摘要:本文介紹了基于西門子S7-200系列PLC的水泥廠配料控制系統(tǒng)。文中研究了利用PLC自由口通訊協(xié)議實現(xiàn)兩個S7-200控制站之間以及PLC與上位機之間的通訊。
關(guān)鍵字:自由口通訊 配料控制系統(tǒng)
1 前言
四川省安縣銀河建化集團有限公司(以下簡稱銀河建化)的水泥熟料粉磨系統(tǒng)有兩套配料系統(tǒng)(如圖1所示),而且兩種系統(tǒng)的控制方式不同,一種為恒速皮帶秤間歇式給料系統(tǒng),另一種是新上的核子秤。
圖1 原配料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
兩種配料系統(tǒng)控制上相對獨立,各自有相應(yīng)的控制室且相距較遠,給操作和管理帶來了不便。因此,在產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量方面都需要得到進一步提高,在現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不變的條件下,進行自動化改造可以滿足上面目的。
本文給出了基于PLC并且針對水泥工業(yè)上不同種類秤混合配料的控制系統(tǒng),該系統(tǒng)已經(jīng)投入使用,實踐證明此系統(tǒng)自動化程度高、穩(wěn)定性好、運行可靠。
2 配料控制系統(tǒng)設(shè)計
本文設(shè)計的配料控制系統(tǒng)是雙層式結(jié)構(gòu),類似一個小型的DCS系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。上層是在工業(yè)控制計算機上實現(xiàn)監(jiān)視管理;下層通過PLC完成配料及負荷控制。西門子PLC中的S7-200系列可以滿足多種多樣的自動化控制需求。S7-200系列不僅穩(wěn)定可靠而且還具有緊湊的設(shè)計、良好的擴展性、強大的指令,使得其可以近乎完美的滿足小規(guī)模的控制系統(tǒng)要求。
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圖2 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖[/ALIGN]
根據(jù)實際現(xiàn)場布局,系統(tǒng)是由2套西門子PLC S7-200和一臺工控機構(gòu)成;
因為核子秤控制室和皮帶秤控制室距離較遠,所以之間采用RS 485總線進行通訊;
因為水泥廠配料系統(tǒng)中數(shù)據(jù)量較大,實時性要求較高,所以PLC采用自由口通訊,自己定義通訊格式;
考慮整個配料系統(tǒng)的可靠性和安全性,讓S7-200_1 作為主站,主要負責(zé)7路核子秤的配料控制,讓S7-200_2作為從站,負責(zé)5路皮帶秤的配料控制,上位機作為從站,主要負責(zé)生產(chǎn)監(jiān)控和管理。
3.自由口通信實現(xiàn)
S7-200 CPU內(nèi)部集成的PPI通訊接口為用戶提供了強大的通訊功能。PPI接口的電氣特性為RS485,可在三種方式下工作:
(1) PPI方式
(2) MPI方式
(3) 自由通訊口方式
本系統(tǒng)采用自由通訊口方式,自由口通訊是通過用戶程序可以控制S7-200 CPU通訊口的操作模式,利用自由口模式,可以實現(xiàn)用戶定義的通訊協(xié)議連接多種智能設(shè)備。通過使用接受中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令(XMT)和接受指令(RCV),用戶程序控制通訊口的操作,通過SMB30(通訊口0)允許自由口模式,而且只有在CPU處于RUN模式時才能允許。當CPU處于STOP模式時,自由口通訊停止,通訊口轉(zhuǎn)換成正常的PPI協(xié)議操作。PPI通訊協(xié)議是西門子專為S7-200系列PLC開發(fā)的一個通訊協(xié)議,可通過普通的兩芯屏蔽雙絞線電纜進行聯(lián)網(wǎng)。波特率可選。
S7-200使用STEP-7 MicroWin基本編程軟件,因為測點數(shù)量較多,功能相對比較復(fù)雜,所以程序中大量使用子程序和中斷,采用結(jié)構(gòu)化編程。由于PLC采用自由口通訊,所以需要用戶自己定義數(shù)據(jù)通訊協(xié)議,PLC通訊初始化子程序梯形圖:
上位機軟件采用了Borland公司出品的基于Windows平臺的軟件開發(fā)工具C++ Builder 6.0,作為當前最受歡迎的R&D開發(fā)工具,C++ Builder 6.0具有以下優(yōu)點:
VCL可視組件庫是當前最為功能完備和高效的Windows基礎(chǔ)類庫之一。提供對Windows系統(tǒng)平臺上開發(fā)所需的全方位支持。
基于C++這樣一種面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言。帶有快速C語言編譯器。
基于組件設(shè)計和可視化的開發(fā)環(huán)境。
基于組件的設(shè)計思路,豐富的屬性配置和事件驅(qū)動的方法提供了快速開發(fā)Windows應(yīng)用程序的途徑。
豐富的數(shù)據(jù)庫組件提供對各種不同類型的數(shù)據(jù)庫的全面支持。獨具特色的BDE數(shù)據(jù)庫引擎提供多種數(shù)據(jù)庫的訪問支持。
4 結(jié)束語
該系統(tǒng)經(jīng)過現(xiàn)場的運行,結(jié)果令人滿意,系統(tǒng)顯示畫面豐富、直觀,現(xiàn)場運行可靠,不僅各項指標滿足技術(shù)要求,同時系統(tǒng)的效益也有很大提高,主要表現(xiàn)在管理成本的降低、崗位的縮減、系統(tǒng)檢修周期的延長和檢修費用的降低等。
另外,隨著PLC技術(shù)水平的提高,其計算能力、響應(yīng)速度、聯(lián)網(wǎng)能力、靈活性和可維護性已經(jīng)達到或超過了傳統(tǒng)的DCS,性能價格比有了更大的提高,從而進一步推動了PLC控制系統(tǒng)在中小型水泥廠的應(yīng)用。