西門子LOGO! 在真空負壓吸引系統(tǒng)中的應用

湖南艾歐曼自動化設備有限公司轉(zhuǎn)載:

1. 了解LOGO！
      本人自2005年開始接觸PLC，當時學的是S7–200。2006年，醫(yī)院對真空負壓吸引系統(tǒng)進行改造，采用兩臺西門子2BV5131水環(huán)式真空泵淘汰老式油循環(huán)式真空泵，改用PLC對老式采用繼電器控制的電器控制柜進行改造。當時感覺采用S7–200有點大材小用。后無意中在書店購得一本《深入淺出西門子LOGO!》，經(jīng)過學習，發(fā)現(xiàn)使用LOGO!的性價比高于S7–200，此后先后用LOGO!改造了醫(yī)院5處真空負壓吸引電器控制柜，2臺*空調(diào)電器控制柜，3處污水處理電器控制柜。各處系統(tǒng)運行至今保持良好。本文以近對合作醫(yī)院的真空負壓吸引系統(tǒng)（采用2BV5111水環(huán)式真空泵）電器控制柜的改造為例，講述自己使用LOGO!控制的心得和學習體會。
2. 選擇LOGO！
      老式電器控制柜采用繼電器控制，各種繼電器合計十余個。由于繼電器觸點容易接觸不良，時常出現(xiàn)故障。而PLC可用軟件代替大量時間繼電器和中間繼電器。本例用到的是各輸入點上開關信號的簡單邏輯控制。比較各種小型PLC，各輸入、輸出端硬件接線線路都要經(jīng)過公共輸入、輸出端，而LOGO!各輸入點只要取自同一相電源即可，而輸出又是繼電器觸點，沒有公共端，這在硬件設計上相當自由。而在軟件編程上又可將故障狀態(tài)編成文本顯示在顯示面板上，并且給出輸出報警。而面板上的光標鍵又可作為輸入開關編程，從而節(jié)省硬件投資?；谝陨媳容^，本例選用LOGO! 230RC作為控制器。
3. 應用LOGO！
      （1）應用簡述
      由于水循環(huán)式真空泵水溫升高會影響泵的抽氣性能，故采用兩臺真空泵交替運行，即“交幫”運行狀態(tài)。而考慮到萬一管路出現(xiàn)泄漏時一臺泵來不及抽氣而不能將罐內(nèi)真空抽至上*，這時需要兩臺泵一起運行，即“連幫”運行狀態(tài)。由于醫(yī)院的特殊性，本例采用兩組真空負壓電接點壓力表，一組出現(xiàn)故障可用另一組控制。而一臺泵出現(xiàn)故障時能自動轉(zhuǎn)到另一臺泵運行。采用LOGO!能很好的解決上述控制問題并且能夠給出報警信號和故障原因，大大的提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少了排除故障的時間。
      （2）工藝流程介紹
      真空負壓吸引系統(tǒng)以真空罐為真空存儲設備，采用兩臺水環(huán)式真空泵抽取空氣，用管道連接各病區(qū)病床床頭設備帶、手術室設備帶及各醫(yī)療科室管道終端的快速接頭。管路上裝有兩組真空負壓電接點壓力表進行自動控制。一組設定為正常值，當負壓達到–0.06MPa時壓力表觸點接通自動停泵，待真空負壓上升到–0.03MPa時自動啟動真空泵運行；另一組壓力表上下限設定為–0.066MPa和–0.026MPa作為備用。泵的進氣管上安裝有電磁閥，電磁閥與泵電機同步啟動、關閉，以防止停泵時水和空氣返流進入真空系統(tǒng)內(nèi)。正常工作時兩泵“交幫”狀態(tài)運行，即合上電源后一臺泵首先工作，負壓值達到–0.06MPa后自動停泵，待真空系統(tǒng)的負壓上升到–0.03MPa時自動啟動另一臺真空泵運行，這樣周而復始使系統(tǒng)保持在設定的真空范圍內(nèi)。而當管路發(fā)生泄漏或特殊情況時，采用“連幫”狀態(tài)運行，即一臺泵啟動運行10秒后另一臺泵跟著啟動運行（以減少兩泵同時啟動對電網(wǎng)的瞬時壓降）。
      （3）系統(tǒng)硬件配置
      系統(tǒng)應用LOGO！硬件設計控制原理圖見圖1。
 
