西门子S7-300PLC在洁净空调系统的应用

　　1 引言

　　洁净空调是生物制药车间的重要组成部分之一，国家颁布的《药品生产质量管理规范》中对生物制药车间的环境提出了严格的要求，尤其是空调系统。在此系统中，执行器件比较多，大量的开关量和模拟量信号需要监控，单个仪器仪表很难完成此项工作。可编程控制器(PLC)是一种将计算机技术、自动控制技术和通信技术结合在一起的工业自动控制设备，它配备有各种各样的开关量和模拟量模块，在工业自动控制中得到了广泛应用。我们在分析系统时，根据该系统对性能的要求，并结合当今工业自动化技术的发展现状，采用了西门子公司的S7-300系列可编程控制器(PLC)作为系统的核心设备。

　　2 控制方案

　　方案的确定对系统十分重要，好的方案能起到事半功倍的效果。由于车间由三套送风系统组成，并分别分布在两个空调机房，因此我们在控制上也由两套S7-300控制系统组成，由一个触摸屏进行操作，整个系统组成PROFIBUS-DP网络，这样既能节省资金又便于操作。系统如图1所示

　　3 系统设计及硬件选择

　　西门子公司的可编程控制器具有较高的稳定性，其抗干扰能力强，这是实现系统对性能要求的前提。

　　在此基础上，我们主要遵循以下几个方面：(1) 保证系统的安全性，尤其是系统采用电加热，如果没有安全措施容易引起火灾。因此我们在风箱的加热段安装了温度开关(65℃)，当温度开关一旦断开，系统会立即切断加热电源并且不能自动恢复，这需要人工对加热进行复位操作。另外，当防火阀断开时系统要停止送风防止火灾的蔓延。(2) 自动化程度高，以防止人员操作上带来的失误。系统分为工作和值班两种状态，通过设定时间来切换系统状态，无需人工进行操作。(3) 节约能源，优化控制参数减少对能源的消耗。(4) 具有友好的人机界面，可以动态、直观的显示系统的运行状态。(5) 尽量降低系统成本。

　　在两套S7-300系列中，每套中央控制器采用CPU315-DP，扩展模块采用了3块8通道的SM331，2块8通道的SM332，1块32通道的SM321，1块32通道的SM322。这些配置即满足了本系统的使用又有充足的扩展空间。

　　4 软件设计

　　对于控制程序上，我们采用结构化编程方法，这种方法可以将复杂的自动化任务分解为能够反映过程的功能或可以反复使用的任务，这些任务由相应的程序块来表示。另外系统本身还提供了丰富的系统块，使我们的编程更加方便快捷。在这套系统中我们就调用了系统提供的时间模块、模拟量模块等多种系统提供的模块。在OB1主程序块中调用这些用户块和系统块来完成系统功能。在用户块中我们采用梯形图作为编程语言，程序直观、易于维护，控制程序利用西门子公司提供的STEP7 V5.3编程软件完成。利用该软件进行编程十分方便，可以将编写完成的程序利用编程电缆从笔记本电脑下载到控制器中，还可以进行在线监测程序的运行情况，对程序的调试十分方便。由于系统较为庞大，所以我们以其中的某个块进行举例说明。系统加热段采用电加热的方法，在这部分控制中首先采集系统回风温度并和设定温度进行比较，若回风温度小于设定温度1℃以上则连续加热。当回风温度接近设定温度在0-1℃之间时采用断续加热，加热时间与回风温度和设定温度的差值有关，回风温度越接近设定温度加热时间越短停止加热时间越长，若回风温度大于设定温度时，系统停止加热。在控制中还要检测系统送风状态、系统工作/值班状态和温度开关状态，这些都是加热的前提条件。软件流程如下：