西门子十堰PLC模块总代理

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族能为强大的 PLC。它可以成功实现全集成自动化 (TIA) 解决方案。S7-400 是一个用于制造业和过程工业系统解决方案的自动化平台，其主要特点是具有模块化的结构并拥有性能储备。

S7-400

中端到**性能范围内功能强大的 PLC

可满足要求较为苛刻的任务的解决方案

全面的模块和各种性能等级 CPU 可针对具体自动化任务进行良好调整

可实现分布式结构，适用十分灵活

连接方便

优通信和联网功能

操作方便，设计简单，不含风扇

任务增加时可顺利扩展

多重计算：
多个 CPU 在一个 S7-400 *控制器中同时运行。
多重计算功能可对 S7-400 的总体性能进行分配。例如，可将复杂的技术任务（如开环控制、计算或通信）进行拆分并分配给不同的 CPU。可以为每个 CPU 分配自己的 I/O。

模块化：
通过功能强大的 S7-400 背板总线和可直接连接到 CPU 的通信接口，可实现许多大量通信线路的**操作。例如，这样可以拥有一条用于 HMI 和编程任务的通信线路、一条用于**等距运动控制组件的通信线路和一条“正常”I/O **总线。另外，还可以实现额外需要的与 MES/ERP 系统或 Internet 的连接。

工程组态和诊断：
结合使用 SIMATIC 工程组态工具，可较为地对 S7-400 进行组态和编程，尤其对于采用**工程组件的广泛自动化任务。为此，可以使用**语言（如 SCL）以及用于顺序控制、状态图和工艺图的图形化组态工具

PLC以其显著的优点而广泛用于工业控制，其实际应用涉及的问题很多，本文只是就其现场安装和维护问题提出了一些注意事项，供从事PLC设计及应用人员参考。 

 

 

        1、PLC的安装

 

　　PLC适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。控制PLC的工作环境，可以有效地提高它的工作效率和寿命。在安装PLC时，要避开下列场所：

 

   （1）环境温度超过0 ~ 50℃的范围

 

   （2）相对湿度超过85%或者存在露水凝聚（由温度突变或其他因素所引起的）；

 

   （3）太阳光直接照射；

 

   （4）有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等；

 

   （5）有打量铁屑及灰尘；

 

   （6）频繁或连续的振动，振动频率为10 ~ 55Hz、幅度为0.5mm（峰-峰）；

 

   （7）超过10g（重力加速度）的冲击。

 

　　小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法，一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸；另一种是DIN（德国共和标准）轨道固定。DIN轨道配套使用的安装夹板，左右各一对。在轨道上，先装好左右夹板，装上PLC，然后拧紧螺钉。为了使控制系统工作可靠性，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。如果周围环境超过55C，要安装电风扇，强迫通风。

 

　　为了避免其他外围设备的电干扰，可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。

 

　　当可编程控制器垂直安装时，要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部，造成印刷电路板短路，使其不能正常工作甚至损坏。

 

       2、电源接线

 

　　PLC供电电源为50Hz、220V±10%的交流电。

 

　　FX系列可编程控制器有直流24V输出接线端。该接线端可为输入传感（如光电开关或接近开关）提供直流24V电源。

 

　　如果电源发生故障，中断时间少于10ms，PLC工作不受影响。若电源中断超过10ms或电源下降超过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开。当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。

 

　　对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。如果电源干扰特别严重，可以安装一个变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。

 

         3、接地

 

　　良好的接地是保证PLC可*工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相接，基本单元接地。如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给可编程控制器接上专用地线，接地点应与动力设备（如电机）的接地点分开。若达不到这种要求，也必须做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能接近PLC。

 

        4、直流24V接线端

 

　　使用无源触点的输入器件时，PLC内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。

 

PLC上的24V接线端子，还可以向外部传感器（如接近开关或光电开关）提供电流。24V端子作传感器电源时，COM端子是直流24V地端。如果采用扩展船员，则应将基本单元和扩展单元的24V端连接起来。另外，任何外部电源不能接到这个端子。

 

　　如果发生过载现象，电压将自动跌落，该点输入对可编程控制器不起作用。

 

