限公司沈陽辦事處，遼寧 沈陽 110021)

西門子S7-200系列PLC在氨氣檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

王榮東1蔣玉岐2

(1.派芬自控(上海)股份有限公司大連辦事處，遼寧 大連 116085；2.派芬自控(上海)股份有限公司沈陽辦事處，遼寧 沈陽 110021)

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟硬件設(shè)計(jì)3方面介紹了西門子S7-200系列PLC在氨氣檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，并詳細(xì)解釋了控制方案。整個(gè)系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，投入使用后達(dá)到了良好的檢測效果。

PLC；氨氣檢測；聯(lián)鎖控制系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)；硬件；軟件；設(shè)計(jì)

0 引言

氨氣具有毒性，人體吸入過多，導(dǎo)致血液中氨濃度過高，就會(huì)通過三叉神經(jīng)末梢的反射作用引起心臟的停搏和呼吸停止，危及生命。同時(shí)氨氣在空間中集聚到一定濃度時(shí)具有潛在的爆炸性威脅。近年來，氨氣中毒、爆炸事件在國內(nèi)時(shí)有發(fā)生，給國家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重?fù)p失，所以，氨氣泄漏的防范和處理應(yīng)引起社會(huì)的高度重視。

氨氣檢測廣泛用于石油、化工、制冷、冶金、電力、煤礦、水廠等環(huán)境，有效防止了氨氣中毒及爆炸事故的發(fā)生。本文將結(jié)合秦皇島正大集團(tuán)肉食一廠制冷車間氨氣檢測聯(lián)鎖控制項(xiàng)目，淺談西門子S7-200系列PLC在氨氣檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。

1 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及控制原理

1.1 基本結(jié)構(gòu)

氨氣檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)由氨氣檢測儀、氣體報(bào)警控制器、PLC控制柜、排風(fēng)系統(tǒng)4個(gè)部分組成。PLC控制柜設(shè)有PLC控制器和人機(jī)界面，排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)有主通風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)。

1.2 控制原理

安裝于制冷車間的氨氣檢測儀負(fù)責(zé)檢測車間內(nèi)氨氣濃度，并將濃度結(jié)果傳送給氣體報(bào)警控制器。氣體報(bào)警控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警濃度與車間檢測到的氨氣濃度進(jìn)行比較，當(dāng)制冷車間氨氣發(fā)生泄漏后，濃度就會(huì)超標(biāo)，氣體報(bào)警控制器將進(jìn)行聲光報(bào)警。氣體報(bào)警控制器通過RS485通訊協(xié)議與PLC進(jìn)行通訊，將氨氣濃度值發(fā)送給PLC，當(dāng)氨氣濃度超標(biāo)時(shí)，PLC控制排風(fēng)系統(tǒng)啟動(dòng)，緊急排放制冷車間內(nèi)有毒氨氣，防止中毒及爆炸事件的發(fā)生。

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)原則為具有可靠性、經(jīng)濟(jì)性、友好性，操作簡單，易于維護(hù)。

PLC采用S7-200系列CPU 224XP，具有性能可靠、編程簡單、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。數(shù)字量14點(diǎn)輸入10點(diǎn)輸出，PLC內(nèi)置2路模擬量輸入1路模擬量輸出，配置有2個(gè)RS485接口、2個(gè)模擬設(shè)置調(diào)整器、自整定PID控制器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘。

NHISS評(píng)分是目前國際應(yīng)用廣泛的一種評(píng)估腦卒中嚴(yán)重程度的方法，也是評(píng)估靜脈溶栓療效和腦出血風(fēng)險(xiǎn)的重要指標(biāo)［24］，Rankin評(píng)分量表（mRS）是國內(nèi)外腦卒中預(yù)后評(píng)價(jià)主要標(biāo)準(zhǔn)，具有較好的可靠性和真實(shí)性。本研究中，標(biāo)準(zhǔn)劑量組和低劑量組患者在溶栓前的NIHSS評(píng)分和mRS評(píng)分差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是溶栓后標(biāo)準(zhǔn)劑量組的NIHSS評(píng)分和隨訪90 d后mRS評(píng)分減少值均顯著大于低劑量組，提示相對(duì)于低劑量，標(biāo)準(zhǔn)劑量在促進(jìn)患者神經(jīng)功能受損早期恢復(fù)、改善預(yù)后，提高患者生活質(zhì)量方面更具有優(yōu)勢。

