工業自動化控制網絡中PLC S7-300應用

【摘 要】工業泵站是調動水利資源不可或缺的一部分，泵站工業化控制網絡的建設凸顯了重要作用。為了更好的對泵站內實施合理有效的維護管理，同時能夠更好的提升泵站工作的效率，盡可能的減少泵站內工作人員工作任務，在工業化自動控制網絡中成功運用了PLC S7-300，并取得了不錯成績。本文主要介紹了泵站自動化控制網絡設計，西門子PLC 37-300控制級硬件設計，基于PLC 37-300軟件設計開發。

【關鍵詞】工業自動化；控制網絡；PLC S7-300

伴隨著我國不斷提升的科技水平和持續增強的綜合經濟實力，在我國大力發展國民經濟建設的時候，水力資源逐漸凸顯出其在國民經濟中的重要作用地位，我國對于建設水力工程也積極投入了大量的人力和物力，同時加強了經濟投資的力度，充分合理的利用水利資源在我國現代化經濟發展中顯得至關重要，工業泵站是調動水利資源不可或缺的一部分，泵站工業化控制網絡的建設凸顯了重要的意義。為了更好的對泵站內實施合理有效的維護管理，同時能夠更好的提升泵站工作的效率，盡可能的減少泵站內工作人員工作任務，工業自動化控制網絡PLC S7-300經過一系列的研究調試工作，當前已經準備正式投入運行，其可靠性能獲得了進一步的檢驗。本文主要介紹了泵站工業自動化控制網絡中PLC S7-300設計研究過程。

１．泵站自動化控制網絡設計

自動化監控泵站工程包含了630KW的四個水泵，另外還包括了與之配套使用的電氣設備，例如變壓器及其設備輔機，冷卻系統等。為了能夠實現自動化控制網絡管理，根據PLC S7-300設計一套綜合控制系統。按照工程具體要求，使用西門子PLC S7-300控制器作為現場控制級。系統PLC采用了分散分布方式的設計方法，也就是一臺PLC對應較為單一的一類任務或是設備。此系統共包含PLC6臺，利用工業以太網進行連接。其中PLC電氣主要發揮長期監測站變、勵磁變以及電氣回路情況的作用，并且監督開關機時投退相應的設備。

2.西門子PLC 37-300控制級硬件設計

S7-300屬于中小型模擬式的PLC，CPU、電源及其它模塊都具有相對的獨立性，利用總線U型在標準西門子S7-300軌道上固定CPU、電源及其它模塊。每一個模塊都具有一個連接總線裝置，后者則是在各個模塊的背后插入。電源模塊總是在最左邊的機架上安裝，CPU模塊緊跟在電源模塊之后。右邊的CPU是具有選擇性的模塊接口，假如僅僅使用導軌主架面而沒有應用支架擴展則不能選擇模塊IM接口。編程S7組態軟件主架硬件導軌時，CPU、電源和模塊接口分別需要在1號槽、2號槽和3號槽的導軌放置，一條導軌總共包含11個號槽；其中4到11號槽都能夠放置除了電源、CPU之外的模塊。模塊CPU是核心控制系統，主要肩負著控制中心的責任，執行并且存儲程序，充分完成實現通信功能，提升總線5V電源。在大量生產中需要利用PLC控制測量連續變化的模擬量。有些屬于非電量，例如壓力、溫度等，有些屬于強電量，例如電壓、電流等。變送器的作用就是將電量或是非電量成功轉變為量程標準的直流電壓與電流。

PLC 37-300是西門子公司設計的可編程微型控制器。它的特點是具有強大的功能、較快的速度、模塊化處理、無排風扇構成、分布易于實現、較強的可擴展性、方便用戶等。主要應用于快速的過程處理或者是有特殊數據處理需求的中小控制規模系統。S7-300可編程控制器主要包含電源、中央單元處理、信號功能模板、處理通訊器等。S7-300可以通過錄入采集模板數字模擬信號，經過CPU實施的邏輯數值運算之后，利用模板輸出驅動器完成自動監控水泵機組?？墒且驗榻^大部分執行器件使用的是交直流220V對電源進行控制，并且具有比較大的驅動電流，造成了輸出數字模塊PLC的帶載能力較低。因此需要增加繼電器來完成電壓之間的轉換。這樣一來，輸出數字將通過開關24V電源、繼電器線圈以及輸出數字模塊組成回路，進而對繼電器開關情況實施控制以便能夠順利展開監控工作。除此之外，PLC也可以實施數據采集利用局域網將其傳送至管理集中操作級，以便能夠按照各個需求充分完成對應的記錄、分析以及顯示、控制等功能。

3.基于PLC 37-300軟件設計開發

3.1開發軟件基本環境和步驟

PLC S7-300設計程序開發程序可以利用STEP7來完成。STEP7是用于編程的專門軟件應用包，同時輔助軟件組態，它是專門針對處理通訊器實施驅動以及提供組態的應用軟件。其基本編程步驟包括：(1)工作站的生成與程序CPU項目；(2)數據輸入選擇的方法是梯形圖錄入法；(3)符號名需指定。也就是說數據存取可以利用絕對地址，也可以利用符號地址。絕對地址是指利用變量編輯對表實施確定，符號地址則是指利用符號編輯表實施確定；(4)S7-300配置模塊結構；(5)CPU配置間通信；(6)程序裝入，也就是下載到CPU；(7)對程序實施調試，STEP7能夠再現提供應用調試程序功能；(8)對CPU程序狀態實施監視。狀態顯示或是變量修改，同時也可以充分顯示循環掃描時間以及寄存器診斷等。

3.2實現程序應用

按照操作設備的具體程序，可以將應用PLC程序分成相應的幾個重要模塊。投入戰備應用模塊，主要功能是開機機組之前總體泵站的前期準備工作，包含高壓合主變側開關，低壓合主變側開關，高壓合勵磁變側開關等相關操作。投入備用主機，其主要功能是做好水泵開機前自身的準備工作，也就是檢測勵磁通訊狀態、水電磁閥的冷卻、檢測油壓等。開機主機，主要發揮了油閘開加的功能，包含了開關合主電機、定子電流實施的檢測等，假如出現較高的電流，則需要退出并且報警。除此之外，還應根據具體情況調整功率檢測因數。運行主機程序，這部分主要是對運行主機狀態實施檢測，出現不正?，F象則需要報警。停機主機程序，包含斷開主機斷路器，水電磁閥的冷卻等。推出備用主機，主要功能是加油閥關斷與防洪門關閉。以上模塊僅與一個調度命令相對應，按照順序進行控制流程。當一個模塊操作符合要求并且執行完畢對應操作之后，同時程序PLC設置一個成功或者是失敗的標志之后，才能執行下一個模塊。

4.結束語

西門子PLC S7-300工業自動化控制網絡設計方案充分滿足了泵站的控制相關要求，因為它充分利用了計算機網絡和PLC的優點。為實施控制系統的全面管理提供了良好的工作界面。利用西門子PLC S7-300充分完成了控制級現場，其特點是相對簡單的PLC功能，比較容易的調試安裝，并且故障產生時比較容易發現，與此同時，因為此系統中PLC一臺出現問題并不會牽連其它的正常工作的PLC，因此此系統具有更高的可靠性及互換設備功能。 [科]

【參考文獻】

［１］王瑞，許曉平.基于PLC的立交橋排水泵站自動控制系統設計[J].機械工程與自動化，2009，(1).

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