西门子S7-200PLC在自动称重混料系统中的应用

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。
西门子 S7-200系列PLC具有许多优点[2],如, (1)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。本文提出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YV3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出,完成一次混料称重控制过程。 2.2  系统控制原理
本方案主要是用称重模块将生产现场的质量信号变换成标准信号(4~20mA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“+”短接,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。