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西門子S7-200系列PLC在配料生產(chǎn)線上的應(yīng)用

來源:合肥力辰自動(dòng)化科技有限公司   2013年01月03日 09:53   1104

西門子S7-200系列PLC在配料生產(chǎn)線上的應(yīng)用

2010-8-27 15:37:00 來源:
 

摘 要:本文對(duì)西門子S7-200系列可編程序控制器應(yīng)用于配料生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想作了介紹,對(duì)系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)作了較為詳細(xì)的闡述,現(xiàn)場應(yīng)用情況表明,該P(yáng)LC控制系統(tǒng)工作可靠,操作方便。
關(guān)鍵詞:西門子S7-200PLC;配料生產(chǎn)線;起保停電路。
1.前言:
  隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。例如可編程序控制器、基于PC總線的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、集散控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)等?,F(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場需求作出迅速反應(yīng),生產(chǎn)出小批量、多品種,多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品,為了滿足這一要求,生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有*的可靠性和靈活性,可編程序控制器(Programmable Logic Controller,PLC)正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的,它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置,是工業(yè)自動(dòng)化三大支柱之一。電工委員會(huì)(IEC)對(duì)PLC作了如下定義:“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器,用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過程??删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。”從這一定義可以看出,PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī),由于它具有功能強(qiáng),可靠性高,環(huán)境適應(yīng)能力和抗*力強(qiáng),以及接線簡單,編程靈活、方便等特點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。本文以西門子S7-200系列PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)配料生產(chǎn)線自動(dòng)控制的程序設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。
2.配料生產(chǎn)線的電氣控制要求
  該配料生產(chǎn)線廣泛應(yīng)用于建筑、化工等生產(chǎn)領(lǐng)域,主要由料倉、倉壁振動(dòng)器、喂料振動(dòng)器、稱料倉、排料振動(dòng)器、傳送帶、中間倉、混合倉、攪拌機(jī)組成;各振動(dòng)器、傳送帶、攪拌機(jī)均由電機(jī)拖動(dòng);中間倉門和混合倉卸料門則由電磁閥控制;當(dāng)某臺(tái)電機(jī)過載時(shí)電鈴報(bào)警并禁止所有輸出,故障排除后才能繼續(xù)工作。其工作過程如下:⑴按下啟動(dòng)按鈕后兩個(gè)倉壁振動(dòng)器和兩個(gè)喂料振動(dòng)器同時(shí)啟動(dòng),料倉一和料倉二同時(shí)開始下料,將配料喂入稱料倉。⑵當(dāng)稱料傳感器SQ1和SQ2接通時(shí),對(duì)應(yīng)的倉壁振動(dòng)器和喂料振動(dòng)器停止工作,停止喂料。⑶啟動(dòng)1號(hào)送料傳送帶。⑷延時(shí)10秒后啟動(dòng)兩個(gè)排料振動(dòng)器進(jìn)行排料,將稱料倉中的配料通過1號(hào)傳送帶送入中間倉。⑸延時(shí)300秒后啟動(dòng)攪拌機(jī),1號(hào)送料傳送帶停止工作。⑹延時(shí)3秒后,打開中間倉門,將中間倉中的配料放入混合倉通過攪拌機(jī)混合均勻。⑺延時(shí)300秒后,開啟混合倉卸料門,啟動(dòng)2號(hào)傳送帶將混合均勻的配料送走。⑻延時(shí)300秒后全部停止工作,一個(gè)周期結(jié)束后回到初始狀態(tài)或繼續(xù)下一個(gè)周期。該配料生產(chǎn)線要求有自動(dòng)、單周期和手動(dòng)三種工作方式;在自動(dòng)工作方式下,按下啟動(dòng)按鈕后能連續(xù)不斷地循環(huán)工作,直到按下停止按鈕,當(dāng)前工作周期結(jié)束后才停止工作;在單周期工作方式下,按下啟動(dòng)按鈕后工作一個(gè)周期自動(dòng)停止工作;在手動(dòng)工作方式下,可手動(dòng)調(diào)整1號(hào)傳送帶、2號(hào)傳送帶和攪拌機(jī)。
3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
  根據(jù)該配料生產(chǎn)線的電氣控制要求,該系統(tǒng)有9臺(tái)電機(jī)、2個(gè)電磁閥和1個(gè)過載報(bào)警電鈴需要控制;在手動(dòng)工作方式下,手動(dòng)調(diào)整1號(hào)傳送帶、2號(hào)傳送帶和攪拌機(jī),需要3個(gè)點(diǎn)動(dòng)按鈕;在自動(dòng)工作方式下的啟動(dòng)和停止按鈕;稱料傳感器SQ1和SQ2有兩對(duì)4個(gè)輸入點(diǎn),工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)有3個(gè)輸入點(diǎn),9臺(tái)電機(jī)的熱繼電器串聯(lián)共用一個(gè)輸入點(diǎn),因此該配料生產(chǎn)線的電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制需要有13個(gè)輸入點(diǎn),12個(gè)輸出點(diǎn),在設(shè)計(jì)過程中我們選用西門子S7-200系列PLC,基本單元選用CPU224模塊DC14輸入/繼電器10輸出,擴(kuò)展單元選用EM223DC8輸入/繼電器8輸出能滿足控制要求。具體的I/O地址分配見表1。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
  在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程中,首先根據(jù)系統(tǒng)控制要求和工藝流程設(shè)計(jì)出系統(tǒng)順序功能圖,然后根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)出梯形圖。
  4.1.順序功能圖的設(shè)計(jì)
  順序功能圖設(shè)計(jì)zui基本的思想就是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的步(Step),并用編程元件來代表各步;步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的,在任何一步之內(nèi),各輸出量的ON/OFF狀態(tài)不變,但相鄰兩步輸出量總 的狀態(tài)是不同的,這樣使得代表各步的編程元件的狀態(tài)與各輸出量的狀態(tài)之間有著直接的邏輯關(guān)系。在順序功能圖的各步之間只有一步是活動(dòng)步,步與步之間的轉(zhuǎn)換是通過轉(zhuǎn)換條件來實(shí)現(xiàn)的,只有在前級(jí)步為活動(dòng)步,并且滿足轉(zhuǎn)換條件的情況下才能由前級(jí)步轉(zhuǎn)到后續(xù)步,前級(jí)步變?yōu)椴换顒?dòng)步而后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步。在配料生產(chǎn)線順序功能圖的設(shè)計(jì)中,我們根據(jù)控制要求將一個(gè)工作周期劃分為10個(gè)步,并用位存貯存器M來代表各步,其中M0.0為初始步,M0.1~M1.1代表各工作步,完整的順序功能圖如圖(1)所示。

