板框式壓濾機(jī)控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)

SHANDONG 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 板框式壓濾機(jī)控制系統(tǒng) 的 PLC 設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 電氣與電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 岳海路 學(xué) 號(hào)： 0812206759 指導(dǎo)教師： 劉麗娜 2012 年 6 月 摘 要 I 摘 要 隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源行業(yè)、環(huán)保行業(yè)也在迅猛發(fā)展，在食品、 煤炭、冶金、醫(yī)藥制造、生物生產(chǎn)、生活工業(yè)污水、江河治理、化工等高品位、 高純凈的生產(chǎn)中，過濾與分離機(jī)械工業(yè)越來越受到全球的重視，分離與過濾機(jī) 械進(jìn)入了高速發(fā)展的軌道，而壓濾機(jī)作為一種間歇性的過濾分離裝置設(shè)備，主 要進(jìn)行固液分離操作。同時(shí)，壓濾機(jī)最大的優(yōu)越性就是正壓、高強(qiáng)壓脫水，使 濾餅水分低、能耗少，金屬流失少，濾液更清晰透明。固液分離裝置起源甚早， 歷史悠久，近幾十年科技進(jìn)步快速，固液分離裝置更新?lián)Q代也相當(dāng)迅速。我國 工業(yè)制造業(yè)也在快速發(fā)展，各種先進(jìn)的壓濾機(jī)影響了工業(yè)的一次次的創(chuàng)新。 本此設(shè)計(jì)主要介紹了板框式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì) PLC 及其 S7-200 系列 PLC 做了簡單概述，就采用 S7-200 系列 PLC 控制壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行 了描述。分析了系統(tǒng)的工作原理，詳細(xì)的說明了電氣控制系統(tǒng)的流程圖、PLC 的 I/O 地址分配和程序梯形圖的繪制。 這種控制方法大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程 度和設(shè)備的生產(chǎn)效率，具有較大的推廣價(jià)值。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：壓濾機(jī)，PLC，工作原理，控制系統(tǒng) Abstract II Abstract With the rapid development of the global economy, with the energy industry, the environmental protection industry also in rapid development in food, coal, metallurgy, medicine manufacture, biological production, life sewage, industrial management, chemical and other rivers high grade, high pure production, filtering and separating machinery industry has been more and more importance of the global, separation and filtration machinery into a high-speed development of the track, and filter press as a kind of intermittent filtration separation devices, the main solid-liquid separation operation. At the same time, pressure filter is the greatest advantage of the positive pressure, high crush dehydration, make water filter cake low, less energy consumption, metal loss less, filtrate more clear and transparent. Solid-liquid separation device very early origin, has a long history, science and technology progress rapidly in the past few decades, solid-liquid separation equipment renewal is also quite quickly. Our industrial manufacturing industry is rapidly developing, various kinds of advanced filter press affected industrial and innovation. Our industrial manufacturing industry is rapidly developing, various kinds of advanced filter press affected industrial and innovation. This design mainly introduced the plate and frame type filter press the structure and the working principle of PLC and its series S7-200 PLC made a brief overview, use series S7-200 PLC control pressure filter design method are described. The analysis of system working principle, the details of the electrical control system, PLC flow chart of the I/O address assignment and process ladder chart drawing. This control method has greatly improved the system automation degree and equipment production efficiency, which have great applied value. KeyWords: Filter press，PLC，Working principle，Control system 目 錄 III 目 錄 摘 要.I ABSTRACT .II 目 錄.III 第一章 引 言.1 1.1 設(shè)計(jì)的目的及意義.1 1.2 壓濾機(jī)的發(fā)展歷程.1 1.3 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容.5 第二章 板框式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理.6 2.1 板框式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu).6 2.2 板框式壓濾機(jī)的工作原理.8 2.3 壓濾機(jī)的工作過程.8 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述10 3.1 PLC 概述11 3.1.1 PLC 的產(chǎn)生與發(fā)展11 3.1.2 PLC 的特點(diǎn)12 3.1.3 PLC 的分類及應(yīng)用14 3.1.4 PLC 的工作過程15 3.1.5 PLC 的組成15 3.1.6 PLC 的編程語言15 3.2 S7-200 系列 