基于西門子PLC的糖香料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例

劉維韶

摘 要：為積累糖香料調(diào)配系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本文通過在糖香料調(diào)配系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，以西門子PLC為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)舉例，來說明糖香料調(diào)配系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些思路，并舉例說明了一些關(guān)鍵控制程序設(shè)計(jì)的思路及結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：香料生產(chǎn);西門子PLC;控制結(jié)構(gòu)

西門子PLC是目前工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的品牌，以其較高的性價(jià)比，在國(guó)內(nèi)各個(gè)行業(yè)中均占有很大的市場(chǎng)份額。本文試圖通過以西門子PLC為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)舉例，來說明糖香料調(diào)配系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些思路。

1 控制系統(tǒng)主要器件選型

控制器選擇：SIMATIC S7-400系統(tǒng)的核心是控制器，本系統(tǒng)選用CPU416-3PN/DP控制器。CPU416-3PN/DP控制器帶有11.2MB工作存儲(chǔ)區(qū)，集成了PROFINET功能，還帶有組合的MPI/PROFIBUS-DP接口，0.03 us/二進(jìn)制指令的CPU實(shí)現(xiàn)指令的執(zhí)行時(shí)間;最大可到262144的數(shù)字量輸入/輸出和16384個(gè)模擬量輸入/輸出。

通訊模塊選擇：通訊模塊選擇CP443-1 Advanced，直接安裝在S7-400 機(jī)架上，并經(jīng)過背板總線連接到其它模板，沒有槽位規(guī)則。該模板自帶有功能強(qiáng)大的處理器，從而解除了CPU 的通訊任務(wù)并有助于另加連接，可以通過以太網(wǎng)直接進(jìn)行通訊。無需編程器即可進(jìn)行模板更換，所有信息都保存在可更換CPLUG 中（即使是用于IT 功能的文件系統(tǒng)）。 具有豐富的診斷功能，可用于機(jī)架中的所有模板。

輸入輸出模塊選擇：輸入輸出采用ET200S分布式I/O，ET200S模塊種類最齊全，點(diǎn)數(shù)經(jīng)濟(jì)，系統(tǒng)架構(gòu)靈活復(fù)雜，有利于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模塊化。分布在每個(gè)電控柜內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)機(jī)構(gòu)旁邊的操作箱內(nèi)，大大節(jié)省了布線，支持模板熱插拔而不會(huì)導(dǎo)致CPU停機(jī)。

2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

車間控制系統(tǒng)布置為，廠級(jí)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）連接至車間服務(wù)器，車間內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)以內(nèi)部交換機(jī)為中心，控制器，監(jiān)控計(jì)算機(jī)及分布式的I/O子站均連接至交換機(jī)。

其他智能設(shè)備，如電子秤、閥島、流量計(jì)、射頻識(shí)別系統(tǒng)均選用PROFIBUS DP接口，通過IE/PB Link將PROFIBUS DP透明的接入到PROFINET;壓力、溫度均選用帶PROFIBUS PA接口的智能儀表，通過DP/PA Link將其首先轉(zhuǎn)換到PROFIBUS DP，然后通過IE/PB Link接入到PROFINET。每個(gè)IE/PB Link最多可以連接64個(gè)PROFIBUS DP設(shè)備，每個(gè)DP/PA Copule最多可以連接32個(gè)PA儀表。

3 PLC程序設(shè)計(jì)說明

3.1 香料調(diào)配車間的程序結(jié)構(gòu)

根據(jù)香料調(diào)配車間的程序的工藝流程和西門子結(jié)構(gòu)化編程的系統(tǒng)思維，確定香料調(diào)配車間的總體控制程序結(jié)構(gòu)如下圖：

程序編寫以各個(gè)控制功能為單位，編寫相應(yīng)控制塊，如攪拌電機(jī)在調(diào)配車間中應(yīng)用較多，因此編寫為一個(gè)塊。這些重復(fù)性較高的設(shè)備，其控制過程基本一致。因此編寫為一個(gè)塊，重復(fù)調(diào)用，可以減輕程序編寫任務(wù)量，使程序簡(jiǎn)明易讀，同時(shí)也符合西門子程序設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)化編程的思想。

3.2 控制程序舉例

3.2.1基本塊功能舉例

3.3.2加熱溫度控制功能舉例

傳感器有效監(jiān)測(cè)溫度范圍為-20℃-200℃。

程序使用溫度和閥控制功能進(jìn)行溫度控制。程序變量中，參數(shù)有：“蒸汽閥開度”“罐內(nèi)重量”“溫度設(shè)定值”“溫度實(shí)際值”。當(dāng)溫度為設(shè)定值SP-實(shí)際值PV > 4時(shí)，打開閥門（如果直接加熱到設(shè)定值，溫度會(huì)沖高，因此加熱接近設(shè)定值時(shí)就停止加熱），如果罐中的料液重量少于30公斤，把SP清零（沒有料液加熱可能會(huì)損壞罐體）。

4 結(jié)論

作為糖香料控制系統(tǒng)中的一部分，本系統(tǒng)選定基于西門子PLC，設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，完成了系統(tǒng)選型，程序設(shè)計(jì)等一系列的工作。經(jīng)實(shí)際調(diào)試與試生產(chǎn)，本系統(tǒng)基本達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。

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