S7-200 PLC在壓濾機(jī)中的應(yīng)用

徐韻霽 楊 全

（1、杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，浙江 杭州 310000 2、浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310002）

0 引言

目前，國(guó)外研制的壓濾機(jī)歷史較久，種類較多，不同型號(hào)的壓濾機(jī)有各自的結(jié)構(gòu)和適用條件。隨著粘、細(xì)粒懸浮液固液分離量的增加，選礦廢水凈化、固體物料的綜合回收利用以及對(duì)選礦環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越嚴(yán)格，壓濾設(shè)備的研制及發(fā)展變得日益重要。采用PLC控制的壓濾機(jī)具有性能穩(wěn)定、人機(jī)界面友好、維護(hù)方便、效率高等特點(diǎn)。在壓濾機(jī)上應(yīng)用PLC進(jìn)行自動(dòng)化控制后能實(shí)現(xiàn)壓濾壓緊、進(jìn)料、過(guò)濾、壓榨、洗滌、拉板等工序的自動(dòng)操作，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，也可以通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)厝藱C(jī)界面。大大減少人工成本和大大降低危險(xiǎn)系數(shù)，能進(jìn)行大負(fù)荷壓濾，安全高效生產(chǎn)，使商家利益最大化。

1 方案設(shè)計(jì)

整個(gè)設(shè)計(jì)中要使用到的硬件有S7-200PLC和GP-2500觸摸屏，首先要搭建硬件框架如下圖，然后再進(jìn)行分別配置。

圖1 總體框架搭建

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 可編程控制器的選擇

S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。在壓濾機(jī)上的應(yīng)用不需要很多的模擬量，工程量也不大，所以我選用性價(jià)比較高的西門子S7-200PLC。

2.2 觸摸屏的選擇

我選擇了普羅菲斯GP-2500觸摸屏，GP-2500觸摸屏的價(jià)格較之SIEMENS的觸摸屏要偏宜許多。在觸摸屏軟件中分配模擬量的地址。由于現(xiàn)場(chǎng)是根據(jù)行程開(kāi)光反饋經(jīng)行順序控制與本設(shè)計(jì)模擬演示時(shí)的條件不符，所以本設(shè)計(jì)中的順序控制由距離控制。

3 總體軟件方案

系統(tǒng)的控制主要分為兩個(gè)模式：手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。其中手動(dòng)控制主要實(shí)現(xiàn)的是單獨(dú)控制壓緊，進(jìn)料，回程，拉板的分布動(dòng)作。系統(tǒng)默認(rèn)的控制模式為手動(dòng)控制，當(dāng)切換為自動(dòng)控制，系統(tǒng)跳過(guò)手動(dòng)控制程序轉(zhuǎn)而執(zhí)行自動(dòng)控制程序。

以下是主流程圖：

3.1 基于S7-200PLC的編程

S7-200在程序的控制邏輯中不斷循環(huán)，讀取和寫入數(shù)據(jù)。當(dāng)您將程序下載至PLC并將PLC放置在RUN（運(yùn)行）模式時(shí)，PLC的中央處理器（CPU）按下列順序執(zhí)行程序：S7-200讀取輸入狀態(tài)；存儲(chǔ)在S7-200中的程序使用這些輸入評(píng)估（或執(zhí)行）控制邏輯；當(dāng)程序經(jīng)過(guò)評(píng)估，S7-200將程序邏輯結(jié)果存儲(chǔ)在稱作進(jìn)程圖像輸出寄存器的輸出內(nèi)存區(qū)中；在程序結(jié)束時(shí)，S7-200將數(shù)據(jù)從進(jìn)程圖像輸出寄存器寫入至域輸出；重復(fù)任務(wù)循環(huán)。S7-200反復(fù)執(zhí)行一系列任務(wù)。該循環(huán)執(zhí)行任務(wù)被稱作掃描循環(huán)。如圖2所示，S7-200在掃描循環(huán)過(guò)程中執(zhí)行大多數(shù)或全部下列任務(wù)：讀取輸入：S7-200將實(shí)際輸入狀態(tài)復(fù)制至進(jìn)程圖像輸入寄存器；在程序中執(zhí)行控制邏輯：S7-200執(zhí)行程序的指令，并將數(shù)值存儲(chǔ)在不同的內(nèi)存區(qū)；處理所有通訊請(qǐng)求：S7-200執(zhí)行點(diǎn)至點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)通訊要求的所有任務(wù)；執(zhí)行CPU自測(cè)試診斷程序：S7-200保證固件、程序內(nèi)存和所有擴(kuò)充模塊均正常作業(yè)；向輸出寫入：存儲(chǔ)在進(jìn)程圖像輸出寄存器中的數(shù)值被寫入實(shí)際輸出。

