基于西門子PLC的糖香料控制系統(tǒng)設(shè)計舉例

劉維韶

摘 要：為積累糖香料調(diào)配系統(tǒng)設(shè)計經(jīng)驗，本文通過在糖香料調(diào)配系統(tǒng)設(shè)計過程中，以西門子PLC為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)的設(shè)計舉例，來說明糖香料調(diào)配系統(tǒng)設(shè)計的一些思路，并舉例說明了一些關(guān)鍵控制程序設(shè)計的思路及結(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)自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的品牌，以其較高的性價比，在國內(nèi)各個行業(yè)中均占有很大的市場份額。本文試圖通過以西門子PLC為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)的設(shè)計舉例，來說明糖香料調(diào)配系統(tǒng)設(shè)計的一些思路。

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實現(xiàn)指令的執(zhí)行時間;最大可到262144的數(shù)字量輸入/輸出和16384個模擬量輸入/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，點數(shù)經(jīng)濟，系統(tǒng)架構(gòu)靈活復(fù)雜，有利于系統(tǒng)設(shè)計的模塊化。分布在每個電控柜內(nèi)和現(xiàn)場機構(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導(dǎo)致CPU停機。

2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

車間控制系統(tǒng)布置為，廠級制造執(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)部交換機為中心，控制器，監(jiān)控計算機及分布式的I/O子站均連接至交換機。

其他智能設(shè)備，如電子秤、閥島、流量計、射頻識別系統(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IE/PB Link最多可以連接64個PROFIBUS DP設(shè)備，每個DP/PA Copule最多可以連接32個PA儀表。

3 PLC程序設(shè)計說明

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：

程序編寫以各個控制功能為單位，編寫相應(yīng)控制塊，如攪拌電機在調(diào)配車間中應(yīng)用較多，因此編寫為一個塊。這些重復(fù)性較高的設(shè)備，其控制過程基本一致。因此編寫為一個塊，重復(fù)調(diào)用，可以減輕程序編寫任務(wù)量，使程序簡明易讀，同時也符合西門子程序設(shè)計的結(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”“溫度實際值”。當(dāng)溫度為設(shè)定值SP-實際值PV > 4時，打開閥門（如果直接加熱到設(shè)定值，溫度會沖高，因此加熱接近設(shè)定值時就停止加熱），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)計等一系列的工作。經(jīng)實際調(diào)試與試生產(chǎn)，本系統(tǒng)基本達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計要求。

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