摘要：本文詳細的介紹了基于施耐德電氣 Micro 和 Twido PLC在啤酒生產線冷凍站控制系統中的應用，系統的網絡拓撲結構，工藝流程和故障處理等等。
關鍵詞：Micro PLC Twido PLC Modbus協議 故障處理

1.引言
隨著自動化水平日新月異的發展，啤酒生產線冷凍站系統對控制和故障處理的要求也越來越高。在此系統中，使用了施耐德電氣Micro 和Twido 系列PLC,并通過Modbus 總線實現協調控制，遠程監控，故展處理等功能，大大提高了生產率，降低了保養維護成本。

2.產品介紹
在此系統中，每臺壓縮機制冷機組都是由Twido PLC 進行控制的，通過數字量模塊和模擬量模塊采集傳感器信號，實現手自動增減載，開停機和故障檢測，以及把故障信號上傳至上位監控計算機。
Twido PLC屬于施耐德電氣小型自動化產品家族中的一員，有13中本體單元，15種離散量擴展模塊，8種模擬量擴展模塊，最多可以擴展至264個I/O，現在新型的TWDLCAE40DRF更集成了以太網接口，可以通過Modbus TCP/IP 使設備直接接入以太網，使得高速數據通信和遠程監控變得更容易。另外，Twido家族還增加了一個新成員-CAN open模塊TWDNCO1M，通過該模塊，可以實現對變頻器和智能儀表等設備的高速數據通信。

3.系統構成及工藝簡介
啤酒生產工藝以及原料成品的保存，空調系統所需要的冷量都是由冷凍站提供的。冷凍站有五臺開啟式壓縮機組制冷，每臺機組都是以Twido PLC為核心進行控制的，可以實現根據負荷狀況自動進行增減載和開停機。通過與系統PLC的通訊，還可以實現五臺機組的協調工作。五臺機組共用一個蒸發冷系統。氨液經過蒸發冷系統冷卻后，通過三個氨分板換機組與系統冷媒丙二醇進行換熱。有三臺變頻泵分別控制著流進每臺板換機組的丙二醇的流量，從而保證板換機組的出口溫度能夠保持在-4攝氏度，達到工藝要求。從板換機組出來的-4攝氏度低溫丙二醇返回PG罐（丙二醇的儲存罐）。由生產現場返回的高溫丙二醇在PG罐的上部，從板換機組返回的低溫丙二醇在PG罐的下部。根據生產工藝對丙二醇溫度的不同要求，通過調節高溫和低溫丙二醇的混合比例，控制最終供出丙二醇的溫度達到工藝要求。

4.控制系統網絡結構

控制系統網絡結構如上圖所示。壓縮機控制器選用Twido系列 PLC TWDLMDA20DRT，它本身所帶的一個通訊口和一個文本式人機界面相連。通過人機界面可以設定壓縮機的工作方式和運行參數，手動起停壓縮機組，檢查壓縮機的運行狀況，查看機組故障情況等。每一個PLC擴展一個通訊口，做Modbus從站，連在Modbus總線上，實現和系統PLC的通訊。
系統PLC選用Micro系列PLC TSX3721001。Micro系列PLC的通訊功能非常強大，支持Modbus，UN-TELWAY，TCP/IP等多種通訊協議。系統PLC擴展一個TSXSCP114通信卡，做Modbus主站，通過Modbus網絡和Twido PLC通訊，監控五臺壓縮機的運行狀況。Micro PLC TSX3721本身帶兩個通訊口，其中一個通信口和觸摸屏連接，另外一個通信口和施耐德電氣工業以太網模塊TSXETZ410相連。TSXETZ410模塊在此起到一個網橋作用，一端通過UNI-TELWAY總線和系統PLC交換數據，另一端通過TCP/IP協議掛在一個小型的工廠局域網上，這樣局域網上的監控計算機就可以監控整個冷凍站的運行狀況了（監控計算機上運行的是組態王監控軟件）。觸摸屏人機界面作為上位監控計算機的后備設備，同樣能夠實現監控計算機的功能，在上位監控計算機或局域網出現故障時，能夠保證整個系統運行正常。局域網上其他系統的控制設備也可以通過局域網和系統PLC交換數據。

5.系統PLC實現的控制功能
系統PLC除了實現如上所述的通訊功能外，還要實現對整個系統的控制。

1.對丙二醇系統的控制。丙二醇系統流程如下圖：



利用Micro PLC集成的PID功能塊，實現對6個回路的自動控制，包括三個氨分板換出口溫度，一個0攝氏度，一個－1攝氏度供液溫度控制，一個恒壓供液控制。利用PLC的模擬量采集模塊，采集過程信號（五個溫度信號，一個壓力信號），與設定值進行比較（設定值在操作界面上可設定），根據偏差值運算出結果，通過模擬量輸出模塊，轉換成標準信號控制變頻器的頻率和調節閥的開度。對PG罐液位的控制是通過檢測丙二醇系統壓力，決定是否打開放空閥和是否進行補水。

2.對蒸發冷系統的控制。蒸發冷系統流程如下圖：


蒸發冷系統包括3組蒸發冷凝器，每組包括兩臺風機和一臺循環水泵。蒸發冷系統有自動和手動兩種工作方式，手動方式下，可以手動分別起停每一臺風機和水泵。自動方式下，根據冷凝壓力的大小，按設定的順序開啟一定數量的風機和水泵。

3.五臺壓縮機的協調工作。五臺壓縮機組既能夠獨立運行，也能夠根據負荷情況自動投入運行和退出，這種情況下，壓縮機組的投入和退出是由系統PLC決定的。系統PLC通過通訊獲得每臺壓縮機組的工作狀況，再根據負荷情況決定哪一臺壓縮機組投入或退出。

4.故障處理。通過數字量輸入模塊或通訊，采集系統內所有設備的故障狀態，并根據故障等級，進行報警提示和停止相關設備等處理。通過通訊，把所有故障情況上傳監控計算機。

6.總結
本系統采用工業以太網實現上位機與控制層Micro PLC的通信，使數據采集效率更高，當然，Twido PLC 家族增加了一個新成員－內置以太網功能的TWDLCAE40DRF，因此，也可以使用該Twido PLC 來提高效率，這樣可以大大降低成本。