  4.2.梯形圖的設(shè)計(jì)
  在根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)可以有多種設(shè)計(jì)方法,即使用起保停電路的設(shè)計(jì)方法,以轉(zhuǎn)換為中心的設(shè)計(jì)方法,使用順序控制繼電器的設(shè)計(jì)方法和使用移位寄存器指令的設(shè)計(jì)方法。我們在程序設(shè)計(jì)過程中彩用了起保停電路的設(shè)計(jì)方法。
  起保停電路僅使用與觸點(diǎn)和線圈有關(guān)的基本指令,可以用于任意型號(hào)的PLC,這是一種通用的編程方法;在程序中用初始化脈沖SM0.1將初始步對(duì)應(yīng)的編程元件M0.0置位,為轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)作好準(zhǔn)備,按下啟動(dòng)按鈕后,按順序功能圖設(shè)計(jì)的順序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換,前級(jí)步編程元件的常開觸點(diǎn)作為由前級(jí)步轉(zhuǎn)到后續(xù)步的先決條件與轉(zhuǎn)換條件串聯(lián),只有當(dāng)前級(jí)步為活動(dòng)步且轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí),才能由前級(jí)步轉(zhuǎn)到后續(xù)步;而后續(xù)步編程元件的常閉觸點(diǎn)則串聯(lián)在前級(jí)步編程元件的線圈回路中,當(dāng)前級(jí)步轉(zhuǎn)到后續(xù)步后,后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步而前級(jí)步則變?yōu)椴换顒?dòng)步,利用后續(xù)步編程元件的常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自保功能,這樣一步一步轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)控制要求。
  為了實(shí)現(xiàn)各工作方式的轉(zhuǎn)換,在自動(dòng)工作方式下能連續(xù)不斷的循環(huán)運(yùn)行;而在單周期工作方式下,按下啟動(dòng)按鈕后只工作一個(gè)周期就停止工作。在程序中使用了位寄存器M2.0,在自動(dòng)方式時(shí),按下啟動(dòng)按鈕后M2.0得電并能自保,而在單周期方式時(shí),按下啟動(dòng)按鈕后M2.0得電但不能自保,在手動(dòng)方式時(shí)按下啟動(dòng)按鈕后M2.0不能得電。在由初始步M0.0轉(zhuǎn)換到*步M0.1時(shí),不是將啟動(dòng)按鈕I0.4串在M0.1的線圈回路中,而是將M2.0的常開觸點(diǎn)串在M0.1的線圈回路中,這樣就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和單周期工作方式的轉(zhuǎn)換控制。在手動(dòng)方式下通過I1.5使代表各步的編程元件處于復(fù)位狀態(tài),按下點(diǎn)動(dòng)按鈕I0.1、I0.2、I0.3時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出Q0.7、Q1.0、Q1.1得電,實(shí)現(xiàn)對(duì)攪拌機(jī)、1號(hào)傳送帶和2號(hào)傳送帶的點(diǎn)動(dòng)控制。工作方式控制程序如圖(2)所示,起保停主控程序及輸出控制程序如圖(3-1),圖(3-2)所示。





