基于人機(jī)界面及S7-200的壓濾機(jī)控制器設(shè)計(jì)

田靜

（三川德青工程機(jī)械有限公司，湖北 宜昌 443005）

基于人機(jī)界面及S7-200的壓濾機(jī)控制器設(shè)計(jì)

田靜

（三川德青工程機(jī)械有限公司，湖北 宜昌 443005）

壓濾機(jī)是一種常用的固液分離設(shè)備。壓濾機(jī)的工作過程涉及到電動(dòng)機(jī)、電磁閥、變頻器等多個(gè)設(shè)備，其工作過程細(xì)分為多個(gè)小流程，此設(shè)計(jì)中采用S7-200 PLC可編程控制器，通過地址的分配，硬件的組態(tài)，軟件的設(shè)計(jì)來控制多個(gè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)工作的手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。本設(shè)計(jì)PLC軟件編程采用順序控制繼電器來實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)工作的自動(dòng)控制。配備真彩人機(jī)界面，設(shè)計(jì)不同畫面，分配相應(yīng)地址，硬件上與S7-200 PLC通訊，可以查看各個(gè)設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)及工作進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控。

壓濾機(jī)；S7-200 PLC；人機(jī)界面；控制

0 引言

根據(jù)相關(guān)報(bào)道，我國(guó)濕污泥的生產(chǎn)量約為3 000萬(wàn)噸。我國(guó)污水處理廠產(chǎn)生的污泥，有80%沒有得到妥善處理，污泥隨意堆放造成環(huán)境污染及二次污染的問題已相當(dāng)嚴(yán)重，而近幾年國(guó)家環(huán)保法的嚴(yán)格執(zhí)行，使得污泥處理問題變得越來越緊迫，這將有望拉動(dòng)壓濾機(jī)行業(yè)快速發(fā)展。壓濾機(jī)是一種固液分離設(shè)備，通過機(jī)械、液壓及電氣部分的相互配合，可以很好實(shí)現(xiàn)液體與固體的分離功能，而采用S7-200 PLC控制壓濾機(jī)具有效率高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，配備人機(jī)界面更是可以實(shí)現(xiàn)工作過程的時(shí)時(shí)監(jiān)控。S7-200 PLC控制器可以使壓濾機(jī)工序自動(dòng)完成，減輕人工成本、降低危險(xiǎn)系數(shù)，其優(yōu)點(diǎn)對(duì)于商家和客戶具有吸引力。

1 工作原理

壓濾機(jī)的工作原理具體如下：泥漿經(jīng)過前期處理，進(jìn)入待壓濾漿桶，將濾板壓緊，再由泥漿泵將待壓泥漿桶中的泥漿送至濾板間的密閉腔室，泥漿中的固體顆粒被濾布攔截并逐漸富集形成濾餅，濾液透過濾布流入收集箱。泥漿泵送泥漿過程中濾餅逐漸增厚，壓力逐漸增大，泥漿泵送泥漿流量逐漸減小。當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值、流出水量極少時(shí)，說明濾餅形成，再由空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣對(duì)濾餅進(jìn)行隔膜壓榨，進(jìn)一步擠出腔室內(nèi)的水分，然后經(jīng)排氣、卸荷、卸料完成一個(gè)壓濾流程。

對(duì)于每一步流程都需要電機(jī)、電磁閥門及機(jī)械部分的相互配合，并按一定順序來完成各個(gè)動(dòng)作，故采用S7-200 PLC及小型繼電器來控制各個(gè)設(shè)備，在相應(yīng)時(shí)刻發(fā)出對(duì)應(yīng)指令，配合真彩人機(jī)界面的使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)工作流程的自動(dòng)控制及實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 人機(jī)界面

本設(shè)計(jì)采用臺(tái)達(dá)DOP-B05S100真彩人機(jī)界面。本款5.6寸人機(jī)界面價(jià)格便宜，其可提供多樣化的通訊端口方便于與各種的設(shè)備通信，觸碰式面板可讓操作者方便的進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，并可呈現(xiàn)給操作者各個(gè)設(shè)備的各項(xiàng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。從設(shè)計(jì)的性價(jià)比來看，選擇臺(tái)達(dá)5.6寸是最合理的選擇。

