西門子 S7-200 SMART PLC在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 引言

液壓系統(tǒng)作為軋鋼設(shè)備的重要組成部分，為液壓缸、液壓馬達(dá)等提供動力，以達(dá)到設(shè)備鎖緊、動作等要求。其控制范圍包括液壓站、液壓閥臺等，在生產(chǎn)過程中要求其性能穩(wěn)定，反應(yīng)迅速。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，還需要其能與主控制室的上位機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

2 工藝要求

液壓站控制邏輯相對獨(dú)立，本次使用的液壓站由兩臺循環(huán)泵，三臺主泵及其他輔助設(shè)備組成。為實(shí)現(xiàn)主操作臺遠(yuǎn)程急停及液壓站數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控，需滿足液壓系統(tǒng)PLC（S7-200 SMART）與主PLC（本次采用S7-1200）的通訊。因液壓閥臺動作連鎖與工藝聯(lián)系緊密，本文不做過多敘述。

操作順序如下：

a) 啟動循環(huán)泵，循環(huán)泵為一用一備。

按下“1號循環(huán)泵啟動”或“2號循環(huán)泵啟動”按鈕，循環(huán)泵正常啟動后，相應(yīng)指示燈亮。當(dāng)需要停止循環(huán)泵時，按下“1號循環(huán)泵停止”或“2號循環(huán)泵停止”按鈕，循環(huán)泵停止運(yùn)行。

b) 啟動主油泵，主油泵為兩用一備。

按下1~3號主油泵相應(yīng)啟動按鈕，主油泵正常啟動后，相應(yīng)指示燈常亮。當(dāng)需要停止主油泵時，按下主油泵相應(yīng)停止按鈕，主油泵停止運(yùn)行。

c) 主油泵加載

當(dāng)主油泵正常啟動8S后，旋轉(zhuǎn)對應(yīng)油泵加載旋鈕，該主油泵加載閥得電，主油泵加載。當(dāng)需要卸載時，旋轉(zhuǎn)對應(yīng)油泵加載旋鈕，該主油泵加載閥斷電，主油泵卸載。

d) 啟動加熱器

當(dāng)油箱油溫低時，手動啟動加熱器，按下“加熱器啟動”按鈕，加熱器正常啟動后，相應(yīng)指示燈亮。當(dāng)油溫達(dá)到要求溫度后，按下“加熱器停止”按鈕，加熱器停止運(yùn)行。當(dāng)油溫高時，加熱器自動停止運(yùn)行。

e) 啟動冷卻水

當(dāng)油箱油溫高時，冷卻水自動啟動。也可在油箱溫度高于正常溫度后，將“冷卻水接通斷開”旋鈕旋至“接通”。冷卻水正常啟動后，相應(yīng)指示燈亮。當(dāng)油溫達(dá)到要求溫度后，將“冷卻水接通斷開”旋鈕旋至“斷開”，冷卻水停止運(yùn)行。當(dāng)油溫低時，冷卻水自動停止運(yùn)行。

重要聯(lián)鎖條件：

1、循環(huán)泵運(yùn)行聯(lián)鎖條件

——循環(huán)泵對應(yīng)球閥限位發(fā)訊

——油箱液位過低未發(fā)訊

2、主油泵運(yùn)行聯(lián)鎖條件

——循環(huán)泵運(yùn)行中

——主油泵對應(yīng)球閥限位發(fā)訊

——油箱液位過低未發(fā)訊

——油箱溫度過高、過低均未發(fā)訊

3、其他聯(lián)鎖條件

——當(dāng)主油泵運(yùn)行時，禁止停止循環(huán)泵，當(dāng)主油泵停止運(yùn)行后，方可停止循環(huán)泵

——停止主油泵時，先將主油泵卸載，再停止主油泵

——當(dāng)停止循環(huán)泵后，必須停止加熱器

液壓站

液壓閥臺

液壓控制柜

3 自動化平臺選型

以前的項(xiàng)目均采用IM153從站的形式，通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)掛在S7-300/400型PLC下。原有控制方式液壓站無法獨(dú)立運(yùn)行，由于DP電纜距離較遠(yuǎn)，電磁干擾較大，容易發(fā)生掉站現(xiàn)象進(jìn)而中斷生產(chǎn)流程。

本次采用S7-200 SMART控制，將液壓站的控制獨(dú)立出來，可以避免短暫通信中斷造成的掉站現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此次使用了西門子提供的SR60型CPU。其供電電壓為120-240VAC，自帶DI 36*24VAC和DQ 34*RLY。該CPU自身點(diǎn)位已基本可以滿足小型液壓系統(tǒng)的需求，有效的降低了成本，節(jié)約了安裝空間。因點(diǎn)數(shù)有限，未做顯示燈輸出和模擬量輸入功能，而是利用以太網(wǎng)通訊將其傳送至主PLC。

實(shí)驗(yàn)平臺

4 PLC程序設(shè)計

a)邏輯控制程序

調(diào)用邏輯控制塊(SBR_0)

自動卸載與停泵

循環(huán)泵控制

主電機(jī)控制

加載閥控制

b) S7-200 SMART側(cè)通訊傳輸

本次以太網(wǎng)通訊采用S7-200 SMART做服務(wù)器，S7-1200做客戶端。S7-200 SMART側(cè)僅需將要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送至V區(qū)或從V區(qū)讀取主PLC傳送的數(shù)據(jù)。

c) S7-1200側(cè)通訊傳輸

完成網(wǎng)絡(luò)配置，建立S7連接

S7連接

調(diào)用發(fā)送/接收塊

傳送數(shù)據(jù)

建立通訊后的HMI畫面

HMI畫面

5 結(jié)束語

通過這次的應(yīng)用，對S7-200 SMART有了更加直觀的認(rèn)識，其可以較好地滿足小型化邏輯控制的應(yīng)用。其自帶的以太網(wǎng)接口極大地方便了調(diào)試和通訊，增強(qiáng)了抗干擾能力，有效的降低了設(shè)計成本。自帶的數(shù)字量輸入、輸出接口，特別是繼電器型輸出可以節(jié)約安裝空間，降低維護(hù)成本。編程采用的STEP 7-MicroWIN SMART軟件具有安裝簡單，占用空間小，易于編程人員上手等特點(diǎn)。采用了類似TIA Portal中符號名的應(yīng)用，淡化了實(shí)際地址，可以在實(shí)際接線不明確前先行編寫程序。但也存在著缺少時間脈沖計時器等常用指令，需要編程人員自行編寫等一些問題。

總體來說，對于小型的自動化應(yīng)用，S7-200 SMART是較為適用和可靠的選擇。由于時間和設(shè)備限制，尚未對S7-200 SMART和LOGO!等其他設(shè)備進(jìn)行通訊測試，也未進(jìn)行MODBUS通訊的應(yīng)用，在今后的場景中將進(jìn)一步對以上應(yīng)用進(jìn)行試驗(yàn)。

作者簡介：

石壯（1988-），男，從事軋鋼設(shè)備電氣設(shè)計工作，助理工程師。