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西门子smart系列plc和mcgs触摸屏在地铁列车空调控制系统中的解决方案

作者:plc小王 来源:西门子plc 发布日期:2019-07-18 14:53 阅读: 二维码分享

 1、概述

  在现在的大城市中地铁作为一种快速、舒适、环保的交通工具,在我国各大城市迅速投入建设和使用,已成为城市居民不可缺少的交通工具。随着社会的进步,人们对乘坐地铁的舒适性提出了更高的要求。地铁列车空调西门子smart系列控制系统用于控制车厢内空气的温度、湿度和风速,控制车厢内的舒适性。西门子plc根据地铁空调系统的控制工艺,制作了plc控制系统的方案设计和硬件配置,根据不同的控制功能编写了空调机组的控制程序,能全方位地实现了各种控制功能。

 2、地铁列车空调控制器的功能分析

  地铁列车的空调控制系统以空调西门子smart系列plc控制器为中心。通过断路器,接触器,继电器,传感器等相关电气元件的配合,自动完成地铁列车空调机组的电机控制,运行保护,故障诊断和故障录波。每个plc控制系统都配有一个控制柜,每个列车控制两个空调机组。每个空调机组包括2个风扇,2个冷凝器风扇,2个压缩机,2套新风预热器,2个新风阀和1个回风阀。它可以通风,半冷却和完全冷却。预冷,半温,全温,预热,减载,紧急通风和停机。

  (1)控制方式

  在正常情况下,列车的空调系统由驾驶室集中控制。因此,空调西门子smart系列控制器需要具有完整的通信能力,通过多功能车辆总线与列车管理系统交换信息,接收列车管理系统的指令,并报告地铁列车。空调机组的工作状态和故障信息。空调西门子smart系列控制器有两种本地控制和遥控模式。本地控制模式主要用于空调机组的调试。空调机组的控制可以通过控制柜中的模式选择开关实现,本地控制模式也可以用于列车网络故障等紧急情况。在正常情况下,使用远程控制模式。空调控制器由驾驶室控制。每辆车的空调机组可单独设置和操作,用于通风,半冷却,全冷却,预冷,半温,全加热和加热 ,减载,紧急通风和停机。

  (2)运行模式

  空调机组具有制冷、供暖功能,可满足不同季节乘客的环境要求。地铁空调为乘客提供了舒适的休息和乘坐环境。

  当机舱内的温度合适时,空调机组不需要开始冷却或加热,但是列车是封闭空间,并且空调机组需要通风以使机舱内的空气循环。当机舱需要冷却但冷却需求不是很大时,空调机组以半冷却模式运行。当机舱中的冷却需求增加时,空调机组以完全冷却模式运行,并且空调机组的制冷系统完全运行。当机舱内的温度较低时,空调机组以加热模式运行,包括半温和全热。在半温时,打开空调机组加热装置的一半。暖和时,打开空调机组的所有加热设备。

  (3)保护功能

  为了保护设备,需要遵循空调装置的每个单元的启动和停止一段时间。例如,当设备的呼吸机未被激活时,设备的冷凝风扇不能被激活。当设备发生故障时,应及时处理空调控制器,以免造成进一步的损坏。西门子plc空调控制器具有故障记录功能,在发生故障后能详细记录任何时间 的详细信息,可为列车维护人员进行维护和分析。

  3、地铁3号线列车空调控制器的硬件设计

  通过分析地铁列车空调系统的功能,陕西容感电气有限公司专门设计了一种新型的地铁列车空调控制器,如图1所示。

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     图1地铁列车空调控制器

  图1所示的地铁列车空调控制器集成了62路的24伏直流输入通道、44路的继电器输出通道和4路的RTD输入通道。程序存储器的***大容量为400K字节,数据存储器的***大容量为15K,硬件定时器的***小时间单位为0.1ms,软件定时器为1ms,计数器的字长为16位,布尔运算速度为0.06mus,该西门子plc控制器具有集成度高、控制功能丰富、功耗低、实用性强、计算速度快、稳定可靠等特点。

  每节车厢都装有空调控制柜,如果空调机组运行正常,不需要经常操作空调控制器,则不需要在每个控制柜内设置触摸屏等显示装置,而是显示空气的运行状态。调节单元通过西门子smart系列控制器本身的指示板。空调模式开关安装在空调控制柜内,用于设置空调控制器的工作模式。

