西门子6ES7307-1KA02-0AA0安装调试
4 程序设计
4.1 模拟量采集程序的设计
冷库系统中，温度的变化是由系统压力来反映的。控制系统中两个压力传感器正是为了采集系统高压排气压力和低压回气（吸气）压力的，传感器将实际压力转换成电流值送给PLC，PLC内建的模拟量模块则可以将电流值（预设为0～20mA）转换成PLC能处理的数字信号 [4]。图15为低压模拟量采集部分程序。
4.2 压缩机累计工作时间计时程序的设计
冷库系统中三台压缩机在工作一段时间后，工作时间并不是都一样的，由于有时是三台都工作，有时可能是只有两台或一台工作。为了尽可能使三台压缩机使用寿命一致，其工作时间也应该尽可能始终都接近。这就要求压缩机在工作过程中，控制程序能对压缩机的工作情况进行计时，计时的目的是为了让程序知道哪台压缩机工作时间*长，哪台工作时间*短。*短的在启动时优先投进工作，*长的则在停机时优先停止工作。如图16为压缩机1工作时间计时部分程序。
4.3 压缩机故障诊断与控制程序的设计
系统的故障分为一级故障和二级故障，一级故障针对整个冷库系统，二级故障则只针对相应压缩机。一级故障中，油位故障和水流量开关故障的工作情况较特殊。油位故障发生时并不立即产生一级故障，而是延时一定时间后产生一级故障，延时时间由HMI设定，见图17。
水流量开关跟随冷凝水泵一起工作，其原始状态为常开，随着水泵工作后也跟随闭合，水泵打开也跟随打开，若不随水泵工作而动作则视为故障，故障超时后产生一级故障，超时时间也由HMI设定，见图18。
4.4 PLC内置电池电量不足的处理
PLC具有掉电保持功能的内部软元件靠内置电池来保存数据，内置电池一旦亏电，则不能保证数据被正确保存。因此在PLC内置电量不足时，需要程序能正确判定出，并提出要求更换PLC内置电池。判定程序见图19。判定结果由HMI显示出来。
PLC内置电池的更换不需要拆卸PLC，只要将PLC左上角的电池盖板掀开，就可清楚看到安装电池的位置，电池更换示意图见图20。
4.5 答应压缩机运行工作台数的程序设计
冷库系统需要几台压缩机参与工作，可以预先在HMI上设定好，然后再启动系统，系统就按照预设的压缩机台数工作。其梯形图程序部分见图21。
4.6 压缩机工作状态转换子程序设计
三台压缩机除了启动时刻不同外，其动作过程完全相同。根据单台压缩机的动作过程采用SFC法编制相应的状态转换梯形图作为子程序[5]，以便需要时随时调用。图22是压缩机2的状态转换子程序。
一旦调用压缩机状态转换子程序，则对应压缩机按照状态转换执行相应动作，其动作部分的梯形图程序在子程序外另编。
4.7 压缩机运行动画显示PLC控制程序的设计
由于采用了HMI，压缩机运行状态可以实现动画显示，其动画显示的原理和网上的FLASH动画显示原理相似，是多个HMI做出的画面在较短的时间交替循环显示，以呈现出视觉上的动画效果。压缩机的动画效果可以用PLC梯形图程序和HMI组态程序相结合的方法实现。图23是压缩机3动画显示的PLC梯形图程序部分。由于HMI本身就可在数据WORD的状态图显示中设定状态总数，并且可自动按设定时间移位，故PLC梯形图程序中无需使用定时器及移位指令。
4.8 限期使用加密程序的设计
按控制要求，系统还需具有设定和解除限期使用的功能。这主要是为了防止用户未能定期支付产品全部款项，并且无穷期拖延支付。这种情况下，只有通过付款期限到时，限制用户正常使用本产品的方法来解决。本冷库控制系统在用户使用一定时间后，若没有按时支付产品全部款项，则冷库系统自动停止工作，直到解除限期使用设定才会恢复工作。本控制系统通过PLC和HMI共同实现这样的限制功能。PLC梯形图程序部分见图24。