PLC 概述 18 3.2.1 S7-200 系列 PLC 的型號(hào) 18 3.2.2 S7-200 系列 PLC 系統(tǒng)構(gòu)成 19 3.2.3 S7-200 型 PLC 的軟件特點(diǎn) 21 3.2.4 S7-200 系列的 PLC 編程器 22 3.2.5 S7-200 系列 PLC 的內(nèi)部繼電器 22 第四章 板框式壓濾機(jī)控制系統(tǒng)的 PLC 設(shè)計(jì)23 4.1 板框式壓濾機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理.23 4.1.1 壓濾機(jī)電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成.23 4.1.2 壓濾機(jī)的電氣系統(tǒng)的工作原理.23 4.2 壓濾機(jī) PLC 電氣控制系統(tǒng)的工藝流程24 4.3 板框式壓濾機(jī)的主電路設(shè)計(jì).24 4.4 板框式壓濾機(jī)的 PLC I/O 連線圖24 4.5 CPU224 及數(shù)字量擴(kuò)展模塊 EM223 外圍接線圖 .28 目 錄 IV 4.6 系統(tǒng)程序30 結(jié) 論.33 參考文獻(xiàn).34 致 謝.35 第一章 引 言 -1- 第一章 引 言 1.1 設(shè)計(jì)的目的及意義 隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)一步增長，經(jīng)濟(jì)也迅猛發(fā)展，人們對(duì)全球選礦工業(yè)、化 工、醫(yī)藥等部門的技術(shù)要求越來越高，廣泛運(yùn)用于食品、醫(yī)藥、冶金、煤礦的 壓濾機(jī)也越來越普及，在工業(yè)中發(fā)揮的作用也越來越重要。 本設(shè)計(jì)所研究的壓濾機(jī)是金礦氰化所用的板框式壓濾機(jī)。冶金的過程中， 大型的壓濾設(shè)備可有效地降低濾餅水分，但傳統(tǒng)的壓濾機(jī)通常采用繼電器式的 控制設(shè)備，這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，觸點(diǎn)多，容易出現(xiàn)故障等存在好多缺點(diǎn)， 這樣就使工作周期長，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不利于人工操作。在公司，壓濾機(jī)主要用 于三方面：一是對(duì)經(jīng)球磨磨礦后的礦漿實(shí)現(xiàn)固液分離，再經(jīng)調(diào)漿水及氰化鈉調(diào) 漿后泵送至浸出；二是將氰化、洗滌后的礦漿實(shí)現(xiàn)固液分離，再經(jīng)調(diào)漿后泵送 至多元素車間；三是將多元素車間泵送來的礦漿實(shí)現(xiàn)固液分離，所得濾餅為公 司最終產(chǎn)物硫鐵礦。所以壓濾機(jī)在該公司發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，節(jié)約人 力，降低生產(chǎn)成本，提高公司效益是很有必要性的。 PLC 自產(chǎn)生至今只有 40 多年的歷史，卻得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，成為 當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。PLC 具有通訊能力強(qiáng)，可以掛在各種工業(yè)總 線上，節(jié)省了大量的硬接線，減少了故障率發(fā)生，并且 PLC 具有豐富的功能指 令、完善的抗干擾措施，較高的可靠性。鑒于 PLC 的先進(jìn)性和可靠性，用 PLC 控制壓濾機(jī)不僅在很大程度上提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，同時(shí)也減輕了工人的 勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約大量人力物力，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。學(xué)習(xí)了解壓濾 機(jī)，研究壓濾機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，對(duì)從事生產(chǎn)工作有著相當(dāng)重要的作用。 1.2 壓濾機(jī)的發(fā)展歷程 壓濾機(jī)最早是在十八世紀(jì)初應(yīng)用于化工生產(chǎn)，至今在冶金、煉油、染料、 食品、化工、釀造、陶瓷、制藥、污水處理等行業(yè)仍廣泛應(yīng)用。隨著我國工業(yè) 制造的發(fā)展，我國的壓濾機(jī)已經(jīng)經(jīng)過了幾個(gè)階段的發(fā)展。隨著我國科技技術(shù)的 發(fā)展，各種先進(jìn)的壓濾機(jī)影響了工業(yè)的一次次的創(chuàng)新。從單一形式的壓濾機(jī)到 第一章 引 言 -2- 現(xiàn)在我國市場出現(xiàn)很多過濾設(shè)備，根據(jù)不同的過濾需要，設(shè)計(jì)制造出了各種壓 濾機(jī)類型，根據(jù)外形來分，可以分為臥室壓濾機(jī)、立式壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)， 而帶式壓濾機(jī)可以分為真空帶式壓濾機(jī)、壓力帶式壓濾機(jī)，同樣臥室壓濾機(jī)也 可以分為廂式壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)等。 這些不同類型的壓濾機(jī)設(shè)備都是要實(shí)現(xiàn)固液分離，將混合物流經(jīng)過濾介質(zhì) （濾布），固體停留在慮介質(zhì)上，并逐漸在濾介質(zhì)上堆積形成過濾泥餅，而濾 液部分則滲透過濾介質(zhì)成為不含固體的清夜，從而實(shí)現(xiàn)固液分離的一種機(jī)械設(shè) 備。 談到壓濾機(jī)的發(fā)展，起源要從國內(nèi)和國外兩方面說起： 一、國內(nèi) 最早用到壓榨過濾是在釀酒工藝上，山東諸城涼臺(tái)出土的一副漢代的畫像 有一幅庖廚圖，圖中的一部分為釀酒情形的描繪。酒的過濾大概是用絹袋，并 用手?jǐn)D干。雖然所用過濾器材簡單，但也實(shí)現(xiàn)了固液分離。直到 1965 年我國介 紹和推廣了氣模市板框式壓濾機(jī)，同時(shí)具有壓榨和過濾的功能，傳統(tǒng)的人力壓 榨過濾方式結(jié)束了。 二、國外 談到瓷器的歷史和文化，世人每每言及中國；講到啤酒，人們則往往提起 德國。世界首臺(tái)板框式壓濾機(jī)就是由愛酒的德國發(fā)明的。不僅提高了工作效率， 還提高了過濾質(zhì)量。壓濾機(jī)一直延續(xù)并發(fā)展，現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中起到了相當(dāng)重要 的作用。 從手動(dòng)壓濾機(jī)到機(jī)械式壓濾機(jī)，再到自動(dòng)壓濾機(jī)，整個(gè)過程就是從簡單到 復(fù)雜，從低端到高端，從人工到信息化的演變過程。從壓濾機(jī)的發(fā)展歷程上看 壓濾機(jī)共經(jīng)過四代的更替直至現(xiàn)在自動(dòng)化壓濾機(jī)設(shè)備。下面從整體上認(rèn)識(shí)下壓 濾機(jī)的發(fā)展。 我國第一代壓濾機(jī)大量使用是在上個(gè)世紀(jì)七十年代前后，由于當(dāng)時(shí)科學(xué)技 術(shù)的限制，第一代壓濾機(jī)基本上能夠滿足了工業(yè)市場對(duì)過濾設(shè)備的要求，但應(yīng) 用相對(duì)比較狹窄，有明顯的不足之處。它適用于高灰分，細(xì)粒度，高粘度的煤 第一章 引 言 -3- 泥和尾煤的脫水，也適用于精煤的脫水。產(chǎn)品的水分約為百分之二十到百分之 二十二之間，濾液濃度為 0.1 克每升到 0.03 克每升。