孙明远 张世伟

【摘 要】更衣间通风系统温度控制是通过一组可编程控制器（PLC）实现的，PLC通过调控加热器启停及冷却水阀门开度调节温度，控制系统中温度开关或冷却水阀门的异常将导致温度控制异常，影响房间舒适度，产生温度报警。

【Abstract】The temperature control of ventilation system in changing room is realized by a set of programmable logic controller （PLC）. PLC adjusts the temperature by regulating start and stop of the heater and opening of the cooling water valve .The abnormal temperature switch or cooling water valve of the control system will cause abnormal temperature control， thus affect the comfort of the room， and produce temperature alarm.

【关键词】温度；PLC；报警；冷却水；调节；异常

【Keywords】 temperatrue；PLC；alrm；cooling water；adjust；abnormal

【中图分类号】TP277 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）05-0144-02

1 故障描述

主控频繁闪发SLT013KA，现场检查发现SLT025LA（SLT001RS停运）灯亮、SLT115LA灯亮（SLT001RS温度高或者风机出口空气温度高），且无法通过SLT001CC复位。

2 冷更衣间E342温度控制

为了解释该报警产生原因，兹将E342房间温度控制原理做简单介绍：

2.1 基本原理

送风的温度控制是通过冷却器001RF和加热器001RS实现的，房间温度高时，冷却水出口阀门开大，增加冷却水流量，温度偏低时调功器输出增加，提高送风温度。冷却水阀与加热器调功器的控制由001RG实现，001RG为PLC控制器。

控制回路的几个测量装置说明如下：

001ST：加热器上的温度开关，当测得温度>70℃时停运加热器；

001MT：测量送风口温度；

002MT：测量E342环境温度。

2.2 PLC控温实现

PLC控制逻辑内共有两个PID算法块，分别命名为：PD10：0、PD10：1。PID10：0，以001MT温度输入作为过程量反馈信号与预先写入程序的温度设定值做偏差计算，并以此偏差作为PID的输入，计算出控制变量，实现了对加热器输出功率的调节。PID10：1，同样以001MT作为过程量反馈，控制过程与PID10：1基本相同，IO卡输出的控制信号控制050VD开度，进而实现对冷却水流量的调节功能。

两个PID模块的温度设定值均为18℃，调节死区为2℃，当：

①001MT≤16℃，PID10：0调高加热器输出，050VD开度为0；

②001MT≥20℃，PID10：1调大050VD开度；

③16℃<001MT<20℃，PID不调节输出；

④001MT>23℃，001RS停运。

3 故障排查过程

根據当时系统的报警状态首先判断故障产生的直接原因是：001ST温度高，接点动作；001MT温度高，阈值比较器输出（001XU1）。间接原因是：温度偏高后050VD未能增大开度，冷却器出力不足。

检查001ST：现场检查001ST，发现其使用常闭接点与接线图描述一致，但模拟图上显示该接点为上升得电动作（常开点），PLC程序也将其组态为常开点，现场断开001ST接点后，使用SLT001CC复位报警，报警状态未能消除。

检查001MT：现场测量001EU①输出，测得电压略高于5.8V，断开此路温度输入信号，旋动SLT001CC复位按钮，报警消失。判断为001MT测得温度真实高，5.8V换算成温度约为23℃左右， 即001MT测得温度已达到停运加热器的定值，恢复001ST接线，报警复现，证明导致报警出现的两个原因是同时存在的。

根据PLC输入信号的量程变换公式，热电阻送到PLC的电压换算成真实温度的过程如下：①电压输入信号范围：2-10VDC；②对应的温度范围：-46～104℃，T≈22.7℃。

检查050VD：当风道送风口温度高于20℃时，冷却水出口阀050VD将开大以提高冷却水流量降低送风温度，但使用热风枪对送风口温度进行粗测后发现其结果与PLC内显示的温度值基本一致，均高于20℃，证明冷却器出力不足。现场检查050VD开度，发现该阀门电磁阀线圈发热现象明显，根据阀杆状态判断阀门当时在关闭位置，对阀杆当前位置进行锚点标记，在PLC上001MT所对应的通道上加电压信号并进行适度调整以模拟送风口温度变化，就地阀门仍未动作，怀疑阀门卡涩。次日再度检查050VD状态，发现阀杆上的标记已经上移且盘根处外溢的少量冷却水有锈迹，阀门已开启，测量其驱动电压已经达到10VDC的上限值，现场断开001ST接线，使用SLT001CC复位报警，报警消除，测量001EU输出电压约为5.6V左右，小于之前测得的5.8VDC，真实温度高现象消失。

真实温度高产生的原因分析：

①冷更衣间门始终处于开启状态，当时更衣室外的环境温度高于20℃，热对流使得室温升高。

②050VD未开启造成加热器及冷却器所在房间热量积聚未能被及时被带走，室温较高，阀门后续自动开启应是在较大电磁力作用下克服造成卡涩的静摩擦力的结果。

4 故障处理过程中的异常项整理

①处理该故障使用的接线图共两种，两种接线图内对SLT001ST开关接点使用状态描述不一致，其他机组704图纸内标注使用NC接点，机柜接线图标注使用NO接点，现场实际使用NC，但线号又标为NO。[1]

结论及影响： 结合模拟图、本机组704图②、SLT001RG梯形图，确定现场应使用NO接点，使用NC会导致系统持续报警，RS始终无法投运，室温偏低，空气湿度偏高。

②当001MT测得温度>20℃时，050VD开度增大，冷却水流量变大，同时加热器以38%恒定功率输出。

结论及影响：从PLC梯形图来看其设计初衷应该是在001MT>20℃时，加热器以最小功率输出，推论依据如下：（图1）

对上述梯形图解释如下：

N12：2为加热器功率调节信号，上述两行逻辑的含义是将PID输出的控制变量进行量程变换，由原来的0-16383变换到6240-31200 ，这样变换的原因有两个：

一是N12：2作为PID输出的控制变量，其输出的数据格式是一定的，此处就是0-16383；

二是作为PLC的硬件IO，只要选型确定下来，其输出端口的数据格式也是一定的，此处为：0-31200。

将0-16383变换为6240-31200其实就是将PID输出的控制变量转换成4-20mA标准信号，当数据6240送到D/A转换器时，硬件端口对应的输出即是4mA，所以0009行程序将6240这样一个特殊的数据写进N12：2，错误的可能性比较大，因为N12：2的数据范围是0-16383，而不是6240-31200，这样变换后其输出的最小电流变为10.1mA，影响是：抬高加热器最小输出功率，当室温需要下调时，050VD需要更大的开度才能将温度降下来，根据现场验证，050VD已經开到最大，调节裕度为0。

【注释】

①EU将热电阻信号转换成2-10VDC标准电压信号，并作为PLC模拟量输入

②对于001ST 1号机接线图上显示开关端接常开点，与2号机不一致。

【参考文献】

【1】李冰.零基础学西门子S7-300/400PLC[M].北京：机械工业出版社，2010.