人機(jī)界面選用WEINVIEW公司的MT6070iH系列觸摸屏。

氨氣檢測儀及氣體報(bào)警控制器選用安可信公司AEC2232a氣體檢測儀和AEC2301a氣體報(bào)警控制器。AEC2301a氣體報(bào)警控制器具有以下特點(diǎn)：

7″高分辨率真彩液晶顯示，類似Windows窗口操作系統(tǒng)，菜單操作方便快捷，能實(shí)時(shí)同屏顯示報(bào)警信息、故障信息、探測器檢測到的氣體濃度等。具有強(qiáng)大的系統(tǒng)記憶功能，可記錄1 000條故障信息、1 000條報(bào)警信息及100條開關(guān)機(jī)信息的歷史數(shù)據(jù)，信息掉電不丟失。自動(dòng)故障監(jiān)測能準(zhǔn)確指示故障部位及故障類型，可任意屏蔽(或隔離)探測器或模塊，方便系統(tǒng)在線檢修。配置RS485通訊接口，能實(shí)現(xiàn)與上位控制系統(tǒng)的通訊及火氣網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，提升系統(tǒng)集成度。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)介紹

本聯(lián)鎖控制系統(tǒng)采用PLC全自動(dòng)控制，具有多重安全保護(hù)，操作簡單方便。

系統(tǒng)由9個(gè)氨氣檢測儀、1個(gè)氣體報(bào)警控制器、1個(gè)PLC控制柜、排風(fēng)系統(tǒng)的9個(gè)軸流風(fēng)機(jī)和1個(gè)主通風(fēng)機(jī)組成。

PLC控制系統(tǒng)人機(jī)界面友好，操作方便，能全面顯示各個(gè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)，并可對(duì)各個(gè)風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)濃度進(jìn)行設(shè)置。

系統(tǒng)控制方式為氨氣檢測系統(tǒng)中的9個(gè)氨氣探頭依次對(duì)應(yīng)9個(gè)排風(fēng)機(jī)，自動(dòng)控制狀態(tài)下，當(dāng)某個(gè)氨氣檢測儀檢測到氨氣濃度超標(biāo)時(shí)，相應(yīng)的軸流風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，迅速排除有害氣體。同時(shí)，任意一個(gè)軸流風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，主通風(fēng)機(jī)自動(dòng)變頻啟動(dòng)。

PLC控制柜上設(shè)有控制面板及人機(jī)界面，控制面板包括各個(gè)風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、手動(dòng)/自動(dòng)切換按鈕、運(yùn)行狀態(tài)指示燈，能對(duì)各個(gè)風(fēng)機(jī)進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)切換及啟動(dòng)和停止控制，并對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行指示。

人機(jī)界面主畫面顯示各個(gè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行、故障、手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)，主通風(fēng)機(jī)采用變頻控制，通過頻率控制滑塊能對(duì)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可通過頻率輸入框直接設(shè)置頻率大小。

可對(duì)各個(gè)風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)濃度進(jìn)行設(shè)置(設(shè)置范圍0～100 ppm，建議設(shè)置濃度為30 ppm)。

PLC控制系統(tǒng)通過RS485通訊協(xié)議與氣體報(bào)警控制器通訊，采集氨氣濃度數(shù)據(jù)。

3.2 PLC程序及人機(jī)界面主畫面

PLC通訊初始化程序如圖1所示。人機(jī)界面主畫面如圖2所示。

圖1 PLC通訊初始化程序

4 結(jié)語

本氨氣檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)自2012年投運(yùn)以來，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，獲得了客戶的好評(píng)。系統(tǒng)全自動(dòng)控制，方便了使用部門的監(jiān)控與維護(hù)，最重要的是可有效避免氨氣中毒及爆炸事件的發(fā)生。

圖2 人機(jī)界面主畫面

[1]西門子(中國)有限公司.SIMATIC S7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè)[K]，2007

[2]林育茲，鮑平.可編程序控制器原理及邏輯控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006

2014-02-24

王榮東(1984—)，男，遼寧撫順人，工程師，研究方向：工業(yè)自動(dòng)化控制及應(yīng)用。