第一代壓濾機(jī)相對(duì)來說有 很多不足之處：一、由于技術(shù)的落后，第一代壓濾機(jī)機(jī)體笨重，占用空間大， 相對(duì)今天壓濾機(jī)來說簡直就是龐然大物；二、第一代壓濾機(jī)采用全機(jī)械式的控 制方式，操作復(fù)雜，且對(duì)操作者的技能要求也很高，操作成本高；三、效率低， 處理能力小，壓濾時(shí)間長，間歇而不能連續(xù)作業(yè)；四，濾板的抗氧化性不好， 壽命短，濾布要定時(shí)更換耗量高，維修頻繁，維修成本高。 針對(duì)第一代壓濾機(jī)的缺點(diǎn)，壓濾機(jī)廠家做出很多的改進(jìn)，發(fā)展為第二代壓 濾機(jī)。壓濾機(jī)廠家做出了很多改進(jìn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 (1) 在濾板材質(zhì)上，除了鑄鐵的，還出現(xiàn)了新的化工合成材料，增加了濾板 的片數(shù)和面積，增加了處理能力，加大了過濾面積； (2) 在濾板結(jié)構(gòu)上，采用了鋼制加固濾板,在濾板表面膜壓一層橡膠薄膜和橡 膠周邊，使得濾板不僅質(zhì)量輕，易于維修，而且防腐性較好； (3) 在濾板支撐方面，有的廠家依然采用鑄鐵材料的濾板，由于壓濾面積增 加，使得濾板質(zhì)量增加，所以由濾板兩邊的支撐結(jié)構(gòu)改成了上部懸掛的結(jié)構(gòu)， 降濾板吊掛在上部大梁上； (4) 在進(jìn)料方面，改為了多路進(jìn)料的方式，這樣不僅加快了進(jìn)料時(shí)間，而且 可以使物料均勻分布在整個(gè)濾面上，使得壓力不平衡的現(xiàn)象大為減少； (5) 由于濾板加大，過濾面積增加，單液壓缸緊壓在濾板中心，使得四周壓 力不足，尺寸也太大，因此改成了多缸結(jié)構(gòu)； (6) 濾板的拉開裝置也進(jìn)行了改進(jìn)，裝置不僅更加簡單，而且更加可靠，大 大縮短了了取拉板的時(shí)間，卸餅時(shí)間減少了； (7) 采用光電安全屏蔽設(shè)施，來監(jiān)控和保障安全，有的廠家研制出來了可以 連續(xù)生產(chǎn)的全自動(dòng)壓濾機(jī)。 第二代壓濾機(jī)最主要的特點(diǎn)是濾板的改變，采用了增加了“擠壓過程”。 這種新的化工材質(zhì)濾板為薄膜濾板，其形成濾室，厚度可以改變。不但濾板材 質(zhì)有所改進(jìn)，濾板結(jié)構(gòu)也有改變。采用新的鋼制加固板，在其表面膜壓一層橡 第一章 引 言 -4- 膠薄膜和橡膠周邊，這種濾板重量輕，防腐性好。采用多路進(jìn)料，加快了進(jìn)料 時(shí)間，使?jié){體均勻分布在整個(gè)濾板上，減少壓力不平衡現(xiàn)象。第二代壓濾機(jī)的 處理量大，產(chǎn)品水分也有所降低。 科學(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展，第三代壓濾機(jī)也隨著產(chǎn)生了。美國丹佛撒拉公司研 制的 VPA 型壓濾機(jī)便是第三代壓濾機(jī)的代表。與第二代壓濾機(jī)相比，它有著更 有優(yōu)勢的方面。首先經(jīng)過長期運(yùn)轉(zhuǎn)比較堅(jiān)固耐用才是最應(yīng)具備的，盡管鋼芯濾 板成本高，但第三代壓濾機(jī)還是大多采用鋼制濾板。其次該代壓濾機(jī)向大型化 方向發(fā)展。另外為了加快卸料，采用一次打開一組濾板的開啟裝置，并使過率 壓力加大，一般情況下壓力控制在 0.8 到 1 兆帕之間。此外減少了循環(huán)時(shí)間，縮 短為 8 到 15 分鐘。然而與第二代相比最明顯的改進(jìn)在于擠壓濾餅后增加了“吹 氣過程”，這樣使濾餅的水分再次降低。 從目前最新情況看，最新一代的壓濾機(jī)是第四代壓濾機(jī)APN 型壓濾機(jī) （西班牙 TH 公司生產(chǎn)的）。它采用高壓隔膜泵壓濾,然后利用高壓吹氣對(duì)濾餅 進(jìn)行置換脫水,最后用機(jī)械方法進(jìn)行擠壓壓縮濾室實(shí)現(xiàn)固液分離。與先前三代壓 濾機(jī)相比較，第四代壓濾機(jī)最顯著的不同點(diǎn)為結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、機(jī)體較小、占用空 間小、循環(huán)時(shí)間短。并且第四代壓濾機(jī)使用壽命延長、耗能降低，可靠性提高。 四代壓濾機(jī)的比較如表 1-1 所示。 表 1-1 四代壓濾機(jī)的比較 第一章 引 言 -5- 總體歸納來看。從第一代壓濾機(jī)僅有壓濾過程，第二代增加擠壓過程，第三 代增加吹氣過程且縮短循環(huán)時(shí)間到第四代機(jī)體減小，循環(huán)時(shí)間更短，生產(chǎn)效率 更高，壓濾機(jī)技術(shù)層層突破，越來越能更好的應(yīng)用到工業(yè)發(fā)展中，為社會(huì)謀福 利1。 1.3 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)分為四章，每一章的內(nèi)容安排如下： 第一章 緒論。在該章主要介紹了課題的研究目的和意義，壓濾機(jī)的起源， 以及壓濾機(jī)的發(fā)展歷程。 第二章 板框式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。首先就板框式壓濾機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 進(jìn)行分析，然后介紹了其工作原理，分析了工作過程。 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 的概述。 鑒于板框式壓濾機(jī)的傳統(tǒng)式與現(xiàn)在 自動(dòng)式控制系統(tǒng)的比較，說明 PLC 控制系統(tǒng)有著相當(dāng)明顯的優(yōu)勢。對(duì) PLC 做了 相關(guān)介紹， 公司板框式壓濾機(jī)采用S7-200系列PLC控制， 所以分析介紹了S7-200 系列 PLC 基本情況。 第四章 板框式壓濾機(jī)的控制系統(tǒng)。本章介紹了板框式壓濾機(jī)的電氣控制系 統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理，繪制電氣控制系統(tǒng)的流程圖、指出 PLC 的 I/O 地址分配、 CPU 外圍接線圖和程序梯形圖。 第二章 板框式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 -6- 第二章 板框式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 2.1 板框式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu) 板框式壓濾機(jī)的共有板框壓濾機(jī)由壓濾機(jī)過濾裝置、液壓系統(tǒng)、壓濾機(jī)框、 拉板四部分組成，其大致布局框架如圖 2-1。 圖 2-1 板框式壓濾機(jī)的框架圖 一、壓濾機(jī)框 壓濾機(jī)框也稱機(jī)架是板框式壓濾機(jī)的基礎(chǔ)部件，包括靜板（止推板）、動(dòng) 板（壓緊板）、大梁、活動(dòng)濾板四大部分組成。 (1) 兩側(cè)有大梁，將動(dòng)靜板連接起來，大梁用于支撐動(dòng)靜板和動(dòng)靜板之間的 活動(dòng)濾板的作用，與底座一同坐落在地基上。 (2) 靜板又稱止推板，靜板與支座連接將壓濾機(jī)的一端坐落在地基上，中間 第二章 板框式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 -7- 是進(jìn)料孔。 (3) 動(dòng)板又稱壓緊板，動(dòng)板與液壓泵站相連，用于壓緊濾板，動(dòng)板兩側(cè)分別 由兩個(gè)滾輪支撐且坐落在大梁的軌道上，可來回滾動(dòng)。 (4) 活動(dòng)濾板兩側(cè)有把手，也落至在大梁上。 二、壓濾機(jī)過濾裝置 壓濾機(jī)的過濾裝置主要包括濾板、濾布、濾框三大部分。 (1) 板框式壓濾機(jī)的濾板的兩側(cè)由濾布覆蓋，其表面設(shè)計(jì)有凹槽，其凸出部 分用來安裝、支撐濾布，并引導(dǎo)過濾液的流向，在濾板和濾框組裝后構(gòu)成液體 流通通道，用以引出濾液，同時(shí)在需要洗滌時(shí)可通入洗滌水。 (2) 板框式壓濾機(jī)所安裝的濾布，一方面起過濾作用，另一方面還起到密封 墊片的作用。 (3) 由交替排列的濾板和濾框構(gòu)成板框式壓濾機(jī)的濾室。板框式壓濾機(jī)的濾 板和濾框即活動(dòng)濾板，由壓緊板利用壓緊裝置壓緊，同時(shí)在濾板和濾框的部位 設(shè)有把手，坐落在大梁導(dǎo)軌上，用于支撐整個(gè)濾室結(jié)構(gòu)。物料從靜板入料口進(jìn) 入濾板形成的濾室，通過濾布實(shí)現(xiàn)固液分離。固體顆粒留在濾室，液體則經(jīng)濾 板下方的出液孔流出。壓濾機(jī)的濾液流出方式分為明流過濾和暗流過濾，中礦 集團(tuán)所用板框式壓濾機(jī)采用明流過濾方式，即每塊濾板底部兩側(cè)出液孔上裝有 水管，濾液直接從水管流出。 三、液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)即液壓壓緊機(jī)構(gòu)主要由液壓泵站、油缸、活塞、活塞桿，活塞桿 與動(dòng)板，即壓緊板相連接。液壓泵站的結(jié)構(gòu)有：電機(jī)、油泵、溢流閥、換向閥、 壓力表、油管、油箱。液壓泵是泵的一種，是為液壓傳動(dòng)提供加壓液體的一種 液壓元件。其功能是把電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能。壓緊時(shí)， 液壓站提供高壓油是油缸與活塞所形成的腔體充滿油液，由溢流閥設(shè)定壓力值， 壓力表顯示壓力值，當(dāng)壓緊力大于壓力值時(shí)，推動(dòng)壓緊板將濾板壓緊，溢流閥 卸荷，電機(jī)電源切斷，壓緊動(dòng)作完成。松開時(shí)，通過換向閥換向，壓力油進(jìn)入 油缸的油桿腔，當(dāng)壓緊板的摩擦阻力小于油壓時(shí)，壓緊板開始退回。壓緊力由 第二章 板框式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 -8- 電接壓力表控制，壓力上下限根據(jù)工藝要求設(shè)定，當(dāng)壓緊力達(dá)到壓力上限時(shí)， 電源自動(dòng)切斷，油泵停止供電。達(dá)到下限時(shí)，電源接通，油泵供油。這樣來回 循環(huán)，使物料填充時(shí)能夠?qū)V板壓緊并保證足夠的壓緊力2。 四、拉板部分 在大梁上設(shè)有小火車（拉板小車）導(dǎo)軌，可自動(dòng)拉板，也可手動(dòng)拉板。拉 板部分由液壓馬達(dá)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、小火車（拉板小車）、操控裝置等組成。液壓 馬達(dá)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈條從而帶動(dòng)拉板小車運(yùn)動(dòng)，講濾板依次拉開。拉板小車的自動(dòng) 換向由時(shí)間繼電器所設(shè)定的時(shí)間控制。操控裝置可隨時(shí)控制拉板過程中的停進(jìn) 動(dòng)作，以保證卸料的順利實(shí)現(xiàn)3。 2.2 板框式壓濾機(jī)的工作原理 首先人工按下啟動(dòng)按鈕開啟機(jī)器，給料泵將物料由靜板中心進(jìn)料孔給入各 個(gè)濾室，料漿在濾室經(jīng)過濾裝置作用實(shí)現(xiàn)固液分離。壓濾機(jī)的種類有很多，但 過濾裝置的原理是一樣的，萬變不離其中，就是利用一種特殊介質(zhì)，板框式壓 濾機(jī)所用介質(zhì)為濾布，其特殊性質(zhì)就是對(duì)固體和液體的處理方法不同，只允許 液體分子從濾布微笑地縫隙中通過，而體積比縫隙大的固體就被攔截在了濾布 上，這樣在交替排列的濾板和濾框所形成的濾室內(nèi)固體積少成多就形成了濾餅， 而液體則通過濾板上的小孔導(dǎo)出，這樣就幫壓濾機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了固液分離的過濾 作用4。 2.3 壓濾機(jī)的工作過程 壓濾機(jī)的工作過程如圖 2-2 所示。 (1) 壓緊濾板：通過油壓傳動(dòng)系統(tǒng)，利用油壓推動(dòng)動(dòng)板（壓緊板）移動(dòng)，將 所有的濾板及動(dòng)板壓緊到靜板（止推板），并且提供足夠大密封壓力，通過電 接點(diǎn)壓力表保壓指示，是壓力處于一定設(shè)置好的范圍。 (2) 加壓過濾過程：利用渣漿泵將物料有靜板中心的入料孔給入，通過泵的 壓力將物料（礦漿）送至每個(gè)濾室中，當(dāng)濾室充滿礦漿后，加壓過濾開始，由 液壓站提供助力，使礦漿在兩側(cè)濾板間進(jìn)行一定的擠壓，實(shí)現(xiàn)固液分離。加壓 第二章 板框式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 -9- 過濾所需要的時(shí)間根據(jù)礦漿的過濾特性和工藝要求而確定。時(shí)間到后，入料泵 停止給料，完成加壓過濾過程。 圖 2-2 壓濾機(jī)的工作過程 (3) 保壓過程：液壓保壓過程分兩個(gè)階段，壓緊（前進(jìn)），保壓時(shí)和放松（后 退）。壓緊時(shí)，液壓站向油腔內(nèi)提供高壓抗壓油，油腔內(nèi)有活塞元件，當(dāng)推出 油腔的壓力大于壓濾機(jī)濾板的阻力時(shí)，活塞相連的絲桿伸出，慢慢向壓濾機(jī)濾 板提供壓力。保壓時(shí)，當(dāng)壓力到達(dá)壓濾機(jī)設(shè)計(jì)的壓力值時(shí)，溢流閥開始泄壓， 設(shè)備自動(dòng)斷電，保持壓力，當(dāng)壓力緩慢釋放后，壓力表的指針回落，再次啟動(dòng) 液壓站電機(jī)電源，繼續(xù)施壓，這樣重復(fù)進(jìn)行。 (4) 松開濾板：一段時(shí)間后，觀察流出液體情況判斷成餅狀況，根據(jù)生產(chǎn)需 要，成餅后，停入料泵，按下松開按鈕，通過液壓系統(tǒng)，將動(dòng)板（壓緊板）復(fù) 位。 (5) 拉板卸料：開動(dòng)拉板裝置，自動(dòng)手動(dòng)拉板結(jié)合，相繼將拉板拉開，濾餅 自助落下，為防止噴柜，需要人工協(xié)助將濾餅卸料，然后由下部輸送機(jī)送走。 上述四個(gè)過程完成后就完成了一個(gè)壓濾周期5。 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述 -10- 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述 傳統(tǒng)的壓濾機(jī)通常都是采用繼電器-接觸器是的控制系統(tǒng)。 PLC 作為一種專為 工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后，壓濾機(jī)都采用 PLC 控制。PLC 控制與 繼電器控制有著突出的有點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 1. 邏輯控制 繼電器控制采用硬接線邏輯，利用機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)和并聯(lián)，以及時(shí)間繼電器 等組合成為控制邏輯，其接線多而復(fù)雜且體積大、功耗大，一旦系統(tǒng)構(gòu)成，若 改變或增加功能都很困難。另外，物理繼電器觸點(diǎn)數(shù)目有限，每個(gè)觸點(diǎn)只有 4-8 對(duì)觸點(diǎn)，因此靈活性和擴(kuò)展性差。還有傳統(tǒng)的壓濾機(jī)的故障率高，維修成本大， 經(jīng)濟(jì)效益不好?？删幊炭刂破鳎≒LC）采用存儲(chǔ)器邏輯，其控制邏輯一程序方式 存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要改變邏輯控制，只需改變程序即可，故稱為“軟接線”。PLC 中的每一個(gè)繼電器對(duì)應(yīng)一個(gè)內(nèi)部的一個(gè)寄存器位，由于可無限次的讀取某位寄 存器的內(nèi)容，所以認(rèn)為 PLC 的繼電器觸點(diǎn)個(gè)數(shù)為無限個(gè)。 2.