　　每种型号的PLC的输入点数量是有规定的。对每一个尚未使用的输入点，它不耗电，因此在这种情况下，24V电源端子向外供电流的能力可以增加。

 

　　FX系列PLC的空位端子，在任何情况下都不能使用。

 

        5、输入接线

 

　　PLC一般接受行程开关、限位开关等输入的开关量信号。输入接线端子是PLC与外部传感器负载转换信号的端口。输入接线，一般指外部传感器与输入端口的接线。

 

　　输入器件可以是任何无源的触点或集电极开路的NPN管。输入器件接通时，输入端接通，输入线路闭合，同时输入指示的发光二极管亮。

 

　　输入端的一次电路与二次电路之间，采用光电耦合隔离。二次电路带RC滤波器，以防止由于输入触点抖动或从输入线路串入的电噪声引起PLC误动作。

 

　　若在输入触点电路串联二极管，在串联二极管上的电压应小于4V。若使用带发光二极管的舌簧开关，串联二极管的数目不能超过两只。

 

　　另外，输入接线还应特别注意以下几点：

 

   （1）输入接线一般不要超过30m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。

 

   （2）输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。

 

   （3）可编程控制器所能接受的脉冲信号的宽度，应大于扫描周期的时间。

 

         6、输出接线

 

   （1）可编程控制器有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出3种形式。

 

   （2）输出端接线分为独立输出和公共输出。当PLC的输出继电器或晶闸管动作时，同一号码的两个输出端接通。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。

 

   （3）由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板，因此，应用熔丝保护输出元件。

 

 

    （4）采用继电器输出时，承受的电感性负载大小影响到继电器的工作寿命，因此继电器工作寿命要求长。

 

   （5）PLC的输出负载可能产生噪声干扰，因此要采取措施加以控制。

 

　　此外，对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑之外，还应设计外部紧急停车电路，使得可编程控制器发生故障时，能将引起伤害的负载电源切断。交流输出线和直流输出线不要用同一本电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。

1  引言
在白砂糖的生产过程中,分蜜环节作为白糖生产的后一道工序,它对白糖的质量起到非常重要的作用。分蜜的过程是一种复杂的工艺流程。分蜜的质量受多种因素的影响,主要影响因素有分蜜机、分蜜的时间控制。因此,分蜜机在整个制糖过程中起到至关重要的作用。目前,一些大型制糖企业设备比较先进,但是一些中小糖厂由于资金短缺的原因,其分蜜机器设备比较落后,大多采用继电器触点控制,分蜜机控制装置中大多采用多极交流电动机进行调整,这种调速是有级的,在速度转换时有较大的冲击,不但影响电网的电压稳定,同时还对糖厂设备造成很大的冲击力。这些设备容易老化、寿命短、可靠性差,而且大多采用手动操作,受操作员的经验、熟练程度等因素影响。所以,要提高这些糖厂白糖的质量,改进分蜜机控制系统成为急需解决的问题。针对以上情况,本文结合可编程控制器PLC、触摸屏以及变频器设计了一种全自动的糖厂分蜜机控制系统,实现交流无级调速[2]。
2  分蜜机控制系统组成
分蜜机控制系统由可编程控制器、触摸屏、变频器等组成,如图1所示。德国西门子S7-200属于小型可编程控制器,其功能强大、性能价格比高、应用范围广泛,在国内具有较高的市场占有率。本系统采用S7-200的CPU226型号,它有24个数字输入点,14个数字输出点,能满足分蜜机所需的开关量。变频器选用西门子的多功能标准变频器MM440,西门子MM440变频器三相380输入,0.37KW,采用高性能的矢量控制技术,提速高转矩输出和良好的动态特性,同时具备超强的过载能力,能很好的满足糖厂分蜜时电动机控制要求。触摸屏选用西门子多功能面板MP277,具有全集成自动化,可用于糖厂复杂工作环境,开放性,易于扩展等特点,它主要用来实现各种开关量输入、时间参数的设置以及每道工序状态的显示[2][3]。

 

3  PLC控制系统程序设计
3.1  分蜜的控制流程
离心机分蜜的流程如图2所示,启动分蜜离心机后,待其达到一定转速,通过控制电磁阀打开进料闸门,糖膏开始进入离心机,由进料检测仪自动检测离心机中糖膏的厚道,当进料达到设定的厚度时,控制系统通过电磁阀关闭进料闸门,停止进料。然后进行排蜜、水洗、气洗、刹车、卸糖等步骤。

