西門子S7-200PLC在自動稱重混料系統(tǒng)中的應用

僅供個人參考西門子S7-200PLC在自動稱重混料系統(tǒng)中的應用S7-200PLC/固體混料/EM231/效率引言制藥、食品、農藥和化工生產等等都離不開固體混料裝置。固體混料比例的精確性和均勻性是產品質量的關鍵,同樣也是產品品質一致性的保障。傳統(tǒng)的固體混料裝置常采用繼電接觸器控制 ,使用硬連接電器多 ,可靠性差,自動化程度不高 [1],無論在配料、混料等階段都存在諸多不確定因素 ,產品質量無法保證。目前已有許多企業(yè)采用 PLC對原繼電接觸器控制系統(tǒng)做改造 ,大大提高了系統(tǒng)的可靠性和自控程度。改造后的 PLC控制系統(tǒng)不僅電路簡單,投資少,而且靈活性好,有利于系統(tǒng)在線升級,對產品質量和生產效率提供了很好的保障。西門子S7-200系列PLC具有許多優(yōu)點[2],如,(1)可靠性高,抗干擾能力強,適于惡劣環(huán)境;(2)體積小,功耗低;(3)編程簡單,可在線調試;(4)通信能力強等等。這些優(yōu)勢使得它適用于各行各業(yè)、各種場合中的檢測及自動化控制的需要。其強大功能不僅表現在對數字量的靈活控制 ,利用其擴展模塊也可以實現對模擬量的簡單控制。本文提出一種新型的固體混料裝置控制系統(tǒng)設計 ,該方案采用西門子 S7-200PLC+稱重模塊為系統(tǒng)核心控制器實現固體的混料稱重設計 ,為繼電接觸器系統(tǒng)改造提供了思路。2 系統(tǒng)硬件設計2.1 控制系統(tǒng)簡介圖1是某單位固體混料稱重裝置。該系統(tǒng)的整個工作過程如下 :電磁閥YV1、電磁閥YV2和電磁閥 YV3分別負責控制 A、B和C口的進料,起初混料裝置為空罐 ,混料空罐自重 200kg,該混料裝置一次混料總質量為500kg(每次混料的最大重量為 600kg)。工作過程:先打開閥 YV1,在A口進料到 200kg時,閥YV1關閉;閥YV1關閉同時打開閥 YV2,在B口進料到400kg時,閥YV2關閉;閥YV2關閉同時打開閥 YV3,C口進料到500kg時,閥YV3關閉,此時攪拌電動機開始工作,當攪拌電動機帶動葉輪連續(xù)攪拌 5分鐘后,打開電磁閥 YV4,將混料罐內固體全部放出 ,完成一次混料稱重控制過程。2.2 系統(tǒng)控制原理本方案主要是用稱重模塊將生產現場的質量信號變換成標準信號 (4~20mA直流信號),然后將該信號送入模擬量輸入模塊 EM231的一個模擬輸入端 ,轉換成數字信號交給 PLC的CPU處理,實現進出料口電磁閥切換控制和攪拌電動機工作 ,控制整個系統(tǒng)自動混料生產。2.3 系統(tǒng)硬件組成本系統(tǒng)控制方案是具有理想性價比的控制方案。該系統(tǒng)選擇西門子 S7-200系列CPU222AC/DC/繼電器+模擬量輸入模塊 EM231為主控制器,還包括稱重模塊一個、電磁閥四個、按鈕兩個 (啟動按鈕、停止按鈕各一個)、攪拌用直流電動機一臺等構成。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考2.4系統(tǒng)硬件設計CPU222AC/DC/繼電器有8個輸入點,6個輸出點,用于電磁閥控制和電機控制。模擬量輸入模塊EM231有四個通道模擬量輸入端,本設計只用A輸入通道,其他三個通道未用的通道短接處置。本設計采用電流信號,A通道接線為將“R”與“+”短接,外部電流信號與相應的“A+”和“A-”接線端相連。采用單極性電流輸入,DIP開關具體設置為:SW1和SW2為ON;其余扳到OFF位置。輸入輸出設備及PLC的I/O配置表如表1所示。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考系統(tǒng)PLC硬件設計圖如圖 2所示。系統(tǒng)軟件設計3.1 標度變換模擬量輸入信號通過 A/D轉換變成PLC可識別人數字信號。在PLC的程序設計中,為了實現控制需要 ,模擬量通過手工計算轉換為數字量 [3],公式如下:Dm~Am經A/D轉換得到的數值;D0~A0經A/D轉換得到的數值;A~模擬量信號值;D~A經A/D轉換得到的數值。該混料罐一次混料的總質量為500kg,考慮到罐自重200kg。使用比較指令實現對各個質量的準確控制,要得到對應200kg、400kg、600kg和700kg時模擬量輸入寄存器AIW0的數值D200、D400、D600、D700。已知S7-200的模擬量輸入模塊加入標準電信號為4~20mA,對應輸入200kg~800kg(A0~Am),經A/D轉換后數值不得用于商業(yè)用途僅供個人參考為6400~32000(D0~Dm)。根據公式(3.1)得到：在PC機上安裝運行 STEP7MicroWinV4.0 軟件,編寫系統(tǒng)的梯形圖程序 ,經過調試的程序如圖 3所示。急停按鈕的設置是為了應付突發(fā)事件時 ,能夠使設備迅速停止工作 ,避免事故的發(fā)生。4 結束語本文從系統(tǒng)的控制要求入手 ,給出了系統(tǒng)硬件設計圖和軟件程序 ,控制過程中的模擬量 (質量)由擴展模塊EM231+梅特勒-托利多的FWC稱重模塊來實現輸入控制。為現代工業(yè)控制過程中的繼電接觸器的 PLC改造提供了思路。實踐證明 ,該控制系統(tǒng)安全、可靠性高 ,大大提高了產品質量和生產效率。馬曉娜 張冬梅 文麗不得用于商業(yè)用途僅供個人參考僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.Nurfürdenpers?nlichenf ürStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.Pourl' étudeetlarechercheuniquement àdesfinspersonnelles;pas àdesfinscommerciales.толькодлялюдейкоторые,используютсядляобучениясследований,недолжныиспользоваться вкоммерческих целях.Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse以下無正文不得用于商業(yè)用途僅供個人參考僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.Nurfürdenpers?nlichenf ürStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.Pourl' étudeetlarechercheuniquement àdesfinsper