工作方式 電源接通時(shí)，繼電器控制線路中各繼電器線圈同時(shí)都處于受控狀態(tài)，即該吸 合的都應(yīng)吸合，不該吸合的應(yīng)受某種條件限制不能吸合，它屬于并行工作方式。 而在 PLC 的邏輯控制中，各內(nèi)部器件全部處于周期性的循環(huán)掃描過程中，各種 邏輯、數(shù)值輸出的結(jié)果都是按照在程序中前后順尋計(jì)算得出的，所以屬于串行 工作方式。 3.控制速度 繼電器控制邏輯是靠著觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)控制的，工作頻率低，觸點(diǎn)的 分合和動(dòng)作一般都在幾十毫秒數(shù)量級(jí)。此外，機(jī)械觸點(diǎn)一般會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問題。 然而 PLC 實(shí)現(xiàn)控制是通過程序指令來控制半導(dǎo)體電路的，屬于無觸點(diǎn)控制，速 度極快，在一般情況下一條用戶指令的執(zhí)行時(shí)間，是在微秒數(shù)量級(jí)，而 PLC 內(nèi) 部還有嚴(yán)格的同步，不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)的問題。 4.可靠性和可維護(hù)性 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述 -11- 繼電器控制邏輯中使用了很多的機(jī)械接觸點(diǎn)，連接附件也多，電弧會(huì)影響 觸點(diǎn)的分合，并且會(huì)有機(jī)械摩擦損壞，使用壽命短，所以可維護(hù)性和可靠性不 好。但是采用了微電子技術(shù)的 PLC，大量的開關(guān)運(yùn)動(dòng)是通過非接觸式半導(dǎo)體電 路完成，繼電器的控制邏輯不僅體積較小、可使用時(shí)間長，而且可靠性很高。 另外，PLC 還配有自我檢查、監(jiān)督的功能，能夠檢查出本身所存在的故障，并 且操作人員可以隨時(shí)看到，并且還能動(dòng)態(tài)地監(jiān)控控制程序的執(zhí)行情況，能夠?yàn)?現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供方便。 5.設(shè)計(jì)和施工 使用繼電器控制邏輯來完成一項(xiàng)工程時(shí)，它的設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試必須是依次 來進(jìn)行的，不僅周期長，并且修改起來困難，工程越大，這些缺點(diǎn)就越突出。 而依靠 PLC 來完成一項(xiàng)控制工程，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，控制邏輯和現(xiàn)場施工 的設(shè)計(jì)（包括程序設(shè)計(jì)）也可以同時(shí)進(jìn)行，不僅周期短，而且調(diào)試和修改起來 也更加方便。 從以上幾個(gè)方面比較來看，PLC 在性能上比繼電器控制邏輯優(yōu)越，其可靠性 高、通用性強(qiáng)、設(shè)計(jì)施工周期短、使用維護(hù)方便。用 PLC 來控制壓濾機(jī)不僅大 大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，同時(shí)減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率， 增加了經(jīng)濟(jì)效益。下面從幾個(gè)方面介紹可編程控制器（PLC）的情況6。 3.1 PLC 概述 3.1.1 PLC 的產(chǎn)生與發(fā)展 在可編程控制器出現(xiàn)以前，繼電器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域占主導(dǎo)地位。但繼電 器、接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)，即設(shè)備體積大、可靠性差、動(dòng)作速度慢功 能弱，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制；特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線 復(fù)雜繁瑣，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο笮枰淖儠r(shí)，原有的接線圖和控制柜就要更換， 所以通用性和靈活性較差。 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司研制出世界上那個(gè)第一臺(tái)可編程控制器， 當(dāng)時(shí)開發(fā) PLC 的目的是用來取代繼電器邏輯控制系統(tǒng)，只能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)、定時(shí)以及開關(guān)量 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述 -12- 的邏輯控制，所以通常稱之為可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱 PLC。 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展， 20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)了微處理器和微型計(jì)算機(jī)， 人們將微機(jī)技術(shù)應(yīng)用到 PLC 中，使它能更多發(fā)揮計(jì)算機(jī)的功能，不僅用邏輯編 程取代了硬連線邏輯，還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和處理等功能，使其真正成為 一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制設(shè)備。在 1980 年由國外工業(yè)界命名為可編程控制器 （Programmable Controller） ， 簡稱 PC， 為了區(qū)分個(gè)人計(jì)算機(jī) （Personal Computer） ， 現(xiàn)任將可編程控制器簡稱為 PLC。 PLC 技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展，由最初的一位機(jī)發(fā) 展成為了 8 位機(jī)。自從進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代以來，超大規(guī)模和大規(guī)模集成電路 等微電子技術(shù)迅猛發(fā)展，以 16 位和 32 位微處理器所構(gòu)成的微機(jī)化 PLC 以驚人 速度發(fā)展著，使得 PLC 在其概念、設(shè)計(jì)、性能價(jià)錢比以及應(yīng)用的方面都有了新 的突破。其功能增強(qiáng)，體積減小，功耗降低，成本下降，可靠性也得到提高， 在編程和故障檢測這些方面也更加靈活方便，并且遠(yuǎn)程 IO、通信和數(shù)據(jù)處理 以及人機(jī)界面也有了長足發(fā)展?，F(xiàn)在 PLC 不僅運(yùn)用于制造業(yè)的自動(dòng)化系統(tǒng)，而 且還可以應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)的過程控制。PLC 已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大技 術(shù)支柱之一。經(jīng)過四十年的發(fā)展，PLC 在機(jī)械、冶金、化工、輕工、紡織等部 門得到了廣泛的應(yīng)用7。 3.1.2 PLC 的特點(diǎn) 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程復(fù)雜多樣，對(duì)控制的要求也各不相同，為了適應(yīng)工業(yè)環(huán)境 的使用，PLC 具有以下特點(diǎn)。 1.抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高 針對(duì)現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境因素，為了提高抗干擾能，PLC 在主要模塊均 采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路；I/O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)整電 路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、抗震等有周到的考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、 濾波、接地等以適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)和過電壓、欠電壓的影響；在軟件上設(shè)置實(shí) 時(shí)監(jiān)控、自診斷、信息保護(hù)與恢復(fù)等程序與硬件電路配合實(shí)現(xiàn)各種故障診斷、 處理、報(bào)警顯示及保護(hù)功能。所有的這些都使 PLC 具有較強(qiáng)的抗干擾能力。 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述 -13- 2.控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng) PLC 及其擴(kuò)展模塊種類較多，可以比較靈活的組合成大小不同和要求不同的 控制系統(tǒng)。在 PLC 控制系統(tǒng)中只是需要在其端子上接入相應(yīng)的輸入/輸出的信號(hào) 線便可，不需要像繼電器這類的物理電子器件，也不需要大量而又繁雜的硬接 線的線路。PLC 的輸入/輸出可直接與交流 220V、直流 24V 等負(fù)載相連，有較 強(qiáng)的帶負(fù)載能力。同一 PLC 裝置用于不同的控制對(duì)象，只需在程序上做一簡單 修改，在硬件部分稍作改動(dòng)即可，具有極高通用性。 3.編程簡單，易于使用 PLC 的編程采用與繼電器極為相似的梯形圖語言，直觀易懂，不需要專門的 計(jì)算機(jī)知識(shí)和語言，只要具有一定的電器和工藝知識(shí)的人員都可以在短時(shí)間內(nèi) 學(xué)會(huì)。近年來有發(fā)展成面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D，又稱功能圖，使編程簡單、方 便。 4.功能強(qiáng)大、適應(yīng)面廣 目前，PLC 幾乎能滿足所有的工業(yè)控制領(lǐng)域的需要。PLC 控制系統(tǒng)規(guī)?？纱?可小，能輕松完成單機(jī)控制系統(tǒng)、批量控制系統(tǒng)、制造業(yè)自動(dòng)化中的復(fù)雜順序 控制、流程工業(yè)中大量的模擬量控制，以及組成通信網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和管 理等任務(wù)。 5.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短 目前 PLC 以實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用性，用 PLC 組成的控制系 統(tǒng)，在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修等方面，表現(xiàn)了明顯的優(yōu)越性。由于 PLC 是采 用軟件來替代繼電器控制系統(tǒng)中大量的時(shí)間繼電器、中間繼電器和計(jì)數(shù)器等器 件，另外，控制柜設(shè)計(jì)安裝工作量大為減少，縮短了施工周期。同時(shí)，PLC 的 用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬調(diào)試，模擬調(diào)試通過后再到生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào) 試，減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量，大大縮短了設(shè)計(jì)、試驗(yàn)周期。 6.維護(hù)方便 PLC 的輸出/輸入端子能夠直接反映現(xiàn)場信號(hào)的變化狀態(tài)，通過編輯工具（裝 有編程軟件的計(jì)算機(jī)等）可以直接觀察程序和控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)部工 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述 -14- 作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O 點(diǎn)狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等，極大地方便了維護(hù)人 員查找故障，縮短對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)時(shí)間。并且，由于 PLC 的低故障率即很強(qiáng)的監(jiān) 視功能和模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，是維修也極為方便8。 3.1.3 PLC 的分類及應(yīng)用 PLC 的發(fā)展很快，類型很多，比較常見的按其控制規(guī)模和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。 1.按控制規(guī)模分類 控制規(guī)模主要指 PLC 可控制的最大 I/O 點(diǎn)數(shù)。通常而言，PLC 能控制的 I/O 點(diǎn)數(shù)越多，其控制對(duì)象就越復(fù)雜，控制系統(tǒng)的規(guī)模也越大。根據(jù) PLC 的控制規(guī) 模，可以將 PLC 分為小型、中型、大型三類。 (1) 小型 PLC（含微機(jī)型）可控制的 I/O 點(diǎn)數(shù)在 256 點(diǎn)以下。一般以處理開 關(guān)量邏輯控制為主，其特點(diǎn)就是價(jià)格低廉、體積小巧，適用于機(jī)電一體化設(shè)備 或各種自動(dòng)化儀表的單機(jī)控制。 (2) 中型 PLCI/O 可控制的點(diǎn)數(shù)為 256-2048 點(diǎn)之間，不僅具有較強(qiáng)的開關(guān)量 邏輯控制功能，其通信聯(lián)網(wǎng)功能和模擬量處理能力更強(qiáng)大。中型機(jī)比小型機(jī)的 指令豐富，中型機(jī)適用于復(fù)雜的邏輯控制系統(tǒng)以及連續(xù)生產(chǎn)線的過程控制場合。 (3) 大型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)在 2048 點(diǎn)以上，其性能與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相當(dāng)，具 有計(jì)算、控制、調(diào)節(jié)功能，還具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信聯(lián)網(wǎng)能力，有些大型 的 PLC 還具有冗余能力。大型機(jī)適用于設(shè)備自動(dòng)化控制，過程自動(dòng)化控制盒過 程監(jiān)控系統(tǒng)。 2.按結(jié)構(gòu)形式分類 根據(jù) PLC 的結(jié)構(gòu)形式，可將 PLC 分為整體式和模塊式兩類。 (1) 整體式 PLC。 微型和小型 PLC 一般為整體式結(jié)構(gòu)。 即將 PLC 的基本部件， 如電源、CPU、存儲(chǔ)器、I/O 接口等部件都集中在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，其基本單元上設(shè) 置有擴(kuò)展端口，通過擴(kuò)展電纜可與擴(kuò)展單元相連。