西門子代理商S7-200PLC模塊應(yīng)用

時間：2020-01-05作者：上海湘控自動化設(shè)備有限公司瀏覽：252

西門子代理商S7-200PLC模塊應(yīng)

S7-200在玻璃行業(yè)平鋼化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要： 一個由西門子S7-200PLC,以PPI和自由口形式組網(wǎng)通訊，與人機界面相聯(lián)，組成一個功能完善的低成本控制系統(tǒng)，完成對平鋼化全部工藝的**控制。重點介紹工藝背景，系統(tǒng)選型思路及架構(gòu)，硬件配置和軟件編程要點，實施過程中有關(guān)通訊問題和解決，改造后**效果及完成后的體會。

煙臺美較玻璃現(xiàn)在為一中型玻璃加工企業(yè)，以生產(chǎn)中空玻璃，玻璃加工為主，于2006年5月正式新上一套平板玻璃鋼化生產(chǎn)線。其重要性，不僅在很大程度上，滿足了市場的急需，同時也決定了全廠的生產(chǎn)水平和效益。該設(shè)備整體近30M長,連續(xù)不斷生產(chǎn)，除了需要有制造精良機械部分外，自動控制的優(yōu)劣是其性能和可靠性的關(guān)鍵部分。洛陽西菱自動化設(shè)備有限公司長期從事化工自動化開發(fā)研究和系統(tǒng)集成的公司，承接該項目后，在充分了解該平板玻璃制造工藝的控制全過程和廠方的需要，精心設(shè)計了包括由10.4”液晶人機界面，S7-200PLC控制系統(tǒng)和多臺SRR加熱控制柜組成的集中式控制系統(tǒng)。經(jīng)安裝和調(diào)試，實施投產(chǎn)，經(jīng)過半年多的實際運行，為企業(yè)創(chuàng)建了巨大的效益。

平板玻璃鋼化工藝一般采用優(yōu)質(zhì)玻璃為原料，以平鋼化生產(chǎn)線為主要生產(chǎn)設(shè)備。該生產(chǎn)線約寬2.5M,長25M，依次分布為上片臺，加熱段，風(fēng)柵冷卻段，下片臺，各工段均有不同材質(zhì)的輥子運送玻璃。輔助設(shè)備有鼓風(fēng)機，風(fēng)道，控制柜等。其生產(chǎn)過程分成上片，自動往復(fù)加熱，往復(fù)急冷，往復(fù)吹風(fēng)，取片五個工藝階段。開車前逐步使加熱段呈矩陣分布的上下電爐升溫至650℃，做好生產(chǎn)準(zhǔn)備。在一定的時間段，人工將原料片玻璃在上片臺排放好位置，至前爐門前光電開關(guān)止。當(dāng)確認(rèn)可以進(jìn)爐時，啟動按鈕，前爐門打開，放片段和加熱段按進(jìn)爐速度同步前進(jìn)。爐前光電開關(guān)與編碼器配合，開始測量玻璃長度，同時加熱時間計時開始。當(dāng)玻璃到進(jìn)爐距離減速到位，管前爐門并放片停止。加熱主傳動按加熱往復(fù)速度，爐內(nèi)有效距離，反向行進(jìn)，如此形成往復(fù)擺動。當(dāng)加熱時間剩20秒，啟動冷卻風(fēng)機到高速。一但加熱時間到，打開后爐門，加熱主傳動和風(fēng)柵主傳動按出爐速度同步高速出爐，熾熱的玻璃快速進(jìn)入風(fēng)柵急冷鋼化，同加熱爐動作類似，并按往復(fù)速度擺動，急冷時間到后，冷卻風(fēng)機改低速繼續(xù)擺動。直至冷卻時間到，風(fēng)機減速停，風(fēng)柵轉(zhuǎn)動和取片轉(zhuǎn)動按取片速度同步出柵，鋼化玻璃至后光電開關(guān)處自動停止。生產(chǎn)過程，周而復(fù)始，連續(xù)進(jìn)行。遇到某些工藝情況，對局部階段需要增加或減少**部或底部閥門開閉，改變或跳過一些階段，系統(tǒng)同時具有多種報警。緊急停時有安全位置，運行時有安全連鎖。
綜上所述，平鋼化系統(tǒng)是一個既有大量開關(guān)量和大量SSR溫度調(diào)節(jié)回路（數(shù)量達(dá)30－60個溫度檢測點和調(diào)節(jié)回路），又有多個編碼器和變頻器組成的速度距離測量控制回路，及人機界面和少量儀表模擬量組成的涉及面復(fù)雜的控制系統(tǒng)。它是通過人機界面和現(xiàn)場眾多鍵控，能夠靈活多變，適應(yīng)多種不同鋼化工藝需要的順序控制。畫面要能清楚地顯示主要工藝流程，方便靈活地控制大量參數(shù)。各階段距離和時間，速度，以及不同的玻璃規(guī)格工藝指標(biāo)，要求能在不同情況下靈活調(diào)節(jié)，連續(xù)顯示各時間段，溫度值和玻璃動態(tài)位置。其主要控制對象有三個要點：其一是各階段時間設(shè)置和控制；其二是溫度檢測和調(diào)節(jié)回路；其三是速度測量控制和距離測量控制。由于過程中含有大量的工藝指標(biāo)，運動速度高，如出錯，導(dǎo)致大量的廢品，甚至損害設(shè)備，因此對安全性要求較高，控制必須準(zhǔn)確無誤，較為可靠。設(shè)備整體外觀見下面圖：