5.結(jié)束語
  本文介紹了利用西門子S7-200系列可編程序控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)配料生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程,對(duì)系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)作了較為詳細(xì)的闡述,重點(diǎn)介紹了起保停電路的設(shè)計(jì)思路,現(xiàn)場應(yīng)用情況表明,該P(yáng)LC控制系統(tǒng)工作可靠,操作方便。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于使用位寄存器M2.0與工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)各工作方式的轉(zhuǎn)換,大大簡化了程序設(shè)計(jì)。

西門子S7-200系列PLC在配料生產(chǎn)線上的應(yīng)用

2010-8-27 15:37:00 來源:
 

摘 要:本文對(duì)西門子S7-200系列可編程序控制器應(yīng)用于配料生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想作了介紹,對(duì)系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)作了較為詳細(xì)的闡述,現(xiàn)場應(yīng)用情況表明,該P(yáng)LC控制系統(tǒng)工作可靠,操作方便。
關(guān)鍵詞:西門子S7-200PLC;配料生產(chǎn)線;起保停電路。
1.前言:
  隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。例如可編程序控制器、基于PC總線的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、集散控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)等。現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場需求作出迅速反應(yīng),生產(chǎn)出小批量、多品種,多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品,為了滿足這一要求,生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有*的可靠性和靈活性,可編程序控制器(Programmable Logic Controller,PLC)正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的,它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置,是工業(yè)自動(dòng)化三大支柱之一。電工委員會(huì)(IEC)對(duì)PLC作了如下定義:“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器,用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過程??删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。”從這一定義可以看出,PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī),由于它具有功能強(qiáng),可靠性高,環(huán)境適應(yīng)能力和抗*力強(qiáng),以及接線簡單,編程靈活、方便等特點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。本文以西門子S7-200系列PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)配料生產(chǎn)線自動(dòng)控制的程序設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。
2.配料生產(chǎn)線的電氣控制要求
