[摘 要]：文章詳細(xì)描述了OMRON小型PLC的配置和技術(shù)特點，提出了適合食品包裝機(jī)械、冷水機(jī)組控制需要的控制系統(tǒng)，介紹了控制軟件的功能。對于食品包裝機(jī)械、冷水機(jī)組計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件協(xié)議也做了詳細(xì)的討論。可以作為食品包裝機(jī)械、冷水機(jī)組產(chǎn)品工程師的參考。

　　概 述
　　 隨著技術(shù)的進(jìn)步，由可編程序控制器（簡稱PLC）組成的自動控制系統(tǒng)在很多行業(yè)和領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，在食品包裝機(jī)械及制冷空調(diào)行業(yè)也不例外。PLC和工業(yè)人機(jī)界面（HMI）被大量地用于包裝機(jī)及冷水機(jī)組上，例如在吸收式冷水機(jī)組上，OMRON的C200Hα、CSl、CJl系列PLC就以其優(yōu)異的性能（運算功能、網(wǎng)絡(luò)通訊功能、開放的容易使用的通訊協(xié)議等）獲得了企業(yè)和用戶的贊同而得到了廣泛的使用。它的網(wǎng)絡(luò)功能讓企業(yè)能在自己的服務(wù)中心足不出戶就可以監(jiān)視在全球各地的用戶所使用的機(jī)組的運行全部狀態(tài)和數(shù)據(jù)，幫助客戶解決運行中碰到的問題，提醒客戶維護(hù)和保養(yǎng)機(jī)器，以及幫客戶重新恢復(fù)機(jī)組的控制程序和設(shè)定機(jī)組運行參數(shù)等等。這大大提高了服務(wù)的質(zhì)量和效率，也為企業(yè)節(jié)省了大量的開支。但是由于成本的原因，這些系列的PLC無法在其他冷水機(jī)組如風(fēng)冷冷水機(jī)組、水冷螺桿機(jī)、活塞機(jī)等產(chǎn)品上取得應(yīng)用，為此OMRON推出了另一款機(jī)型CPM2AH，這種機(jī)型體積小，擴(kuò)充能力強(qiáng)，性能價格比高，非常適合在食品包裝機(jī)械及水冷和風(fēng)冷冷水機(jī)組中使用。以下以冷水機(jī)組控制為例進(jìn)行進(jìn)一步說明。

　　1 控制系統(tǒng)的配置方案
　　 CPM2AH系列PLC是一款在小機(jī)殼內(nèi)匯聚了先進(jìn)的功能和優(yōu)異的表現(xiàn)的產(chǎn)品。其基本單元有20、30、40、60點四種，包含了數(shù)字量輸入和高速脈沖輸入、繼電器輸出功能，根據(jù)系統(tǒng)開發(fā)的需要，可以增加擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展的模塊包括開關(guān)量輸入輸出模塊，Pt100溫度輸入模塊（TS101／TS102），電流電壓輸入模塊（AD041）和模擬量輸出模塊（DA041）。在通訊功能上可以：
　　 （1）通過Host link連接到計算機(jī)系統(tǒng)；
　　 （2）通過1∶1 Link與OMRON其他系列的PLC進(jìn)行通訊；
　　 （3）通過Compobus／S和Device Net進(jìn)行遠(yuǎn)程模塊擴(kuò)展，從而實現(xiàn)集散型控制。
　　這些功能可以很好地滿足機(jī)組的控制要求。滿足水冷和風(fēng)冷冷水機(jī)組配置要求的控制系統(tǒng)構(gòu)成見下表：
　　