圖2 主程序流程圖

3.2 基于觸摸屏的組態(tài)與腳本編寫

要在GP-2500觸摸屏上建立組態(tài)與編程要用到它專門的人機(jī)界面編程軟件ProPB3 C-Package。人機(jī)界面主題要顯示3個(gè)界面：歡迎畫面，操作畫面和工藝流程畫面。歡迎畫面，要求：時(shí)間顯示，突出主題，界面友好，其他畫面的切換按鈕?？刂飘嬅?，要求：能通過(guò)觸摸屏全盤控制壓濾機(jī)工作，顯示時(shí)間，能設(shè)置進(jìn)料時(shí)間，能切換至歡迎畫面和工藝流程畫面，可以復(fù)位觸摸屏以初始化程序。工藝流程畫面，要求：能模擬、監(jiān)控、控制壓濾機(jī)現(xiàn)場(chǎng)工作狀態(tài)，顯示時(shí)間，能設(shè)置進(jìn)料時(shí)間，能切換至歡迎畫面和工藝流程畫面，可以復(fù)位觸摸屏以初始化程序。

4 通信模塊搭建

將計(jì)算機(jī)(PC)、觸摸屏P(GP)、可編程控制器(PLC)、壓濾機(jī)聯(lián)系起來(lái)。PC與PLC之間用RS-232串口連接通信，PC與GP之間用網(wǎng)線連接并通信，GP與PLC之間用PLC連接電纜連接進(jìn)行通信。把編程電纜插到每個(gè)PLC，對(duì)每個(gè)PLC設(shè)置指定的地址和設(shè)置統(tǒng)一的波特率。搜索到PLC地址后，設(shè)置好當(dāng)前PLC地址。然后修改系統(tǒng)塊中的PL端口，按照預(yù)設(shè)的地址進(jìn)行修改。最后下載系統(tǒng)塊，把PLC相應(yīng)端口設(shè)置為預(yù)設(shè)的地址。

4.1 PLC與PC的通信

PLC與PC的通信采用了PPI協(xié)議與Modbu協(xié)議。PPI協(xié)議是西門子內(nèi)部協(xié)議，不公開(kāi)。PPI協(xié)議是專門為S7-200開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議。S7-200 CP的通信口支持PPI通信協(xié)議，S7-200的一些通信模塊也支持PPI協(xié)議。Modbus協(xié)議是標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，公開(kāi)。ModBus可以應(yīng)用在支持ModBus協(xié)議的PL和PLC之間，PLC和個(gè)人計(jì)算機(jī)之間，計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)之間，遠(yuǎn)程PLC和計(jì)算機(jī)之間以及遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間。

4.2 觸摸屏與PC的通信

觸摸屏與PC的通信采用了以太網(wǎng)協(xié)議，該協(xié)議是西門子內(nèi)部協(xié)議，不公開(kāi)。通過(guò)以太網(wǎng)擴(kuò)展模塊或互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展模塊，S7-200將能支持TCP/IP以太網(wǎng)通訊。

4.3 觸摸屏與PLC的通信

觸摸屏與PLC的通信通過(guò)觸摸屏串行口進(jìn)行通信。在觸摸屏中配置與PLC通訊有關(guān)的設(shè)置一下串行口設(shè)置必須與PLC相匹配。在觸摸屏操作界面主要有以下選項(xiàng)需要設(shè)置:通訊速率（com munication rate）數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（data length）停止位（stop bit）控制（control）通訊格式（communica tion）

5 總結(jié)

本設(shè)計(jì)方案達(dá)到了任務(wù)書的要求，完成了下列研究工作：a.方案設(shè)計(jì)：對(duì)壓濾機(jī)的工藝進(jìn)行了詳細(xì)分析并確定了控制方案，采用了S7－200PL和觸摸屏為壓濾機(jī)的控制監(jiān)控系統(tǒng)。b.硬件設(shè)計(jì)分析壓濾設(shè)備的工藝要求，搭建了控制系統(tǒng)的總體硬件組成結(jié)構(gòu)，完成了S7－200PLC和觸摸屏的地址分配。c.軟件編制：設(shè)計(jì)了壓濾機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)控制流程框圖。采用STEP7編寫了壓濾機(jī)的手動(dòng)、自動(dòng)控制程序，包括壓濾機(jī)壓緊、進(jìn)料、回程、拉板等子程序。在觸摸屏軟件中搭建了組態(tài)，編寫了動(dòng)態(tài)D腳本；d.實(shí)現(xiàn)通訊調(diào)試：建立了PC、PLC和觸摸屏之間的通訊聯(lián)系，將編寫好的程序下載到PL和觸摸屏中，對(duì)PLC與觸摸屏進(jìn)行了聯(lián)機(jī)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了PLC和觸摸屏同步監(jiān)控壓濾機(jī)運(yùn)行的模擬畫面。通過(guò)調(diào)試、試運(yùn)行表明：采用PLC和觸摸屏實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)的控制，提高了壓濾機(jī)的工作效率，還可以使用觸摸屏實(shí)現(xiàn)對(duì)壓慮機(jī)的遠(yuǎn)程控制，大大減少人工成本和大大降低危險(xiǎn)系數(shù)，能進(jìn)行大負(fù)荷壓濾，安全高效生產(chǎn)。

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