  該配料生產(chǎn)線廣泛應(yīng)用于建筑、化工等生產(chǎn)領(lǐng)域,主要由料倉、倉壁振動(dòng)器、喂料振動(dòng)器、稱料倉、排料振動(dòng)器、傳送帶、中間倉、混合倉、攪拌機(jī)組成;各振動(dòng)器、傳送帶、攪拌機(jī)均由電機(jī)拖動(dòng);中間倉門和混合倉卸料門則由電磁閥控制;當(dāng)某臺(tái)電機(jī)過載時(shí)電鈴報(bào)警并禁止所有輸出,故障排除后才能繼續(xù)工作。其工作過程如下:⑴按下啟動(dòng)按鈕后兩個(gè)倉壁振動(dòng)器和兩個(gè)喂料振動(dòng)器同時(shí)啟動(dòng),料倉一和料倉二同時(shí)開始下料,將配料喂入稱料倉。⑵當(dāng)稱料傳感器SQ1和SQ2接通時(shí),對(duì)應(yīng)的倉壁振動(dòng)器和喂料振動(dòng)器停止工作,停止喂料。⑶啟動(dòng)1號(hào)送料傳送帶。⑷延時(shí)10秒后啟動(dòng)兩個(gè)排料振動(dòng)器進(jìn)行排料,將稱料倉中的配料通過1號(hào)傳送帶送入中間倉。⑸延時(shí)300秒后啟動(dòng)攪拌機(jī),1號(hào)送料傳送帶停止工作。⑹延時(shí)3秒后,打開中間倉門,將中間倉中的配料放入混合倉通過攪拌機(jī)混合均勻。⑺延時(shí)300秒后,開啟混合倉卸料門,啟動(dòng)2號(hào)傳送帶將混合均勻的配料送走。⑻延時(shí)300秒后全部停止工作,一個(gè)周期結(jié)束后回到初始狀態(tài)或繼續(xù)下一個(gè)周期。該配料生產(chǎn)線要求有自動(dòng)、單周期和手動(dòng)三種工作方式;在自動(dòng)工作方式下,按下啟動(dòng)按鈕后能連續(xù)不斷地循環(huán)工作,直到按下停止按鈕,當(dāng)前工作周期結(jié)束后才停止工作;在單周期工作方式下,按下啟動(dòng)按鈕后工作一個(gè)周期自動(dòng)停止工作;在手動(dòng)工作方式下,可手動(dòng)調(diào)整1號(hào)傳送帶、2號(hào)傳送帶和攪拌機(jī)。
3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
  根據(jù)該配料生產(chǎn)線的電氣控制要求,該系統(tǒng)有9臺(tái)電機(jī)、2個(gè)電磁閥和1個(gè)過載報(bào)警電鈴需要控制;在手動(dòng)工作方式下,手動(dòng)調(diào)整1號(hào)傳送帶、2號(hào)傳送帶和攪拌機(jī),需要3個(gè)點(diǎn)動(dòng)按鈕;在自動(dòng)工作方式下的啟動(dòng)和停止按鈕;稱料傳感器SQ1和SQ2有兩對(duì)4個(gè)輸入點(diǎn),工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)有3個(gè)輸入點(diǎn),9臺(tái)電機(jī)的熱繼電器串聯(lián)共用一個(gè)輸入點(diǎn),因此該配料生產(chǎn)線的電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制需要有13個(gè)輸入點(diǎn),12個(gè)輸出點(diǎn),在設(shè)計(jì)過程中我們選用西門子S7-200系列PLC,基本單元選用CPU224模塊DC14輸入/繼電器10輸出,擴(kuò)展單元選用EM223DC8輸入/繼電器8輸出能滿足控制要求。具體的I/O地址分配見表1。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
  在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程中,首先根據(jù)系統(tǒng)控制要求和工藝流程設(shè)計(jì)出系統(tǒng)順序功能圖,然后根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)出梯形圖。
  4.1.順序功能圖的設(shè)計(jì)
  順序功能圖設(shè)計(jì)zui基本的思想就是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的步(Step),并用編程元件來代表各步;步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的,在任何一步之內(nèi),各輸出量的ON/OFF狀態(tài)不變,但相鄰兩步輸出量總 的狀態(tài)是不同的,這樣使得代表各步的編程元件的狀態(tài)與各輸出量的狀態(tài)之間有著直接的邏輯關(guān)系。在順序功能圖的各步之間只有一步是活動(dòng)步,步與步之間的轉(zhuǎn)換是通過轉(zhuǎn)換條件來實(shí)現(xiàn)的,只有在前級(jí)步為活動(dòng)步,并且滿足轉(zhuǎn)換條件的情況下才能由前級(jí)步轉(zhuǎn)到后續(xù)步,前級(jí)步變?yōu)椴换顒?dòng)步而后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步。在配料生產(chǎn)線順序功能圖的設(shè)計(jì)中,我們根據(jù)控制要求將一個(gè)工作周期劃分為10個(gè)步,并用位存貯存器M來代表各步,其中M0.0為初始步,M0.1~M1.1代表各工作步,完整的順序功能圖如圖(1)所示。

