Abstract: This paper introduces the application of Siemens S7200 series PLC to ABB inverter control based on Modbus communication protocol. The upper computer uses Siemens touch screen as man-machine interface. The state of the control system is transferred to DCS through Modbus communication. The design has the advantages of saving energy and environmental protection, reducing labor intensity and using MODBUS communication to reduce the difficulty of field construction. 

Key words: PLC   Energy-saving   Environmental Protection   Inverter

【中图分类号】TN773 【文献标识码】B  文章编号1606-5123（2018）07-0000-00

1 引言

随着我国工业化进程的飞速发展，节能环保、智能化和降低人工成本等因素被日益提上企业发展议程。变频器日益成为工业现场作为工业现场不可或缺的设备，使用硬接线方式控制变频器大大降低了变频器的使用意义。通过Modbus通讯协议控制变频器可大大减少工业现场电缆的使用量，也可提升作为智能控制设备的利用率。ABB变频器作为变频器的经典设备，以其性能稳定、功能完善等优点得到广大用户的认可，本文介绍的冷却塔使用ABB变频器控制冷却塔风冷部分的风机，从而实现冷却塔对工业循环水的冷却再利用的温度控制。本系统需要将工业现场冷却水做降温处理进入冰机，冰机对进水温度要求比较严苛，否则影响其使用效率和使用寿命。

2 系统概述

系统应用西门子公司的S7-200PLC对冷却塔的冷却温度进行控制，冷却塔的冷却方式分为风冷和水冷两部分，平时使用主要是用风冷实现冷却，在风冷无法达到明显冷却效果时使用水冷，本文主要介绍冷却塔中风冷的变频风机控制，水冷部分不再赘述。

西门子S7200PLC有两个自由通讯接口，通讯协议可根据用户使用自有定义，在这里我们的控制系统将PLC的PORT1口定义为变频器MODBUS通讯主站接口，PORT2口作为本系统作为DCS的modbus从站接口。系统中包含五套冷却塔，每套冷却塔中自带两台变频风机，风机功率分别是22KW和11KW。系统根据需要调整的温度值控制风机的启动先后顺序，如果需要调整的温度值小先启动功率小的风机，同理如果需要调整的温度值大则先启动大风机进行降温，需要调整的温度值由客户自由设定。系统工艺流程如图1所示。总图

3 控制系统结构设计 

冷却塔控制系统包含一台触摸屏，一套西门子PLC，一套用来检测冷却塔出口温度的温度传感器，5套22KW的ABB变频器，5套11KW的ABB变频器，系统框图如图2所示；控制点数如表1所示。

 

4 ABB变频器的控制

根据ABB变频器的MODBUS地址表，PLC程序如下：

MODBUS主站程序：

5 控制系统软件设计和功能 

本系统是使用S7-200cn做主控单元，实现五台冷却塔冷却效果实时全自动控制系统，系统控制分为系统自动连锁控制和人工手动解锁控制。参照室外温度运行模式分为正常冷却模式和风冷冷却模式。本系统在自动状态下，人工设定好控制参数后无需人工干预，自动完成控制过程。系统包含主画面、参数设置、手动操作、曲线、报警、检修复位操作等控制画面，通过人工在触摸屏上完成操作。控制功能HMI如图3所示。

 

本操作根据工艺控制要求进行相应的按钮触摸和数字设定，相应控制设定完成后再触摸“连锁”按键，会弹出二次确认按钮，单击确认显示为“连锁模式”，否则取消退出，解锁模式同样进行二次确认操作，单击确认解锁成功，否则取消退出。为了安全考虑和避免单台塔长时间疲劳运行，在参数设置中有“冷却塔循环号码设定”设置1~5设定自动开始运行的塔号。为保护管理员权限和系统运行安全，参数设定完成后触摸画面右上角的登陆注销按钮。根据北方天气特点(早晚温差较大，冬天夏天温差较大)为了满足现场要求，在该画面上增加频率调整设定，即在“周期给定调整频率设定”根据现场实际情况增大或者减小频率，设置范围可在0.0001~50之间，即给定值越大变频调整速度越快，但是不宜太大，会导致变频启停震荡。工艺参数操作界面如图4所示。

 

6 结束语

本系统设计提高工程设备运行的可靠性，硬件可靠，市场利用率高更换维护方便，系统支持多种类型接口协议可以实现远程控制和上层系统的数据交互，大大降低人工劳动强度，通过MODBUS通讯协议控制多台变频风机大大减少工程现场布线的施工难度，大大降低了人工和材料成本，MODBUS通讯作为全球通用的通讯协议具有便于维护和维护成本低等特点。

参考文献

[1]北京ABB电气传动系统有限公司.低压交流传动ACS510用户手册,2007年 10月. 

作者简介

吴佩发 （1982-） 男 工学学士 工程师 总经理 研究方向：自动化系统集成工程