整體式 PLC 結(jié)構(gòu)緊湊、體積 小、價(jià)格低、安裝方便。 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述 -15- (2) 模塊式 PLC。中、大型 PLC 多采用模塊式結(jié)構(gòu)。模塊式 PLC 由一些模塊單 元構(gòu)成，這些標(biāo)準(zhǔn)模塊有 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和各種功 能模塊等。其特點(diǎn)為配置靈活，故障診斷、安裝、調(diào)試與維修方便。 初期的 PLC 主要在開關(guān)量具多的電氣順序控制系統(tǒng)中使用，隨著 PLC 性能 價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。PLC 的主要應(yīng)用范圍大致可分為中 小型單機(jī)電氣控制、制造業(yè)自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)控制和流程工業(yè)自動(dòng)化四方面9。 3.1.4 PLC 的工作過程 PLC 工作的全過程可分為三部分：上電處理、掃描過程和出錯(cuò)處理。整個(gè)過 程可由下運(yùn)行框圖 3-1 來表示。當(dāng) PLC 處于正常運(yùn)行時(shí)，它將不斷重復(fù)圖中的 掃描過程，如果對(duì)遠(yuǎn)程 I/O 特殊模塊、更新時(shí)鐘和其他通信系統(tǒng)暫不考慮，這樣 掃描過程就只剩下“輸出采樣” 、 “程序執(zhí)行” 、 “輸出刷新”三個(gè)階段。這三階 段是 PLC 工作過程的核心內(nèi)容，也是 PLC 工作原理的實(shí)質(zhì)所在。PLC 典型掃描 周期如圖 3-2 所示。 3.1.5 PLC 的組成 PLC 主要由 CPU、存儲(chǔ)器、專門設(shè)計(jì)的 I/O 模塊、電源、擴(kuò)展接口、通信接 口、智能模塊、編程設(shè)備等主要部件組成，還可配備存儲(chǔ)器卡、電池卡等外部 設(shè)備。如圖 3-3 所示。其中中央處理單元（CPU）一般由控制器、運(yùn)算器和寄存 器組成；存儲(chǔ)器由系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩部分組成，用戶存儲(chǔ)器由用戶數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器兩部分組成，用戶存儲(chǔ)器的大小關(guān)系到用戶程序容 量的大小，是反映 PLC 性能的重要指標(biāo)之一，廠家編寫的程序存放在系統(tǒng)存儲(chǔ) 器中，并固化在 ROM 內(nèi)，用戶不能更改10。 3.1.6 PLC 的編程語言 國際電工委員會(huì)提供了五種 PLC 的標(biāo)準(zhǔn)編程語言，其中三種圖形語言，即梯 形圖（LD） 、功能塊圖（FBD）和順序功能圖（SFC） ；兩種文本語言，即結(jié)構(gòu) 化文本（ST）和指令表（IL） 。在我國，對(duì)梯形圖、指令表和順序功能圖較常用。 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述 -16- 上面了解到 PLC 的特點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域，又根據(jù)公司生產(chǎn)需要，板框式壓濾機(jī)的 電氣控制系統(tǒng)功能要求并不高，又考慮到生產(chǎn)成本，生產(chǎn)復(fù)雜程度和性能可靠 性，選擇 S7-200 系列 PLC 就完全能夠?qū)崿F(xiàn)。 圖 3-2 PLC 掃描工作過程 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述 -17- 圖 3-1 PLC 工作過程 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述 -18- 圖 3-3 PLC 結(jié)構(gòu)框圖 根據(jù)生產(chǎn)需要及生產(chǎn)成本考慮，選擇 S7-200 就完全滿足。下面介紹 S7-200 系列 PLC。 3.2 S7-200 系列 PLC 概述 S7-200 系列 PLC 是西門子公司生產(chǎn)的最小型的系列可編程控制器， 它具有體 積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，適用于各種生產(chǎn)場合的檢測、監(jiān)控及控制自 動(dòng)化，具有極高的性能價(jià)格比。S7-200 系列可編程控制器的突出特點(diǎn)表現(xiàn)在一 些幾個(gè)方面：可靠性很高、指令集豐富、操作簡單、通信能力強(qiáng)、擴(kuò)展模塊種 類多、具有實(shí)時(shí)性、容易學(xué)習(xí)掌握。 在結(jié)構(gòu)上它有 24 個(gè)直流輸出點(diǎn)、16 個(gè)繼電器輸出點(diǎn)、40 個(gè)定時(shí)輸出器和 16 個(gè)三位數(shù)減一計(jì)數(shù)器，8 個(gè)四位數(shù)減一計(jì)數(shù)器。S7-200 系列可編程控制器具有五 種不同型號(hào)的 CPU。其優(yōu)越的特點(diǎn)對(duì)壓濾機(jī)想著大型、自動(dòng)化操作方向發(fā)展起 著促進(jìn)作用11。 3.2.1 S7-200 系列 PLC 的型號(hào) S7-200 系列 PLC 的基本型號(hào)通過基本單元（CPU 模塊）進(jìn)行區(qū)分，共有 CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226 五種基本規(guī)格。其規(guī)格如下 表 3-112。 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述 -19- 表 3-1 S7-200 CPU 的型號(hào) 3.2.2 S7-200 系列 PLC 系統(tǒng)構(gòu)成 S7-200 系列 PLC 系統(tǒng)構(gòu)成主要包括基本單元、 擴(kuò)展單元、 相關(guān)設(shè)備和工業(yè)軟 件等設(shè)備。 一、基本單元 五種型號(hào)的 PLC 的基本單元的輸入輸出點(diǎn)數(shù)分配表 3-2 所示。 表 3-2 基本單元的輸入輸出點(diǎn)數(shù)分配表 型號(hào) 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 可擴(kuò)展模塊數(shù) CPU221 本 機(jī) 數(shù) 字量 6 4 - CPU222 本 機(jī) 數(shù) 字量 8 6 2 本 機(jī) 數(shù) 字量 14 10 7 CPU224 模 擬 數(shù) 14 10 7 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述 -20- 字量 CPU224XP 本 機(jī) 數(shù) 字量 2 1 7 CPU226 本 機(jī) 數(shù) 字量 24 16 7 二、擴(kuò)展單元 當(dāng) CPU 得 I/0 點(diǎn)數(shù)不夠或需要完成某種特殊的功能時(shí)，就需要連接擴(kuò)展單 元模塊。S7-200 系列數(shù)字?jǐn)U展模塊、模擬量擴(kuò)展模塊一覽表見表 3-313。 表 3-3 S7-200 系列數(shù)字量、模擬量擴(kuò)展模塊 型號(hào) 名稱 主要參數(shù) 8 點(diǎn)，DC24V 輸入 8 點(diǎn)，AC120/230V 輸入 EM221 數(shù)字量輸入 16 點(diǎn)，DC24V 輸入 8 點(diǎn)，DC24V/0.75A 輸出 8 點(diǎn)，2A 繼電器接點(diǎn)輸出 8 點(diǎn)，AC120/230V 輸出 4 點(diǎn)，DC24V/5A 輸出 EM222 數(shù)字量輸出 4 點(diǎn)，10A 繼電器接點(diǎn)輸出 4 輸入/4 輸出。