較終選定硬件配置如下, 共計S7-200 CPU 1個，各類模塊6個。溫度模塊6個，變頻器5個。

CPU226XP CN     6ES7216-2AD23-0XB8     1個

電源模塊       6EP1 3311-SH02                      3個

DI/O數(shù)字?jǐn)U展模塊6ES7223-1BL22-0XA8      3個

AI/O模擬擴(kuò)展模塊6ES7 2350-KD220XA8      1個

AO數(shù)字?jǐn)U展模塊   6ES7 232-0HB220XA8     2個

M440 2.2KW變頻器 6SE644 2DU222BA1     2個

M440 1.5KW變頻 6SE644 2DU215BA1         1個

M440 3.0KW變頻器 6SE644 2DU230BA1     1個

康沃 220KW變頻器 CVF-G2-4T2200             1個

泓格溫度模塊     I-7018                                   6個

人機界面         MT510TV4                              1個

根據(jù)系統(tǒng)特點，改造前的PLC的選型工作是一件非常關(guān)鍵的事。PLC是**部件，決定系統(tǒng)的功能，適用性，安全可靠性和價位。根據(jù)現(xiàn)有各制造廠方的經(jīng)典作法，上述系統(tǒng)均采用PC+OMRON中型PLC+**電路板＋OMRON變頻器，或是PC+S7300系統(tǒng)＋施奈德變頻器，已有相當(dāng)數(shù)量的工程實例。但本工程是為一家私營企業(yè)配套，價格既不能高，又不能降低控制性能和安全可靠性，這當(dāng)然有相當(dāng)?shù)碾y度。經(jīng)過再三斟酌和周密思考，較終選擇西門子S7-200PLC作控制系統(tǒng)。
本方案是選用S7-200系列 CPU226XP作主控制，溫度控制有大量的DI/DO,增加3塊I/O數(shù)字量模塊。 5臺變頻器用電壓信號作調(diào)速控制，因而選2塊AI/AO模塊。系統(tǒng)需要測速和控制轉(zhuǎn)速，以及距離控制，硬件為編碼器，利用PLC固有的2組A-B高速計數(shù)。由于溫度點實在太多，溫度模塊數(shù)量系統(tǒng)無法容納，另采用泓格串口溫度模塊解決,用自由口通訊。電源用SITOP模塊。
人機界面的選擇，一是流行的做法，由PC機＋組態(tài)軟件＋大屏幕顯示器，效果較佳。其缺點是WINDOWS操作系統(tǒng)的故障，造成系統(tǒng)的不可靠，且成本較貴。另一個方案是使用西門子的人機界面OP270，可靠性較高，組網(wǎng)方便，但成本較貴。人機界面選e-VIEW 10.4”彩色, 經(jīng)濟(jì)實惠，滿足需要。