　　表1 各類冷水機(jī)組所需要的系統(tǒng)配置

　　 上述配置表為一般通用型配置，其中風(fēng)冷機(jī)組中，由于涉及到壓力測量，所以模擬量輸入采用電流／電壓型輸入模塊；對于水冷冷水機(jī)組，一般考慮2路溫度輸入，如果需要增加溫度測點，可以將TS101模塊換成TS102模塊，這樣可以將溫度輸入點增加到4路。每套PLC的CPU單元上有兩個通訊接口，一個供與觸摸屏進(jìn)行連接，另外一個可以連接到遠(yuǎn)程計算機(jī)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
　　 由于OMRON的PLC產(chǎn)品通用性很強(qiáng)，很多公司的觸摸屏都可以和它通訊連接，因此可以根據(jù)價格、功能和技術(shù)特點來選擇相應(yīng)的觸摸屏產(chǎn)品與PLC配套使用。
　　 對于其他有特殊要求，或設(shè)計中需要增加模擬量和數(shù)字量的情況，還可以酌情增加其他相應(yīng)的擴(kuò)充模塊以滿足要求。
　　2 控制系統(tǒng)功能
　　 控制系統(tǒng)的功能包括：設(shè)備運轉(zhuǎn)控制，運行參數(shù)監(jiān)視，能量自動調(diào)節(jié)，故障報警記錄和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定等功能：
　　 （1）設(shè)備運轉(zhuǎn)控制 可以以三種形式啟動機(jī)組，本地啟動、遠(yuǎn)程信號啟動、定時啟動，具體為：1）在遠(yuǎn)程信號和定時信號都屏蔽的情況下以本地方式啟停2）在定時屏蔽、遠(yuǎn)程信號允許的情況下以遠(yuǎn)程方式自停3）定時允許的情況下以定時方式啟停。在系統(tǒng)無全局故障情況下，以任何一種方式啟動后，輔機(jī)設(shè)備先開啟，然后開啟主機(jī)。當(dāng)機(jī)組中有多臺壓縮機(jī)時，控制系統(tǒng)將根據(jù)壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)的時間來確定開啟的壓縮機(jī)編號，以使得機(jī)組中各臺壓縮機(jī)保持相對平均的運行時間。
　　 停機(jī)也有三種開工，與機(jī)組的啟動方式相對應(yīng)。停機(jī)時，先將壓縮機(jī)卸載，然后停止運行。但無論在何種啟動的模式下，本地停機(jī)均擁有最高的操作優(yōu)先權(quán)。
　　 （2）運行參數(shù)監(jiān)視 控制系統(tǒng)可以監(jiān)視機(jī)組運行過程中的運行參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài)，顯示各重要參數(shù)的變化趨勢曲線。如冷水出口溫度、壓縮機(jī)的負(fù)載情況等：
　　 （3）能量自動調(diào)節(jié)在機(jī)組輔機(jī)運轉(zhuǎn)正常，主機(jī)啟動完成后即進(jìn)入能量調(diào)節(jié)過程。可以通過選擇冷水入口溫度控制或冷水出口溫度控制來決定機(jī)組是根據(jù)入口溫度還是出口溫度來實現(xiàn)控制。
　　 在入口溫度控制或出口溫度控制下，比較實際溫度和沒定溫度值，決定機(jī)組的上下載。實際溫變值大于設(shè)定溫度值時，機(jī)組上載；小于設(shè)定溫變值時，機(jī)組下載。可以根據(jù)兩者間的溫差值來決定上下載的周期長短，溫差大則上載或下載周期短，溫差小則上載或下載周期相應(yīng)增長，溫差在0.5℃之間可以停止上下載。
　　 （4）故障報警記錄 控制系統(tǒng)可以對下列情況進(jìn)行報警和記錄。如果是風(fēng)冷冷水機(jī)組控制系統(tǒng)，則沒有冷卻水和冷卻塔風(fēng)機(jī)的相應(yīng)報警功能，但會增加融霜和制熱運行的故障報警。
　　 冷水泵故障：冷水泵啟動，經(jīng)過延時時間后，如冷水泵連鎖信號仍未到，冷水泵故障報警。
　　 斷流故障：冷水泵或冷卻水泵都啟動后，水流延時時間到后，水流開關(guān)信號未到，水?dāng)嗔鲌缶��?BR>　　 防凍開關(guān)：防凍延時時間到，防凍開關(guān)信號未到，防凍報警。
　　 冷水低溫報警：延時時間后，如冷水出口溫度小于3℃，冷水低溫報警。
　　 外部連鎖故障：延時時間后，用戶外部連鎖未到，外部連鎖故障。
　　 壓縮機(jī)過載：延時時間后，熱保信號未到，壓機(jī)熱過載報警。
　　 高壓報警：延時時間后，高壓保護(hù)未到，壓機(jī)高壓報警。
　　 低壓報警：延時時間后，低壓保護(hù)未到，壓機(jī)低壓報警。
　　 油壓報警：延時時間后，油壓保護(hù)未到，壓機(jī)油壓報警。
　　 傳感器故障：延時時間后，如傳感器顯示溫度值大于200℃．傳感器故障報警。
　　 冷卻水泵故障：冷卻水泵啟動，延時時間后，冷卻水泵連鎖未到冷卻水泵故障報警。
　　 冷卻塔風(fēng)機(jī)過流：風(fēng)機(jī)啟動，延時時間后，過流保護(hù)信號未到，風(fēng)機(jī)過流報警。有任何一故障發(fā)生，開關(guān)量故障輸出，系統(tǒng)聲光報警。故障排除后，需手動復(fù)位。
　　 （5）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定控制系統(tǒng)可以對下列參數(shù)進(jìn)行設(shè)定：
　　 溫度修正值，修正傳感器采集的實際溫度值，默認(rèn)下修正值為0；
　　 水流開關(guān)延時時間（默認(rèn)為3秒，最小為0.5秒）；
　　 低壓延時時間（默認(rèn)為5秒，最小0.5秒）；
　　 油壓延時時間（默認(rèn)為50秒，最小0.5秒）；
　　 關(guān)機(jī)延時時間（默認(rèn)為120秒）；
　　 壓縮機(jī)最少運行時間（默認(rèn)為120秒）；
　　 允許壓縮機(jī)啟動的停機(jī)延時時間（默認(rèn)為480秒，最小為300秒）；
　　 冷卻塔風(fēng)機(jī)開溫度（默認(rèn)為28℃，最小25℃，最大30℃）；
　　 冷卻塔風(fēng)機(jī)關(guān)溫度（默認(rèn)為23℃，最小20℃，最大25℃）；
　　 冷水入口溫度（默認(rèn)為12℃，最小為10℃）；
　　 冷水出口溫度（默認(rèn)為7℃，最小為5℃）。
　　 對風(fēng)冷熱泵機(jī)組還有強(qiáng)制除霜運行時間，除霜起始條件和結(jié)束條件，制熱運行參數(shù)等。
　　此外系統(tǒng)還可以修改控制器內(nèi)置時鐘，從而有效地通過定時功能實現(xiàn)控制，可以通過設(shè)定開關(guān)機(jī)時間，自動定時開啟和關(guān)閉機(jī)組。可以通
　　過分別設(shè)定一周每天的開關(guān)機(jī)時間，經(jīng)過與內(nèi)置的時鐘比較自動運行機(jī)組。

