西门子S7-200PLC在自动称重混料系统中的应用

1、仅供个人参考西门子S7-200PLC在自动称重混料系统中的应用S7-200 PLC/固体混料/EM231/效率1引言制药、食品、农药和化工生产等等都离不开固体混料装置。固体混料比例的精确性和均匀性是产品质量的关键，同样也是产品品质一致性的保障。传统的固体混料装置常采用继电接触器控制，使用硬连接电器多，可靠性差，自动化程度不高1,无论在配料、混料等阶段都存在诸多不确定因素，产品质量无法保证。目前已有许多企业采用PLC对原继电接触器控制系统做改造，大大提高了系统的可靠性和自控程度。改造后的PLC控制系统不仅电路简单，投资少，而且灵活性好，有利于系统在线升级，对产品质量和生产效率提供了很好的保 障。

2、西门子S7-200系列PLC具有许多优点2，如，可靠性高，抗干扰能力强，适于恶劣环境；(2)体积小，功耗低;(3) 编程简单，可在线调试；(4)通信能力强等等。这些优势使得它适用于各行各业、各种场合中的检测及自动化 控制的需要。其强大功能不仅表现在对数字量的灵活控制，利用其扩展模块也可以实现对模拟量的简单控制。本文提岀一种新型的固体混料装置控制系统设计，该方案采用西门子 S7-200PLC+称重模块为系统核心控制器实现固体的混料称重设计，为继电接触器系统改造提供了思路。2系统硬件设计2.1控制系统简介图1是某单位固体混料称重装置。该系统的整个工作过程如下：电磁阀YV1、电磁阀YV2和电磁阀YV

3、3分别负责控制A、B和C 口的进料，起初混料装置为空罐，混料空罐自重200kg，该混料装置一次混料总质量为 500kg(每次混料的最大重量为 600kg)。工作过程：先打开阀YV1,在A 口进料到200kg时，阀YV1关闭；阀YV1关闭同时打开阀 YV2,在B 口进料到 400kg时，阀YV2关闭；阀YV2关闭同时打开阀 YV3,C 口进料到500kg时阀YV3关闭,此时搅拌电动机开始 工作，当搅拌电动机带动叶轮连续搅拌 5分钟后，打开电磁阀YV4,将混料罐内固体全部放岀，完成一次混料称 重控制过程。aOrconI rifc云TV丄壬g3 i自龙称重混斜建老装置史2.2系统控制原理本方案主要是

4、用称重模块将生产现场的质量信号变换成标准信号(420mA直流信号),然后将该信号送入模拟量输入模块EM231的一个模拟输入端，转换成数字信号交给 PLC的CPU处理，实现进出料口电磁阀切换 控制和搅拌电动机工作，控制整个系统自动混料生产。2.3系统硬件组成本系统控制方案是具有理想性价比的控制方案。该系统选择西门子S7-200系列CPU222AC/DC/继电器+模拟量输入模块EM231为主控制器，还包括称重模块一个、电磁阀四个、按钮两个(启动按钮、停止按钮各一个)、搅拌用直流电动机一台等构成。2.4系统硬件设计CPU222AC/DC/继电器有8个输入点,6个输出点，用于电磁阀控制和电机控制。 模

5、拟量输入模块 EM231有四 个通道模拟量输入端，本设计只用A输入通道,其他三个通道未用的通道短接处置。本设计采用电流信号,A通道接线为将“R与“+”豆接，外部电流信号与相应的 “A+和“A”接线端相连。采用单极性电流输入，DIP开关 具体设置为：SW1和SW2为ON;其余扳到OFF位置。输入输出设备及 PLC的I/O配置表如表1所示。弋口«鹭“AC320表 1S7-200PLC I/O 分配表3.谟在看岀谡备4SB.舟止10-10QH3L0笑4 A控觀庇去闵0X1*420X319JU：2X (認KM10 0 0 000 0 00 00CTU2NAAC /IX：/© 电兽：

6、M 00 CA 02 CU 2M 04 DJ 0.6 0.7 M L不得用于商业用途0 0 0 000 0 00 0 0 0S3停止拧钮舌虽 l4-*?0rtAl 音详靜000 0 0 000000 0RA A+ A- ?B B+ F- RC C4 心 RD D4 DEM331蛆 I0 0 000 0 0© 0O024 V DC系统PLC硬件设计图如图2所示。3系统软件设计3.1标度变换模拟量输入信号通过A/D转换变成PLC可识别人数字信号。在PLC的程序设计中，为了实现控制需要，模拟 量通过手工计算转换为数字量3,公式如下：式中，A/模拟量输入信号的最丈值；A广摸拟量输 入信号的最

7、小值；TIvwrohm si ( >WiJT Mill停上VWqhu U><=*!()叭MU.L"f >vw*km 2ae空mu 4厂*附滋7T mo l 5wu33 袜形遇DmAm经A/D转换得到的数值；DOA0经A/D转换得到的数值；A模拟量信号值；DA经A/D转换得到的数值。该混料罐一次混料的总质量为500kg,考虑到罐自重200kg。使用比较指令实现对各个质量的准确控制，要得到对应200kg、400kg、600kg和700kg时模拟量输入寄存器 AIW0的数值 D200、D400、D600、D700。已 知S7-200的模拟量输入模块加入标准电信号为

8、420mA,对应输入200kg800kg（A0Am）,经A/D转换后数值为640032000（D0Dm）。根据公式（3.1）得到:3200M40D800-200 'X DD '-= I且一A1 D = (200-2 0()同理，D戶149眈；D：=234迢 D二冇7皈在PC机上安装运行STEP7 MicroWin V4.0软件，编写系统的梯形图程序，经过调试的程序如图 3所示。急停 按钮的设置是为了应付突发事件时，能够使设备迅速停止工作，避免事故的发生。4结束语本文从系统的控制要求入手，给岀了系统硬件设计图和软件程序，控制过程中的模拟量（质量）由扩展模块EM231 +梅特勒-托

9、利多的FWC称重模块来实现输入控制。为现代工业控制过程中的继电接触器的PLC改造提供了思路。实践证明，该控制系统安全、可靠性高，大大提高了产品质量和生产效率。马晓娜张冬梅 文丽仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la rec

10、herche uniquementa des fins personnelles; pasa des fins commerciales.to员bko gA.nrogeHKO TOpMenob3ygoiccH6yHeHuac egoB u HHuefigoHMucno 员 B30BaTbCEb KOMMepqeckuxqe 员 ex.For personal use only in study and research; not for commercial use以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recherche u