      P1、P2是真空負壓電接點壓力表，其四個電接點（觸點開關）分別接入LOGO!的I1~I4,P1負壓值設定為–0.03MPa～–0.06MPa，P2負壓值設定為–0.026MPa～–0.066MPa。F為電磁閥，與泵電機同步啟動、關閉。SA1為急停開關，供操作人員發(fā)現(xiàn)緊急情況時使用。SA2、SA3 為多功能轉(zhuǎn)換開關，轉(zhuǎn)到手動檔時供應急或檢修時使用；轉(zhuǎn)到自動檔時分別輸入信號到I7、I8為LOGO!自動控制。若真空泵停泵檢修時，SA2或SA3轉(zhuǎn)換到停止檔，使檢修的泵退出自動控制。I5、I6輸入點通過對相應接觸器常開輔助觸頭的開∕閉信號采集，結合Q1、Q2的輸出狀態(tài)，對真空泵的啟停狀態(tài)進行監(jiān)控。若Q1置位輸出，則KM1線圈得電吸合，1#泵運行，KM1常開輔助觸點閉合，I5輸入信號電壓，若電機或線路發(fā)生嚴重過載、短路、欠壓、缺相、接觸器線圈短路等故障，則QF2、FR1或FU2自動保護，切斷KM1線圈控制回路，常開輔助觸點因線圈失電復位，I5失去輸入信號電壓，Q4報警輸出，LOGO!自動轉(zhuǎn)為Q2置位輸出，接通KM2線圈，使2#泵投入運行。同理，若2#泵電機或線路發(fā)生故障，則QF3、FR2或FU3自動保護切斷KM2線圈控制回路，I6失去輸入信號電壓，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)為Q1置位輸出并報警，1#泵投入運行。Q3輸出交幫、連幫工作狀態(tài)，交幫狀態(tài)時HL4常亮，連幫狀態(tài)時HL4閃亮（亮5秒，滅5秒）。HL1為電源指示，HL2、HL3為1、2#泵工作指示。電器控制柜見圖2. 
         
      （4）軟件開發(fā)
      根據(jù)硬件配置設計，LOGO！對應的I/O分配如表1所示。

A 啟動標志位M1  停泵標志位M2
M1、M2功能塊編程見圖3、圖4。

B #泵故障位M4  2#泵故障位M5
程序通過對I5、I6端電平的采集，結合Q1、Q2的輸出情況，即若Q1已置位而I5無輸入電壓，則M4置位，判斷為1#泵出現(xiàn)故障；同理可判斷2#泵情況。延時功能塊是為了響應程序讀取輸入量的時間，同時也方便軟件仿真，編程分別見圖5、圖6。

C 連幫標志位M6
M6編程見圖7.由于連幫運行狀態(tài)是在非常態(tài)下使用（平時不用），從表1可知，LOGO！八個

輸入點已分配完畢，為節(jié)約成本，這里不增加LOGO！模塊，采用面板上的光標鍵來編程。按住右光標鍵5秒后RS功能塊置位，M1啟動后M6置位輸出連幫運行；按住左光標鍵5秒后RS功能塊復位，M6復位退出連幫運行（、第二次設計的產(chǎn)品采用軟件中的“軟鍵”特殊功能塊而不是光標鍵來編程，通過Switch=on、off來解決）。
D 交幫標志位M3  1#泵運行控制Q1  2#泵運行控制Q2
M3編程見圖8. Q1置位輸出時1#泵運行，Q2置位輸出時2#泵運行，編程見圖9、圖10.
 
 
     結合圖8、圖9、圖10，正常工作時，SA2、SA3同時轉(zhuǎn)到自動位置，合上電源后I7、I8輸入電壓，這時Q1、Q2、M3都在復位狀態(tài)，M1啟動后Q1首先置位（圖9），從圖10可知，這時Q2因Q1置位互鎖而不能置位，1#泵啟動運行，M3置位（見圖8），M2置位后Q1復位停泵，這時M3由于自鎖還是置位狀態(tài)（圖8），Q1因M3置位互鎖而不能置位（圖9），M1再次啟動后Q2置位（圖10），Q1因Q2互鎖而不能置位（圖9）,2#泵啟動運行，這時M3復位（圖8），M2置位后Q2復位停泵，這時M3還是復位狀態(tài)（圖8）且使Q2不能置位（圖10），M1再次置位后Q1置位（圖9），如此周而復始。發(fā)生故障時M4或M5置位后自動置位Q2或Q1。I7或I8單獨輸入時，自動轉(zhuǎn)為相應的1#泵或2#泵自動控制運行（見圖8，即M3復位狀態(tài)時控制Q1置位；M3置位狀態(tài)時控制Q2置位）。
E 交幫、連幫指示Q3  故障報警指示Q4
    Q3在I7、I8同時輸入時常亮，而M6也置位時閃亮。Q4在M4、M5置位，I2、I4輸入高電位時置位輸出，接通報警電路，以通20秒斷10秒脈沖報警，按住下光標鍵5秒后Q4復位。編程中對交幫、連幫、1#泵、2#泵運行狀態(tài)及故障信息共輸出十個文本信息，特別是報警信息，使維修人員一到現(xiàn)場馬上就可以知道故障原因，從而節(jié)省了維修時間，保證了負壓站的正常運行。
      （5）使用LOGO！的體會
      自2006年嘗試使用LOGO！對電器控制柜改造以來，已先后采用LOGO！對醫(yī)院的五臺真空泵、兩臺*空調(diào)、三臺污水處理電氣控制柜進行了改造。LOGO！的各輸入輸出端硬件接線沒有公共端，這給了我在硬件設計很大的自由度，每次編程，都能發(fā)現(xiàn)新的知識：從剛開始采用不同的間隙報警聲判斷故障到后來的拼音文本信息（0BA5），再到如今的中文文本報警信息（0BA6）；從起初的“軟鍵”功能塊編程到現(xiàn)在使用光標鍵編程，每一次的工程改造都是我的一次學習提高，也使我對LOGO！的了解不斷深入，每一次的編程都會嘗試增加新的功能，簡化多余功能。遺憾的是至今還沒編過模擬量信號，只能期待以后的機會了。