  图2地铁列车空调控制系统的结构

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     4、列地铁列车空调控制器的程序设计

  地铁列车空调plc控制系统的主要功能是控制列车空调机组的各种设备,判断各机组的工作状态。由于西门子plc控制器的程序功能比较复杂,逻辑复杂,为了简化程序,使结构清晰,易于调试和维护,程序根据不同的功能分为几个子程序,每个子程序完成空调机组控制的一些功能。主程序调用子程序来控制整个系统。

  4.1 本地控制程序

  本地控制主要是指由空调模式选择开关控制的单元的操作。驾驶室空调模式选择开关根据BCD码通过三个开关点在不同状态之间切换。它分为七种工作模式:集中控制,停机,通风,半冷却,半温,全冷却和全温 。在所有操作模式中,设备的新风阻尼器和回风风门都是打开的。 (1)中央控制模式(2)停止模式(3)通风模式(4)半冷却模式(5)全冷却模式(6)半温模式(7)全战模式

  4.2 集中控制程序

  当司机室空调模式开关切换到集中控制位置时,西门子plc控制器的工作模式由司机室集中控制。集中控制分为三种状态:停止、通风和网络控制。这三种状态的开关都是硬线输入信号。网络控制模式分为九种模式:停止、自动冷却、自动加热、通风、紧急通风、半冷、全冷、半温、全温。

  以下介绍三种操作模式:自动冷,自动加热和紧急通风。

  (1)网络控制自动冷却模式和网络控制自动加热模式

  每辆车配备两个新鲜空气温度传感器和两个回风温度传感器。两个回风温度传感器的平均值是装置的回风温度。空调西门子smart系列控制器在司机室内设定每辆车的目标温度后,通过比较回风温度和目标温度,自动调整每辆车的工作状态。

  (2)网络控制自动紧急通风模式

  网络控制的自动紧急通风模式是指在地铁列车在地下运行时,在发生停电等紧急情况时,使用备用电源来减少列车内的空气流通。当设备收到紧急通风命令或网络出现故障时,空调系统会检测到主电源故障。延迟2分钟后,机舱空调机组冷却和加热系统,房间振幅风扇,房间电加热器,驾驶室供气单元都停止。工作。延迟5s后,机组的应急通风接触器,驾驶室供气单元的应急通风接触器,室内风机的应急通风接触器,以及紧急启动的硬线信号通风被送到应急通风变频器。该系统在紧急通风模式下工作。在紧急通风模式下,装置的回流阀完全关闭,新鲜空气阀完全打开。

  4.3 机组保护程序

  地铁列车空调控制系统具有故障处理功能。对于plc控制系统来说,不仅可以控制各装置的运行,而且当设备出现异常时,也可以迅速作出反应,将故障的影响降到***低。

  (1)风机过载保护

  该装置的风机包括通风机、冷凝风机和室内螺旋风机。当设备的通风机不能过载时,设备的冷凝器风机和压缩机停止工作,但另一台通风机必须保持工作。如果设备的两个风扇过载,空调机组将完全关闭,不会影响其他空调机组的运行。

  当设备的冷凝风扇出现过载故障时,冷凝风扇停止工作,压缩机停止工作。如果故障信号在5分钟后没有恢复,则故障被锁定,即在故障信号恢复后,冷凝器风扇将不再启动,只有设备重新启动或停止解锁。当一个冷凝风扇无法锁定时,另一个冷凝器风扇也需要停止工作。该设备只能保持通风。

  当设备客室发生过载故障时,只有客室散热器风扇停止工作。

  (2)压缩机保护

  压缩机保护包括压力保护、排气温度保护和过载保护。压缩机的压力保护分为低压保护和高压保护。两者的保护原则是相似的。它们都由常闭开关信号判断。当产生压力故障信号时,压缩机停止2分钟。

  常闭开关信号还用于判断压缩机排气温度保护。

  4.4 网络通讯程序

  由于列车空调系统由列车管理系统集中控制,空调控制器应根据列车管理系统的多功能车辆总线协议传输数据。本系统空调控制器为从站,列车管理系统为主站。从站接收主站命令,实现数据传输。

  4.5 故障记录程序

  空调控制器具有记录故障信息的功能。空调控制器通过堆叠将故障信息保存在自己的断电保持区域,可以为空调机组维修人员存储多达500个故障记录,对列车空调系统进行综合分析。

  地铁列车空调控制器的应用

  图3地铁列车空调机组

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       西门子smart系列新型空调控制器的成功开发不仅是对空调控制器产品的超越,也是对空调行业国内控制器的超越。该应用程序迈出了新的一步。以陕西容感电气有限公司为代表的行业控制器越来越成熟和完善,为自动化行业应用带来了新的面貌。


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