 

 

3.2  PLC程序控制框图

 

根据制糖工艺流程要求,分蜜过程中每一步对离心机的转速、运转的时间都有严格限制。
系统启动后,先完成初始化的设置,检查落罩是否到位以及刹车是否在松开状态。这些准备好后,离心机启动并加速,同时进行洗网操作,当转速达到180转/分时,开始装料;由物料厚度检测仪检测糖膏的厚度,到达指定厚度后,关闭进料闸门;离心机加速,当转速加速到700转/分时,停止加速,打水14秒;离心机继续加速,转速达到1200转/分时,离心机进行高速分离;25秒后,对离心机进行气洗15秒,离心机减速,转速减到60转/分时,升落罩、卸糖。

 

4  分蜜机变频调速控制电路以及参数设置
4.1  变频器与PLC接线图

分蜜机控制系统变频器与PLC接线图如图4所示,MM440实现4级离心机的调速,PLC的输出端子Q0.1、Q0.2、Q0.3分别连接变频器MM440的3个数字输入端口DIN1~DIN3。频率的选择是由PLC的Q0.1~ Q0.3输出确定的。4段固定频率控制状态如表1所示[1] [3]。
4.2  变频器参数设置

 

根据分蜜工艺要求,离心机的电机采用四级速度控制,其参数可以通过变频器面板进行手工设置,可以实时修改,增加了控制的方便性。其变频器4段固定频率控制状态如表1所示[4]。
5  触摸屏的监控界面设计

触摸屏选用西门子多功能面板MP277,它通过RS-232直接与PLC或者主机进行连接。触摸屏的监控界面设计框图如图5所示。系统启动后,触摸屏先进入开机界面,显示一个带进度条的LOGO画面。当初始化完成后,进入到主菜单界面,用户在该界面可以进入相应的子界面,如:运行状态显示、参数设置、报警查询。进入运行状态显示界面后,可以通过界面监控分蜜机的运行状态,它实时显示当前分离状态、电机的转速以及延时的时间。当系统出现异常时,能记录报警的类型和时间,用户可以通过报警查询界面查询历史报警情况。在参数设置界面中,为了保证系统的安全性,设置参数时,必须先输入用户名和密码,才能对相应参数进行修改。
6  分蜜机控制系统的应用
本文设计的分蜜机控制系统在广西糖厂得以广泛应用,其中在钦州大寺糖厂的一条生产线采用本文设计的分蜜机控制系统,另外一条生产线使用的是旧分蜜机控制系统,经过2010/2011两个榨季运行结果对比表明:
(1) 系统稳定可靠。本系统在高温、湿度大、电压异常波动的恶劣环境下,连续工作,没有出现任何故障。而原有的分蜜机控制系统因故障多次停机。
(2) 白砂糖产量提高。原有的分蜜机控制系统,进料量是通过目测法,这样不能保证每次离心机内糖膏量达到值。量少会使分蜜机低负荷,量多又不能完全分离。而本分蜜机控制系统内采用进料检测装置,能保证每次分离的糖膏为值。另外原有的分蜜机水洗和气洗时间采用人工计时,这样很难保证控制精度,而本分蜜机采用PLC内部定时器定时,就有效解决人为误差问题。
(3) 操作简单、维护方便。本文设计的分蜜机控制系统自动化程度高,系统运转后,基本可以做到现场无人操作,只需在监控室监视系统运行状态即可。而原有的分蜜机控制系统需要工人24小时现场操作,增加了工人的劳动强度,出现疲劳情况下的误操作,导致产生了许多安全事故。另外本分蜜机控制系统集成度高,所以在开榨或停榨期间维护都较简单。
7  结束语
采用基于PLC、变频器以及触摸屏的糖厂分蜜机控制系统,经过在糖厂多年的使用情况表明,该控制系统具有自动化程度高、操作简单、运行稳定可靠、能耗低、维修方便等特点。其生产的白砂糖质量高,也节约了很多人力成本,提高了工人的工作效率。