基于西门子S7—300PLC自动上梗电控系统的设计(2)

　　3.3 电气控制系统的设计安装

　　3.3.1 控制系统的配置。本控制系统由以下几个部分组成：（1）主站PLC。由于系统的控制规模不大，选用西门子公司的S7-300PLC，该系列PLC是西门子公司的主流产品，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造中的应用。S7-300PLC基于模块化、无风扇结构设计，采用DIN标准导轨安装，配置灵活、安装简单、维护容易、扩展方便，各种模块可以进行广泛的组合和扩展。S7-300PLC用背板总线将除电源模块之外的模块连接起来。背板总线集成在模块上，模块通过总线连接器相连，每个模块都有一个总线连接器，后者插在各模块的背后。安装时先将总线连接器插在CPU模块上，并固定在导轨上，然后依次装入各个模块。（2）分布式I/O。选用模块化的ET200S从站，带DP接口模块。ET200S模块是分布式的I/O系统，特别适用于需要电动机启动器和安装装置的开关柜，一个站最多可连接64个子模块，输入和输出最大均为128字节，I/O模块能以任何方式组合，最高数据传输率可达到12Mbt/s。（3）采用Profibus-DP现场总线。Profibus是一种国际化的开放式现场总线标准，亦称RS-485总线段，在一个总线段上最多可连接32个子站。该总线主要用于现场级的高速数据传输，在这一级，控制器PLC通过高速串行线同分散的现场设备如I/O、传感器交换数据。由于Profibus是一种成熟的总线技术，目前世界上许多自动化技术厂家都为它们生产提供Profibus接口。（4）变频器。选用丹弗斯VLT2800变频器，带Profibus-DP总线接口。（5）传动设备。异步电动机及减速箱。（6）主要I/O设备。电磁阀、开关按钮、指示灯、传感器等。（7）人机界面。采用西门子公司的MP377触摸屏，PLC通过MPI电缆与其相连。人机界面划分为两个区域，一个为画面显示区域，另外一个为操作区域。其中画面显示区域由多个不同层的画面窗口叠加而成，操作区则由多个按钮组成。

　　3.3.2 硬件安装。在上梗生产现场安装两个电控柜，一个用于安装PLC、输入、输出模块、现场操作人机界面、电源开关、变频器、急停开关等；另一个用于安装控制现场各电机的馈电器及本地开关。馈电器控制不需要调速的电机，变频器控制需要调速的电机。

　　3.3.3 硬件组态。在硬件中组态电源、CPU、输入、输出模块、变频器、ET200S子站，CPU通过Profibus-DP总线与变频器、子站进行通信（见图1）。

　　图1 硬件组态示意图

　　3.3.4 通过PLC实现远程自动控制。由于上梗机与洗梗地点相距100m，主要靠两地操作人员巡查联系，当洗梗工序发现喂料机料满时，通知上梗工序停止上梗，上梗工序接到信息后才停止上梗，此间的时间间隔易出现上梗量过多，造成风送烟梗堵塞管道内。为此，我们结合两工序设备现状，通过对光电控制开关的应用，以西门子S7-300PLC实现对风送烟梗根据洗梗工序所需物料量的多少自动停止和启动。在洗梗工序喂料机上安装上下两个光电开关，当喂料机内物料达到一定量，同时遮挡着两个光电开关时，喂料机将料满信号传送至上梗工序，使风送烟梗自动停止进料；当洗梗工序喂料机内物料量减少至下光电开关位置时，光电开关将料空信号传送至上梗工序，使上梗设备自动启动，开始风送烟梗，自动控制示意图见图2：

　　图2 上梗自动控制示意图

　　3.3.5 控制程序编写。在PLC中编写控制设备运行程序块，程序块包含有基本组织块OB1、设备运行块FC1、网络诊断块FC2、报警信息块FC3及变频器数据块DB1，具备自动、手动和联机功能。

　　3.3.6 设计设备运行画面及网络诊断画面，便于现场操工观察设备运行状态、操作及参数设置。发生故障时在人机界面上显示报警信息，便于维修人员快速排除故障。

　　4 应用效果

　　自动上梗机系统使用后，上梗堵料次数由4次/月下降至1次/月；小停机时间由65分钟/月降至5分钟/月；切梗丝后水分标准偏差由0.35降至0.26；切梗丝厚度标准偏差由0.047降至0.033，保障了梗流量连续、均匀、稳定、受控，同时现场操作人员的劳动强度也得到大幅度降低。

　　参考文献

　　[1] 吴宗泽.机械设计实用手册[M].北京：化学工业出版社，2005.

　　[2] 刘美俊.西门子S7-300/400PLC应用案例解析[M].北京：电子工业出版社，2009.

　　[3] 郑风翼，张继研.图解西门子S7-300/400系列PLC入门[M].北京：电子工业出版社，2009.