DC24V 4點(diǎn)DC24V輸入/4點(diǎn)繼電器接點(diǎn)輸出 8 輸入/8 輸出。DC24V 8 點(diǎn) DC24V 輸入/8 點(diǎn)繼電器輸出 16 輸出/16 輸入，DC24V EM223 數(shù)字量輸入/數(shù)字 量 輸出混合模塊 16 點(diǎn) DC24V 輸入/16 點(diǎn)繼電器輸出 4 點(diǎn)，DC(0-10V/0-20mA)輸入，12 位 2 點(diǎn)。 ，熱電阻輸入，16 位 EM231 模擬量輸入 4 點(diǎn)，熱電偶輸入，16 位 EM232 模擬量輸出 2 點(diǎn)，12 位 EM235 模擬量輸入/模擬 量 輸出混合模塊 4 輸入/1 輸出 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述 -21- 3.2.3 S7-200 型 PLC 的軟件特點(diǎn) S7-200 型 PLC 的軟件特點(diǎn)主要體現(xiàn)在下面幾個(gè)方面。 (1) 數(shù)據(jù)存放的方式 S7-200 系列的 PLC 的數(shù)據(jù)類型可以是 BOOL （0 或 1） 、 整數(shù)、實(shí)數(shù)和字符串。PLC 指令大多是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的，以加強(qiáng)處理能力， 數(shù)據(jù)以多種不同的方式進(jìn)行存放的，所以對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方法必須是預(yù)先約定 好的，S7-200 系列 PLC 與計(jì)算機(jī)采用一樣的存儲(chǔ)方式，按照位、字節(jié)、雙字存 儲(chǔ)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，廣大技術(shù)工程人員已經(jīng)很好地了解并運(yùn)用這種數(shù)據(jù)存放的方法， 該方式更容易理解，更加直接。 (2) 尋址方式 a. 直接尋址 S7-200 系列的 PLC 中的每個(gè)存儲(chǔ)單元都有唯一的地址， 在指令中直接指出存 儲(chǔ)單元的地址（元件名稱）的尋址方式稱作直接尋址。它可以按照位、字節(jié)、 雙字格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 b. 間接尋址 間接尋址是指數(shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)單元中，而在指令中給出的是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)所在存 儲(chǔ)單元地址的地址，存儲(chǔ)單元的地址的地址又叫指針。指針以雙字的形式存儲(chǔ) 其他存儲(chǔ)區(qū)的地址。只能用變量存儲(chǔ)器、局部變量存儲(chǔ)器或者累加寄存器作為 指針。要建立一個(gè)指針必須以雙字的形式，將需要間接尋址的存儲(chǔ)器地址移動(dòng) 到指針中。 (3) 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) S7-200 系列 PLC 采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法使得占用 的空間少，執(zhí)行程序的時(shí)間短，編寫調(diào)試時(shí)間短、程序易讀、易于移植。 (4) 數(shù)據(jù)的運(yùn)算與處理 S7-200 系列的 PLC 通過指令可以方便的進(jìn)行碼制轉(zhuǎn) 換，整數(shù)運(yùn)算，浮點(diǎn)運(yùn)算。在實(shí)際控制系統(tǒng)中，利用 PLC 的運(yùn)算能力，可以成 功的滿足許多復(fù)雜的控制要求。 (5)通信功能 數(shù)據(jù)通信就是將數(shù)據(jù)信息將數(shù)據(jù)信息通過適當(dāng)?shù)膫鬏斁€路從 一臺(tái)設(shè)備傳送到另外一臺(tái)設(shè)備，數(shù)據(jù)通信的任務(wù)就是把地理位置不同的計(jì)算機(jī)、 第三章 PLC 及 S7-200 系列 PLC 概述 -22- PLC、和其他數(shù)字設(shè)備連接起來，高效率的完成數(shù)據(jù)的傳送、信息交換和通信處 理三項(xiàng)任務(wù)。S7-200 系列 PLC 的一個(gè)重要特點(diǎn)就是通信功能強(qiáng)大。PPI （Point-to-Point）是西門子 S7-200 系列 PLC 的基本通信方式，它是 S7-200 系列 PLC 與 STEP7-Micro/WIN 之間的默認(rèn)通信協(xié)議，不需要擴(kuò)展模塊，通過內(nèi)置的 RS-485 串行接口（也稱為 PPI 口）即可實(shí)現(xiàn)。利用 PPI 通信協(xié)議進(jìn)行通信非常 方便14。 3.2.4 S7-200 系列的 PLC 編程器 編程器是用來編制、存儲(chǔ)和管理用戶程序，并且把用戶程序送入 PLC，在調(diào) 試的過程中，監(jiān)督控制和檢測故障。S7-200 系列 PLC 有多種編程器，一般情況 下將它們分為智能型和簡易型。簡易型的編程器很小，不僅簡單實(shí)用，而且價(jià) 格低廉，但是顯示功能比較差，輸入時(shí)只能用指令表的方法，使用起來不方便。 通過計(jì)算機(jī)編程的屬于智能型，把專門應(yīng)用的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)，直接采用 梯形圖編程即可，非常得直觀，并且功能十分強(qiáng)大，S7-200 系列的 PLC 的通用 編程的軟件是 STEP7-Micro/WIN15。 3.2.5 S7-200 系列 PLC 的內(nèi)部繼電器 S7-200 系列 PLC 數(shù)據(jù)區(qū)可分為輸入繼電器區(qū) I、輸出繼電器區(qū) Q、變量寄存 器區(qū) V、輔助繼電器區(qū) M、特殊標(biāo)志位 SM、定時(shí)器 T、計(jì)數(shù)器 C、高速計(jì)數(shù)器 HSC、累加器 AC、順序控制繼電器 S、模擬量輸入/輸出（AIW/AQW） 、局部存 儲(chǔ)器 L，共十三個(gè)區(qū)。S7-200 系列 PLC 將信息存入不同的存儲(chǔ)器單元中，每個(gè) 單元都有唯一的地址。只要明確指出要存取的存儲(chǔ)器地址，用戶程序便可直接 存取這個(gè)信息16。 考慮到板框式壓濾機(jī)的電氣控制系統(tǒng)有較多的輸入輸出口，選擇 CPU224 作 為控制系統(tǒng)的主機(jī)，主機(jī)提供一定數(shù)量的數(shù)字量 I/O，但 I/O 點(diǎn)數(shù)不夠，就必須 加 I/O 擴(kuò)展模塊，對(duì) I/O 點(diǎn)數(shù)進(jìn)行擴(kuò)充，根據(jù)表 3-3 中 S7-200 系列數(shù)字量擴(kuò)展模 塊一覽表比較，選擇 EM223。 第四章 板框式壓濾機(jī)控制系統(tǒng)的 PLC 設(shè)計(jì) -23- 第四章 板框式壓濾機(jī)控制系統(tǒng)的 PLC 設(shè)計(jì) 4.1 板框式壓濾機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理 公司所用板框式壓濾機(jī)電控系統(tǒng)以先進(jìn)的模塊化可編程控制器位核心，輔 以完善可靠的軟硬件設(shè)計(jì)，是整個(gè)控制系統(tǒng)具有工作可靠、易操作、易維護(hù)等 特點(diǎn)，有效地提高了壓濾機(jī)的維護(hù)和管理水平。 4.1.1 壓濾機(jī)電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成 壓濾機(jī) PLC 控制柜是以 S7-200 系列 PLC 的 CPU224 型可編程控制器位核 心，輔以高質(zhì)量的輸入輸出器件組成自動(dòng)控制