S7-200 PLC在壓濾機中的應用

徐韻霽 楊 全

（1、杭州師范大學錢江學院計算機科學與技術專業，浙江 杭州 310000 2、浙江省機電設計研究院有限公司，浙江 杭州 310002）

0 引言

目前，國外研制的壓濾機歷史較久，種類較多，不同型號的壓濾機有各自的結構和適用條件。隨著粘、細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選礦環境保護的要求越來越嚴格，壓濾設備的研制及發展變得日益重要。采用PLC控制的壓濾機具有性能穩定、人機界面友好、維護方便、效率高等特點。在壓濾機上應用PLC進行自動化控制后能實現壓濾壓緊、進料、過濾、壓榨、洗滌、拉板等工序的自動操作，可以通過計算機聯網，實現遠程操作，也可以通過觸摸屏實現當地人機界面。大大減少人工成本和大大降低危險系數，能進行大負荷壓濾，安全高效生產，使商家利益最大化。

1 方案設計

整個設計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，然后再進行分別配置。

圖1 總體框架搭建

2 硬件設計

2.1 可編程控制器的選擇

S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現復雜控制功能。在壓濾機上的應用不需要很多的模擬量，工程量也不大，所以我選用性價比較高的西門子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。由于現場是根據行程開光反饋經行順序控制與本設計模擬演示時的條件不符，所以本設計中的順序控制由距離控制。

3 總體軟件方案

系統的控制主要分為兩個模式：手動控制和自動控制。其中手動控制主要實現的是單獨控制壓緊，進料，回程，拉板的分布動作。系統默認的控制模式為手動控制，當切換為自動控制，系統跳過手動控制程序轉而執行自動控制程序。

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，讀取和寫入數據。當您將程序下載至PLC并將PLC放置在RUN（運行）模式時，PLC的中央處理器（CPU）按下列順序執行程序：S7-200讀取輸入狀態；存儲在S7-200中的程序使用這些輸入評估（或執行）控制邏輯；當程序經過評估，S7-200將程序邏輯結果存儲在稱作進程圖像輸出寄存器的輸出內存區中；在程序結束時，S7-200將數據從進程圖像輸出寄存器寫入至域輸出；重復任務循環。S7-200反復執行一系列任務。該循環執行任務被稱作掃描循環。如圖2所示，S7-200在掃描循環過程中執行大多數或全部下列任務：讀取輸入：S7-200將實際輸入狀態復制至進程圖像輸入寄存器；在程序中執行控制邏輯：S7-200執行程序的指令，并將數值存儲在不同的內存區；處理所有通訊請求：S7-200執行點至點或網絡通訊要求的所有任務；執行CPU自測試診斷程序：S7-200保證固件、程序內存和所有擴充模塊均正常作業；向輸出寫入：存儲在進程圖像輸出寄存器中的數值被寫入實際輸出。

圖2 主程序流程圖

3.2 基于觸摸屏的組態與腳本編寫

要在GP-2500觸摸屏上建立組態與編程要用到它專門的人機界面編程軟件ProPB3 C-Package。人機界面主題要顯示3個界面：歡迎畫面，操作畫面和工藝流程畫面。歡迎畫面，要求：時間顯示，突出主題，界面友好，其他畫面的切換按鈕。控制畫面，要求：能通過觸摸屏全盤控制壓濾機工作，顯示時間，能設置進料時間，能切換至歡迎畫面和工藝流程畫面，可以復位觸摸屏以初始化程序。工藝流程畫面，要求：能模擬、監控、控制壓濾機現場工作狀態，顯示時間，能設置進料時間，能切換至歡迎畫面和工藝流程畫面，可以復位觸摸屏以初始化程序。

4 通信模塊搭建

將計算機(PC)、觸摸屏P(GP)、可編程控制器(PLC)、壓濾機聯系起來。PC與PLC之間用RS-232串口連接通信，PC與GP之間用網線連接并通信，GP與PLC之間用PLC連接電纜連接進行通信。把編程電纜插到每個PLC，對每個PLC設置指定的地址和設置統一的波特率。搜索到PLC地址后，設置好當前PLC地址。然后修改系統塊中的PL端口，按照預設的地址進行修改。最后下載系統塊，把PLC相應端口設置為預設的地址。

4.1 PLC與PC的通信

PLC與PC的通信采用了PPI協議與Modbu協議。PPI協議是西門子內部協議，不公開。PPI協議是專門為S7-200開發的通信協議。S7-200 CP的通信口支持PPI通信協議，S7-200的一些通信模塊也支持PPI協議。Modbus協議是標準協議，公開。ModBus可以應用在支持ModBus協議的PL和PLC之間，PLC和個人計算機之間，計算機和計算機之間，遠程PLC和計算機之間以及遠程計算機之間。

4.2 觸摸屏與PC的通信

觸摸屏與PC的通信采用了以太網協議，該協議是西門子內部協議，不公開。通過以太網擴展模塊或互聯網擴展模塊，S7-200將能支持TCP/IP以太網通訊。

4.3 觸摸屏與PLC的通信

觸摸屏與PLC的通信通過觸摸屏串行口進行通信。在觸摸屏中配置與PLC通訊有關的設置一下串行口設置必須與PLC相匹配。在觸摸屏操作界面主要有以下選項需要設置:通訊速率（com munication rate）數據長度（data length）停止位（stop bit）控制（control）通訊格式（communica tion）

5 總結

本設計方案達到了任務書的要求，完成了下列研究工作：a.方案設計：對壓濾機的工藝進行了詳細分析并確定了控制方案，采用了S7－200PL和觸摸屏為壓濾機的控制監控系統。b.硬件設計分析壓濾設備的工藝要求，搭建了控制系統的總體硬件組成結構，完成了S7－200PLC和觸摸屏的地址分配。c.軟件編制：設計了壓濾機手動/自動控制流程框圖。采用STEP7編寫了壓濾機的手動、自動控制程序，包括壓濾機壓緊、進料、回程、拉板等子程序。在觸摸屏軟件中搭建了組態，編寫了動態D腳本；d.實現通訊調試：建立了PC、PLC和觸摸屏之間的通訊聯系，將編寫好的程序下載到PL和觸摸屏中，對PLC與觸摸屏進行了聯機調試，實現了PLC和觸摸屏同步監控壓濾機運行的模擬畫面。通過調試、試運行表明：采用PLC和觸摸屏實現壓濾機的控制，提高了壓濾機的工作效率，還可以使用觸摸屏實現對壓慮機的遠程控制，大大減少人工成本和大大降低危險系數，能進行大負荷壓濾，安全高效生產。

[1]廖常出.PLC編程及應用[M].北京機械工業出版社，2007：85-120，121-181.

[2]李長久.PLC原理及應用[M].北京機械工業出版社，2006：102-105.

[3]宣練中.可編程序控制器及其應用[M].北京機械工業出版社，1993：62-97.

[4]陳湘輝，任曉珠.S7-200 PLC在板框壓濾機上的應用[J].可編程控制器與工廠自動化雜志，2008.