西門子 S7-200 SMART PLC 在工業(yè)除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用

?1.項目介紹?

??由于工業(yè)場所會產(chǎn)生大量的廢氣粉塵，濾筒除塵器作為過濾粉塵的高效凈化設(shè)備在大氣治理項目中應(yīng)用越來越廣泛。除塵系統(tǒng)由以下幾部分組成：濾筒除塵器、外置風(fēng)機、旋風(fēng)除塵器、管路系統(tǒng)及電控系統(tǒng)。電控系統(tǒng)主要的功能為：風(fēng)機變頻控制、管路風(fēng)閥控制及壓差清灰系統(tǒng)。考慮系統(tǒng)控制簡單，因此選用西門子新一代小型自動化產(chǎn)品中的SMART產(chǎn)品作為電控系統(tǒng)的控制器。??

2.工藝原理

圖1 系統(tǒng)框圖

圖1為系統(tǒng)的組成框圖，系統(tǒng)由以下幾部分組成：旋風(fēng)除塵器、濾筒除塵器、除塵風(fēng)機、管路系統(tǒng)、變頻控制系統(tǒng)及在線壓差反吹系統(tǒng)。工廠生產(chǎn)現(xiàn)場產(chǎn)生的含有粉塵顆粒的空氣，經(jīng)過旋風(fēng)除塵器和濾筒除塵器兩級過濾，從而達(dá)到凈化效果，凈化效率高達(dá)99%。除塵風(fēng)機功率為75kW，選擇與之對應(yīng)的西門子MM430變頻器作為其變頻調(diào)速裝置。濾筒除塵器配有在線壓差反吹系統(tǒng)，當(dāng)工作一定時間后，濾筒表面會吸附粉塵，導(dǎo)致壓差增大，此時壓差反吹清灰系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)設(shè)的限值進行自動清灰。

3.方案選型

1) 總體選型

根據(jù)客戶的實際需求，考慮到系統(tǒng)較簡單，并且考慮到成本問題。故選用西門子的小型PLC及SMART LINE 觸摸屏作為控制方案。變頻器選用西門子風(fēng)機水泵型專用變頻器MM430系列，系統(tǒng)部分原理圖見圖2及圖3。

圖2 系統(tǒng)原理圖（一）

圖3 系統(tǒng)原理圖（二）

2) 電氣元件清單

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，對電氣元件進行了選型，清單見表1.

表1 電氣元件清單

3) PLC I/O口說明

表2 端口定義

4) 系統(tǒng)通訊

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SMART PLC 本體具有兩個通訊口，一個以太網(wǎng)和一個串口。PLC與觸摸屏的通訊采用以太網(wǎng)方式，PLC與變頻器采用西門子專用的USS通訊。為了保證通訊的可靠穩(wěn)定，通訊接頭均采用西門子公司推薦專用接頭。??

?4.設(shè)備編程與調(diào)試?

1) 程序設(shè)計思路

考慮到控制流程較簡單，編寫程序的程序主要由三部分組成：風(fēng)閥檢測模塊、變頻器USS通訊模塊、時間參數(shù)模塊。

??2) 檢測18路電動閥門??

????現(xiàn)場共有18路風(fēng)閥工作，需要通過PLC檢測，并且當(dāng)有低于11路風(fēng)閥工作時，系統(tǒng)有報警輸出，提示用戶開啟更多風(fēng)閥，保證除塵系統(tǒng)穩(wěn)定工作。圖4是檢測其中一組風(fēng)閥，其他17路類似。圖5為最后統(tǒng)計開啟的風(fēng)閥數(shù)目，并報警。????

??圖4 檢測第一路電動風(fēng)閥??

??圖5 統(tǒng)計總的風(fēng)閥數(shù)目??

3) 變頻器與PLC的USS通訊

變頻器與SMART PLC采用西門子專用的USS通訊，可直接在編程軟件中調(diào)用USS庫函數(shù)，簡單易用，如圖6所示。本程序中主要通過USS對變頻器寫最低頻率和最高頻率，并且通過觸摸屏觀察實時的運行頻率。圖8為通過USS對變頻器輸入最低頻率。??

圖6 USS庫

??圖7 USS初始化??

??圖8 寫變頻器最低頻率??

??4) 系統(tǒng)累計上電時間??

??如圖9所示，該程序段為統(tǒng)計PLC上電的累計工作時間，具有掉電保持功能。??

??圖9 統(tǒng)計系統(tǒng)累計上電時間??

5) 系統(tǒng)人機界面

人機界面采用西門子SMART LINE 系列精簡面板，本項目中采用了7寸面板，帶有以太網(wǎng)接口，與SMART  PLC通過此接口進行通訊。圖11為其子畫面之一，監(jiān)控系統(tǒng)電動風(fēng)閥的工作狀態(tài)。

?

??圖10開機界面??

圖11  風(fēng)閥監(jiān)控界面

??6) 控制柜布局及現(xiàn)場工作狀態(tài)

圖12至圖15為控制柜現(xiàn)場工作狀態(tài)及布局。

圖12 控制柜面板

圖13 設(shè)備安裝現(xiàn)場

圖14 SMART PLC

??圖15 控制柜內(nèi)部布局??

??5. 應(yīng)用體會??

????做為新一代西門子小型自動化領(lǐng)域的S7-200 SMART，能滿足小型自動化設(shè)計的需求。擴展模塊豐富，可根據(jù)系統(tǒng)要求而組合搭配。編程方法完全移植S7-200CN系列，對于國內(nèi)客戶使用SMART系列的PLC，能很容易切換到此平臺，且編程軟件更小型化，對系統(tǒng)資源要求低，編程界面采用目前流行的平鋪式菜單，與時俱進。此款PLC另一個亮點是本體集成了以太網(wǎng)接口，無論與觸摸屏組態(tài)，還是與上位機連接，都非常容易，通訊速度快，無需采用專用的通訊電纜。希望西門子公司能夠推出更加豐富的擴展模塊，豐富目前的產(chǎn)品線。??

??作者簡介：張建波，男，長期從事自動化系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)及調(diào)試工作。

參考文獻：

??[1] 《S7-200_SMART 系統(tǒng)手冊》，西門子（中國）有限公司

[2] 《7.5kW-250kW風(fēng)機泵類專用型變頻器使用大全》，西門子（中國）有限公司??????