　　3 技術(shù)特點
　　 OMRON小型CPM2AH系列PLC具有優(yōu)異的性能價格比，所組成的控制系統(tǒng)具有如下技術(shù)特點：
　　 （1）穩(wěn)定的性能CPM2AH系列PLC外型小巧結(jié)構(gòu)緊湊，OMRON公司長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗和嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)保證了其可靠穩(wěn)定的性能，即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下仍然能正常運行。更經(jīng)過高低溫的考驗，使得該P(yáng)LC可以適用在特殊的場合。
　　 （2）模擬量功能CPM2AH使用專用的TS101／TS102溫度控制模塊，直接連接PT100溫度傳感器，提升溫度測量的精度和可靠性。
　　 （3）通訊功能增強(qiáng)CPM2AH提供內(nèi)置的RS232C端口和RS422端口。OMRON完全開放的通訊協(xié)議可以方便的實現(xiàn)上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，用戶可以隨心所欲自己定制開發(fā)通訊監(jiān)控系統(tǒng)。
　　 （4）高速的程序執(zhí)行速度更快的程序指令執(zhí)行速度，使得控制過程精確無誤。
　　 （5）很強(qiáng)的擴(kuò)充能力 模擬量可以增加到12路；系統(tǒng)支持Device Net協(xié)議，具有強(qiáng)大的擴(kuò)充能力，通過遠(yuǎn)程端子，可以擴(kuò)充到256點，方便組成集散控制系統(tǒng)。

  　4 計算機(jī)監(jiān)控
　　 CPM2AH系統(tǒng)可以提供RS232和RS422通訊接口，用戶計算機(jī)可以根據(jù)實際情況直接與PLC相聯(lián)，構(gòu)筑自己的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，也可以通過調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。在通訊協(xié)議上，OMRON的PLC產(chǎn)品采用統(tǒng)一開放的通訊協(xié)議，便于用戶開發(fā)自己的監(jiān)控軟件。通訊協(xié)議主要有運行狀態(tài)控制，存儲區(qū)讀寫等功能。通訊協(xié)議格式為：
　　

　　

　　表2 部分通訊命令功能

　　 通過使用這些命令，用戶可以很好地在計算機(jī)上完成對PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)控。

　　5 結(jié)束語
　　 本套控制系統(tǒng)從2005年初推出后，得到了很多用戶的認(rèn)可：目前已經(jīng)開始在部分用戶投入使用，使用情況表明，本系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。尤其是其開放的通訊協(xié)議，使得用戶可以定制自己的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，這就為用戶管理機(jī)組的運行提供了方便，受到了用戶的好評。