整個控制系統(tǒng)由4臺控制柜和一個立柱式人機界面操作箱組成。操作箱裝有人機界面，旋紐開關(guān)，信號燈，及蜂鳴器等,相距30M,通過PPI通訊電纜與PLC相聯(lián)。PLC控制柜裝有PLC,模塊, 小型斷路器,開關(guān)電源模塊,繼電器等,是整個系統(tǒng)的控制**。另一臺是傳動控制柜，裝有AOP面板，溫度表、電壓表、控制開關(guān)、信號燈等，柜內(nèi)安裝小型斷路器、接觸器、熱繼電器、開關(guān)電源、變壓器、電磁閥電源、及4個變頻器。中間2個加熱控制柜，裝有大型斷路器開關(guān)，大量SSR模塊，快速熔斷器，異性鋁材散熱器，散熱風(fēng)扇等。硬件品質(zhì)對整體設(shè)備可靠性有重大影響，必須堅持選擇有認(rèn)證的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。選擇有ISO認(rèn)證的廠家通過OEM形式整體制造控制箱，控制柜。只有從整體制造的各個環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，才能打造設(shè)備整體的可靠性。控制設(shè)備整體外觀見圖：堅固而強大：SIMATIC S7- 200微型PLC在實時模式下具有速度快，具有通訊功能和較高的生產(chǎn)力的特點。一致的模塊化設(shè)計促進(jìn)了低性能定制產(chǎn)品的創(chuàng)造和可擴(kuò)展性的解決方案。來自西門子的S7 - 200微型PLC可以被當(dāng)作獨立的微型PLC解決方案或與其他控制器相結(jié)合使用。

化任務(wù)用SIMATIC S7-200Micro PLC
SIMATIC S7-200的應(yīng)用領(lǐng)域從更換繼電器和接觸器一直擴(kuò)展到在單機、網(wǎng)絡(luò)以及分布式配置中較復(fù)雜的自動化任務(wù)。S7-200也越來越多地提供了對以前曾由于經(jīng)濟(jì)原因而開發(fā)的特殊電子設(shè)備的地區(qū)的進(jìn)入。
除了五種不同CPU的全面基本功能，SIMATIC S7-200的模塊化系統(tǒng)技術(shù)還提供了一系列可升級的**擴(kuò)展模塊，以滿足各種需求對功能性的較高要求。

由于其各種與眾不同的特點，S7-200已經(jīng)在**范圍內(nèi)涵蓋各種行業(yè)的應(yīng)用程序中得到了證實：

CPU 221

簡單自動化任務(wù)用的小型CPU－如果您想變更為一個非常經(jīng)濟(jì)地執(zhí)行簡單自動化任務(wù)的有效解決方案，這是較好的小型設(shè)備。還可以在擴(kuò)展的溫度范圍內(nèi)使用。




 

較復(fù)雜任務(wù)用的CPU 222可擴(kuò)展的小型CPU－較復(fù)雜的機器和小型系統(tǒng)解決方案用的能夠勝任的緊湊型封裝。




較高通訊和計算要求用 CPU－為要求速度和特殊通訊能力的復(fù)雜任務(wù)用的高性能 CPU。




簡單驅(qū)動任務(wù)用的 CPU－方便地實施簡單驅(qū)動任務(wù)用的CPU 224版本－有兩個接口，兩個模擬輸入和一個模擬輸出，以及兩個100 kHz脈沖輸出和2個高速200kHz 計數(shù)器。




較大技術(shù)性工作用的高性能CPU－用于具有已擴(kuò)展輸入和輸出以及兩個RS485接口的復(fù)雜的自動化任務(wù)的多功能高性能CPU。


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