5.HMI的选用及组态软件的设计
控制系统要求有人性化的使用界面，要求有美观的图形显示控制过程及运行状态，有具体的故障诊断及报警显示，有工作时间的具体显示，甚至还要求部分的动画显示……，怎么办呢？实在，只要选用适合的人机界面（也称触摸屏，常简称HMI）产品，并编出相应的组态程序，就能满足这样的要求。
5.1 HMI产品选用
本系统选用台达的DOP-A80THTD1型HMI,见图25，该HMI采用8寸TFT65536彩色显示器，其提供的软元件较丰富，功能完全够用。其对应的人机编辑软件Screen Editor简单易用，能圆满实现控制系统所提的各种控制或其它要求。
5.2 HMI组态软件的设计
通过台达HMI设计的三并联冷库控制系统的组态软件包含7个组态画面，分别是：主界面、故障显示、历史记录、用户设置、状态查询、历史与当前故障明细和压缩机工作时间查询界面,这些画面中设计的功能基本包含系统所要求的各种控制和需要。
（1） 主界面的设计
主界面窗口包含按钮操纵区、工作状态显示区（动画显示三台压缩机工作情况）、环境状态显示区（显示系统高压排气压力和低压回气压力）以及日期时间显示等区域。画面中还隐含了一些报警显示区（正常时不显示）和特殊功能按钮。见图26，主界面中共有14个按钮和其它状态显示区。“上锁”和“开锁”按钮是两个隐躲按钮。上锁的目的主要是为了防止非系统正式用户的误操纵或恶意操纵给系统带来的损害或产生不可猜测的结果,见图27。
当PLC内置电池亏电时，PLC将亏电标志信号送HMI显示出对应文字信息，以提醒用户及时更换电池，见图28。另外用于配合PLC实现的限期使用HMI提醒功能在约定时刻显示出提醒文字，见图29。
（2）故障查询界面的设计
如图30，故障查询界面显示完整的9个一级故障和3×7个二级故障信息，同时界面具有1个一级故障复位和3个二级故障复位按钮和1个消音按钮。
（3） 历史记录界面的设计
历史记录界面主要具有5个换画面查询按钮和两个具有特殊功能的隐躲按钮。见图31。 “开释”按钮：用于解除限期使用的限制；“重设”按钮：用于重新设定限期使用程序。
（4）用户设置界面的设计
用户设置界面见图32，此界面主要用于对各设备各参数值的设定。
左上角的红色锁标记（password set table）：属于本组态软件的*高权限，此处只要用*高权限密码就可解开其它所有的权限密码，也可用于设定所有权限的新密码。
（5） 状态查询界面的设计
状态查询界面见图33，通过状态查询界面可以清楚地看到冷库系统的具体工作情况，界面可显示蒸发冷水泵、油泵、蒸发冷凝风扇（10级和12级）以及各个压缩机是处于运行状态还是处于停机状态。
（6） 历史故障与当前故障明细界面的设计
图34是历史故障与当前故障明细界面的设计，此界面主要用于查询历史故障，并能实时显示当前故障。
（7） 压缩机工作时间查询界面的设计
此界面的功能主要为实时显示三台压缩机的累计运行时间，并可对运行时间清零。运行时间清零需要和PLC梯形图程序共同参与实现。见图35。
6.结束语
将PLC和HMI应用在冷库控制系统中，使得冷库的控制获得了更加稳定灵活的控制性能和更人性化的用户界面，使得人与机器之间的关系更加“简单、自然、友好、一致”。
本控制系统设计完成后，将应用于新疆某企业的冷库控制中。经多次初步调试，本控制系统的运行完全正常，能圆满实现系统所提的各种控制要求，整个控制系统即将发往新疆。