  4.2.梯形圖的設(shè)計(jì)
  在根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)可以有多種設(shè)計(jì)方法,即使用起保停電路的設(shè)計(jì)方法,以轉(zhuǎn)換為中心的設(shè)計(jì)方法,使用順序控制繼電器的設(shè)計(jì)方法和使用移位寄存器指令的設(shè)計(jì)方法。我們在程序設(shè)計(jì)過程中彩用了起保停電路的設(shè)計(jì)方法。
  起保停電路僅使用與觸點(diǎn)和線圈有關(guān)的基本指令,可以用于任意型號(hào)的PLC,這是一種通用的編程方法;在程序中用初始化脈沖SM0.1將初始步對(duì)應(yīng)的編程元件M0.0置位,為轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)作好準(zhǔn)備,按下啟動(dòng)按鈕后,按順序功能圖設(shè)計(jì)的順序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換,前級(jí)步編程元件的常開觸點(diǎn)作為由前級(jí)步轉(zhuǎn)到后續(xù)步的先決條件與轉(zhuǎn)換條件串聯(lián),只有當(dāng)前級(jí)步為活動(dòng)步且轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí),才能由前級(jí)步轉(zhuǎn)到后續(xù)步;而后續(xù)步編程元件的常閉觸點(diǎn)則串聯(lián)在前級(jí)步編程元件的線圈回路中,當(dāng)前級(jí)步轉(zhuǎn)到后續(xù)步后,后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步而前級(jí)步則變?yōu)椴换顒?dòng)步,利用后續(xù)步編程元件的常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自保功能,這樣一步一步轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)控制要求。
  為了實(shí)現(xiàn)各工作方式的轉(zhuǎn)換,在自動(dòng)工作方式下能連續(xù)不斷的循環(huán)運(yùn)行;而在單周期工作方式下,按下啟動(dòng)按鈕后只工作一個(gè)周期就停止工作。在程序中使用了位寄存器M2.0,在自動(dòng)方式時(shí),按下啟動(dòng)按鈕后M2.0得電并能自保,而在單周期方式時(shí),按下啟動(dòng)按鈕后M2.0得電但不能自保,在手動(dòng)方式時(shí)按下啟動(dòng)按鈕后M2.0不能得電。在由初始步M0.0轉(zhuǎn)換到*步M0.1時(shí),不是將啟動(dòng)按鈕I0.4串在M0.1的線圈回路中,而是將M2.0的常開觸點(diǎn)串在M0.1的線圈回路中,這樣就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和單周期工作方式的轉(zhuǎn)換控制。在手動(dòng)方式下通過I1.5使代表各步的編程元件處于復(fù)位狀態(tài),按下點(diǎn)動(dòng)按鈕I0.1、I0.2、I0.3時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出Q0.7、Q1.0、Q1.1得電,實(shí)現(xiàn)對(duì)攪拌機(jī)、1號(hào)傳送帶和2號(hào)傳送帶的點(diǎn)動(dòng)控制。工作方式控制程序如圖(2)所示,起保停主控程序及輸出控制程序如圖(3-1),圖(3-2)所示。





5.結(jié)束語
  本文介紹了利用西門子S7-200系列可編程序控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)配料生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程,對(duì)系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)作了較為詳細(xì)的闡述,重點(diǎn)介紹了起保停電路的設(shè)計(jì)思路,現(xiàn)場應(yīng)用情況表明,該P(yáng)LC控制系統(tǒng)工作可靠,操作方便。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于使用位寄存器M2.0與工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)各工作方式的轉(zhuǎn)換,大大簡化了程序設(shè)計(jì)。

