2 PLC改造设计2. 1必要性( 1)由于该机器生产较早,其控制部分所采用的分立元件构成的逻辑控制器,体积大,成本高,可靠性差,加上车间工作环境恶劣,一旦发生故障,给维修技术人员带来很大的困难,从而影响生产效率。
( 2)该机器所采用的分立元件逻辑控制器,属于烟机产品专用件,若需要更换,不但价格贵,采购周期长,而且不易用国产部件替代。
(3)可编程逻辑控制器( PLC)技术的普及与广泛应用,为滤棒储存输送系统分立元件逻辑控制器的改造提供了有利条件。为此我们选择由西门子公司生产的S7 200PLC代替分立元件逻辑控制器进行改造设计。
2. 2可行性S7 200 CPU可编程逻辑控制器主要具有以下特点:( 1) CPU具有丰富的指令集,指令执行速度快,典型位操作指令执行时间仅0. 8Ls.保证了系统控制的实时性,在逻辑控制上完全可以取代由分立元件所组成的逻辑控制器,并具有可靠性高、性能强,价格低,体积小的特点。
(2) CPU集成24V传感器/负载电源可直接连接传感器和执行器。其本身带有24I/ 16Q点,状态均有指示灯指示,便于调试和维护。
(3)有2个硬件高速计数器。利用此功能可进行上游滤棒成型机高速机器脉冲的采集,用于M1电动机的调速控制。
( 4)编程方法简单、易学,所组成的控制系统灵活性强。
3硬件电路设计由于CPU集成有24V传感器/负载电源,因此可把各种24V直流的接近开关、光电开关、操作按钮以及与上、下游间的通讯信号等开关量信号直接接入PLC控制系统的数字输入口。其中用于采集上游机高速脉冲的接近开关需接入CPU的高速计数器口展1块16I/ 16Q的数字模块和1块两输出的模拟量模块,其型号分别为EM223和EM235,扩展块与CPU通过插槽直接连接。模拟块EM235的模拟量输出值,是由接近开关采集上游机器速度脉冲计算得出的数据。作为电动机M1速度控制器的设定值,控制电动机M1的速度与上游机主机速度相匹配。硬件电路设计如图2所示。
4程序设计根据滤棒储存输送系统的生产流程采用模块化程序设计。各个电动机、电磁阀等执行元件的运行和动作分别由不同的功能子模块来完成,从而使程序结构清晰,便于阅读和调试。由于篇幅有限,在此仅给出M1电动机的程序设计,程序框图如图3所示。
M1电动机主要用来驱动水平、垂直提升带,其运行模式有:输入部分接近开关操作按钮通讯信号PLC控制系统光电开关输出部分继电器指示灯电动机电磁阀离合器固态继电器速度控制器首次扫描初始化高速计数器和中断单机模式工作模式解除联机模式将设定常数值送模拟口AQW0起动能耗电阻R清除模拟口开中断EN I中断时间到中断处理程序中断返回起动速度控制器使能起动速度控制器使能是否是否是(1)单机模式。在不向上游机申请/联机0的情形下,M1电动机作恒速运动。该模式主要用来排空水平、垂直提升带上的滤棒,以便进行机器的维修与保养。
( 2)联机模式(正常的工作模式)。在上游机有/联机0请求的情况下M1电动机作变速运动,其速度保持与主机速度相匹配。