2.2 可編程控制器PLC

根據(jù)整個(gè)項(xiàng)目的綜合情況，確定需要的I點(diǎn)和Q點(diǎn)，經(jīng)過計(jì)算選擇西門子S7-200系列的CPU226，含24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)輸出，允許最大擴(kuò)展I/O模塊為7個(gè)，100～230 V AC電源，輸入點(diǎn)電源為DC 24 V ，繼電器輸出，2個(gè)R S-485接口。壓濾機(jī)本體包含多個(gè)電磁閥及多個(gè)電動(dòng)機(jī)，故選擇此款PLC是性價(jià)比非常高。

3 軟件方案

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要有兩種控制模式，機(jī)旁模式和遠(yuǎn)程模式。機(jī)旁模式主要以電控柜按鈕操作為主，而遠(yuǎn)程模式主要以人機(jī)界面操作為主。機(jī)旁模式下，選擇手動(dòng)方式，參照流程圖完成單個(gè)流程。單個(gè)流程運(yùn)行中，將手動(dòng)方式切換到自動(dòng)方式，程序便可完成整個(gè)流程的自動(dòng)控制，或者將操作方式選擇為自動(dòng)，通過“流程啟動(dòng)”按鈕來完成整個(gè)流程的自動(dòng)控制。遠(yuǎn)程模式下人機(jī)界面主要以狀態(tài)顯示為主，包括各個(gè)設(shè)備狀態(tài)顯示、時(shí)間顯示、報(bào)警界面及故障復(fù)位功能。

3.1 S7-200 PLC編程軟件的應(yīng)用

西門子S7-200系列PLC編程軟件采用V4.0 STEP7 MicroWIN SP6版本。PLC是采用“順序循環(huán)，不斷掃描”的方式進(jìn)行工作，每一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。

對(duì)于本系統(tǒng)，采用順序控制繼電器來控制每一個(gè)流程，每一個(gè)流程執(zhí)行與否都需要判斷其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)移指令SCR T是否滿足條件。如滿足條件即轉(zhuǎn)移到該順序控制繼電器，然后從該順序控制繼電器SCR開始執(zhí)行到SCR E結(jié)束，若SCR T滿足相應(yīng)條件，則轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的下一步，如此按順序執(zhí)行所有的流程。通過PLC啟動(dòng)相應(yīng)機(jī)械設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)自動(dòng)化控制。

對(duì)于手動(dòng)控制，在電控柜面板上操作相應(yīng)流程的按鈕，將控制信號(hào)直接輸入CPU啟動(dòng)對(duì)應(yīng)流程，再由CPU啟動(dòng)相應(yīng)的設(shè)備，即可完成操作。在電腦上編寫好相應(yīng)控制程序，通過編程電纜采用PPI通信協(xié)議，將程序下載到CPU調(diào)試至預(yù)期的效果。

3.2 人機(jī)界面編程

人機(jī)界面編程軟件采用Dopsoft 2.00.05版本，編輯的畫面有主畫面、報(bào)警畫面、參數(shù)畫面等。其中主畫面有切換到其它畫面按鈕，狀態(tài)顯示燈。報(bào)警畫面有設(shè)備狀態(tài)顯示燈，故障復(fù)位按鈕。參數(shù)畫面包含了取板、拉板時(shí)間的設(shè)置等。還配置了其它過程選擇畫面，便于操作者實(shí)時(shí)查看各個(gè)工作過程及狀態(tài)。人機(jī)界面利用自帶的串口，采用R S485通信方式，與PLC上的通信口進(jìn)行通信，連接可靠、穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。

4 總結(jié)

本系統(tǒng)采用了S7-200 PLC可編程控制器與人機(jī)界面，通過軟件的設(shè)計(jì)與硬件的配合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓濾機(jī)的自動(dòng)控制、手動(dòng)控制，而使用人機(jī)界面，與PLC通信讓各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)可實(shí)時(shí)查看，實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控。此設(shè)計(jì)使得壓濾機(jī)工作自動(dòng)化程度高，工作效率高，安全性能高，人工成本降低。

[1]孫承志.西門子S7-200/300/400 PLC基礎(chǔ)與應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.1.

[2]嚴(yán)盈富.西門子S7-200 PLC入門[M].北京：人民郵電出版社，2007.6.

[3]徐韻雯，楊全.S7-200 PLC在壓濾機(jī)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品雜志，2010.

TM 571.61

A

1671-0711（2016）10（上）-0099-02