本文對(duì)西門子S7-200系列可編程序控制器應(yīng)用于配料生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想作了介紹,對(duì)系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)作了較為詳細(xì)的闡述,現(xiàn)場應(yīng)用情況表明,該P(yáng)LC控制系統(tǒng)工作可靠,操作方便。
關(guān)鍵詞:西門子S7-200PLC;配料生產(chǎn)線;起保停電路。
1.前言:
  隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。例如可編程序控制器、基于PC總線的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、集散控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)等?,F(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場需求作出迅速反應(yīng),生產(chǎn)出小批量、多品種,多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品,為了滿足這一要求,生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有*的可靠性和靈活性,可編程序控制器(Programmable Logic Controller,PLC)正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的,它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置,是工業(yè)自動(dòng)化三大支柱之一。電工委員會(huì)(IEC)對(duì)PLC作了如下定義:“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器,用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過程??删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。”從這一定義可以看出,PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī),由于它具有功能強(qiáng),可靠性高,環(huán)境適應(yīng)能力和抗*力強(qiáng),以及接線簡單,編程靈活、方便等特點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。本文以西門子S7-200系列PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)配料生產(chǎn)線自動(dòng)控制的程序設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。
2.配料生產(chǎn)線的電氣控制要求
  該配料生產(chǎn)線廣泛應(yīng)用于建筑、化工等生產(chǎn)領(lǐng)域,主要由料倉、倉壁振動(dòng)器、喂料振動(dòng)器、稱料倉、排料振動(dòng)器、傳送帶、中間倉、混合倉、攪拌機(jī)組成;各振動(dòng)器、傳送帶、攪拌機(jī)均由電機(jī)拖動(dòng);中間倉門和混合倉卸料門則由電磁閥控制;當(dāng)某臺(tái)電機(jī)過載時(shí)電鈴報(bào)警并禁止所有輸出,故障排除后才能繼續(xù)工作。其工作過程如下:⑴按下啟動(dòng)按鈕后兩個(gè)倉壁振動(dòng)器和兩個(gè)喂料振動(dòng)器同時(shí)啟動(dòng),料倉一和料倉二同時(shí)開始下料,將配料喂入稱料倉。⑵當(dāng)稱料傳感器SQ1和SQ2接通時(shí),對(duì)應(yīng)的倉壁振動(dòng)器和喂料振動(dòng)器停止工作,停止喂料。⑶啟動(dòng)1號(hào)送料傳送帶。⑷延時(shí)10秒后啟動(dòng)兩個(gè)排料振動(dòng)器進(jìn)行排料,將稱料倉中的配料通過1號(hào)傳送帶送入中間倉。⑸延時(shí)300秒后啟動(dòng)攪拌機(jī),1號(hào)送料傳送帶停止工作。⑹延時(shí)3秒后,打開中間倉門,將中間倉中的配料放入混合倉通過攪拌機(jī)混合均勻。⑺延時(shí)300秒后,開啟混合倉卸料門,啟動(dòng)2號(hào)傳送帶將混合均勻的配料送走。⑻延時(shí)300秒后全部停止工作,一個(gè)周期結(jié)束后回到初始狀態(tài)或繼續(xù)下一個(gè)周期。該配料生產(chǎn)線要求有自動(dòng)、單周期和手動(dòng)三種工作方式;在自動(dòng)工作方式下,按下啟動(dòng)按鈕后能連續(xù)不斷地循環(huán)工作,直到按下停止按鈕,當(dāng)前工作周期結(jié)束后才停止工作;在單周期工作方式下,按下啟動(dòng)按鈕后工作一個(gè)周期自動(dòng)停止工作;在手動(dòng)工作方式下,可手動(dòng)調(diào)整1號(hào)傳送帶、2號(hào)傳送帶和攪拌機(jī)。
3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
  根據(jù)該配料生產(chǎn)線的電氣控制要求,該系統(tǒng)有9臺(tái)電機(jī)、2個(gè)電磁閥和1個(gè)過載報(bào)警電鈴需要控制;在手動(dòng)工作方式下,手動(dòng)調(diào)整1號(hào)傳送帶、2號(hào)傳送帶和攪拌機(jī),需要3個(gè)點(diǎn)動(dòng)按鈕;在自動(dòng)工作方式下的啟動(dòng)和停止按鈕;稱料傳感器SQ1和SQ2有兩對(duì)4個(gè)輸入點(diǎn),工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)有3個(gè)輸入點(diǎn),9臺(tái)電機(jī)的熱繼電器串聯(lián)共用一個(gè)輸入點(diǎn),因此該配料生產(chǎn)線的電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制需要有13個(gè)輸入點(diǎn),12個(gè)輸出點(diǎn),在設(shè)計(jì)過程中我們選用西門子S7-200系列PLC,基本單元選用CPU224模塊DC14輸入/繼電器10輸出,擴(kuò)展單元選用EM223DC8輸入/繼電器8輸出能滿足控制要求。具體的I/O地址分配見表1。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
  在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程中,首先根據(jù)系統(tǒng)控制要求和工藝流程設(shè)計(jì)出系統(tǒng)順序功能圖,然后根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)出梯形圖。
  4.1.順序功能圖的設(shè)計(jì)
  順序功能圖設(shè)計(jì)zui基本的思想就是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的步(Step),并用編程元件來代表各步;步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的,在任何一步之內(nèi),各輸出量的ON/OFF狀態(tài)不變,但相鄰兩步輸出量總 的狀態(tài)是不同的,這樣使得代表各步的編程元件的狀態(tài)與各輸出量的狀態(tài)之間有著直接的邏輯關(guān)系。在順序功能圖的各步之間只有一步是活動(dòng)步,步與步之間的轉(zhuǎn)換是通過轉(zhuǎn)換條件來實(shí)現(xiàn)的,只有在前級(jí)步為活動(dòng)步,并且滿足轉(zhuǎn)換條件的情況下才能由前級(jí)步轉(zhuǎn)到后續(xù)步,前級(jí)步變?yōu)椴换顒?dòng)步而后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步。在配料生產(chǎn)線順序功能圖的設(shè)計(jì)中,我們根據(jù)控制要求將一個(gè)工作周期劃分為10個(gè)步,并用位存貯存器M來代表各步,其中M0.0為初始步,M0.1~M1.1代表各工作步,完整的順序功能圖如圖(1)所示。



  4.2.梯形圖的設(shè)計(jì)
  在根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)可以有多種設(shè)計(jì)方法,即使用起保停電路的設(shè)計(jì)方法,以轉(zhuǎn)換為中心的設(shè)計(jì)方法,使用順序控制繼電器的設(shè)計(jì)方法和使用移位寄存器指令的設(shè)計(jì)方法。我們在程序設(shè)計(jì)過程中彩用了起保停電路的設(shè)計(jì)方法。
  起保停電路僅使用與觸點(diǎn)和線圈有關(guān)的基本指令,可以用于任意型號(hào)的PLC,這是一種通用的編程方法;在程序中用初始化脈沖SM0.1將初始步對(duì)應(yīng)的編程元件M0.0置位,為轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)作好準(zhǔn)備,按下啟動(dòng)按鈕后,按順序功能圖設(shè)計(jì)的順序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換,前級(jí)步編程元件的常開觸點(diǎn)作為由前級(jí)步轉(zhuǎn)到后續(xù)步的先決條件與轉(zhuǎn)換條件串聯(lián),只有當(dāng)前級(jí)步為活動(dòng)步且轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí),才能由前級(jí)步轉(zhuǎn)到后續(xù)步;而后續(xù)步編程元件的常閉觸點(diǎn)則串聯(lián)在前級(jí)步編程元件的線圈回路中,當(dāng)前級(jí)步轉(zhuǎn)到后續(xù)步后,后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步而前級(jí)步則變?yōu)椴换顒?dòng)步,利用后續(xù)步編程元件的常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自保功能,這樣一步一步轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)控制要求。
  為了實(shí)現(xiàn)各工作方式的轉(zhuǎn)換,在自動(dòng)工作方式下能連續(xù)不斷的循環(huán)運(yùn)行;而在單周期工作方式下,按下啟動(dòng)按鈕后只工作一個(gè)周期就停止工作。在程序中使用了位寄存器M2.0,在自動(dòng)方式時(shí),按下啟動(dòng)按鈕后M2.0得電并能自保,而在單周期方式時(shí),按下啟動(dòng)按鈕后M2.0得電但不能自保,在手動(dòng)方式時(shí)按下啟動(dòng)按鈕后M2.0不能得電。在由初始步M0.0轉(zhuǎn)換到*步M0.1時(shí),不是將啟動(dòng)按鈕I0.4串在M0.1的線圈回路中,而是將M2.0的常開觸點(diǎn)串在M0.1的線圈回路中,這樣就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和單周期工作方式的轉(zhuǎn)換控制。在手動(dòng)方式下通過I1.5使代表各步的編程元件處于復(fù)位狀態(tài),按下點(diǎn)動(dòng)按鈕I0.1、I0.2、I0.3時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出Q0.7、Q1.0、Q1.1得電,實(shí)現(xiàn)對(duì)攪拌機(jī)、1號(hào)傳送帶和2號(hào)傳送帶的點(diǎn)動(dòng)控制。工作方式控制程序如圖(2)所示,起保停主控程序及輸出控制程序如圖(3-1),圖(3-2)所示。





5.結(jié)束語
  本文介紹了利用西門子S7-200系列可編程序控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)配料生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程,對(duì)系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)作了較為詳細(xì)的闡述,重點(diǎn)介紹了起保停電路的設(shè)計(jì)思路,現(xiàn)場應(yīng)用情況表明,該P(yáng)LC控制系統(tǒng)工作可靠,操作方便。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于使用位寄存器M2.0與工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)各工作方式的轉(zhuǎn)換,大大簡化了程序設(shè)計(jì)。

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