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潯之漫智控技術(shù)有限公司  上海詩慕自動化設(shè)備有限公司
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散裝機(jī)的原理及流程

水泥罐車抵達(dá)位置后，按控制裝置上的“下降”按鈕使散裝頭下降到罐車入料口進(jìn)入準(zhǔn)備裝料狀態(tài)。按“裝車”鈕進(jìn)行裝車。此時(shí)高壓離心風(fēng)機(jī)工作，使物料在打開卸料電磁閥后能順利通過輸送斜槽；同時(shí)氣源電磁閥打開，接通氣源；收塵風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動，收塵電磁閥開啟驅(qū)使氣缸動作推動外殼內(nèi)翻板并使翻板處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)除塵電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，儲氣罐儲存氣體，收塵系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)；同時(shí)料位風(fēng)機(jī)和活化灰風(fēng)機(jī)打開。0.5秒后卸料電磁閥開啟，驅(qū)使氣缸控制卸料閥門打開進(jìn)行裝料。裝載容器內(nèi)的含塵氣體通過伸縮套管中的夾層通道由收塵接口抽到配套的收塵器中，使含塵氣體吸附到布袋上，工作現(xiàn)場可實(shí)現(xiàn)無塵作業(yè)。當(dāng)物料裝到預(yù)先調(diào)定的高度或容器已經(jīng)裝滿時(shí)，裝載容器內(nèi)的物料會堵住散裝頭下方的風(fēng)管接頭，產(chǎn)生料滿報(bào)警并自動關(guān)閉卸料電磁閥停止裝料。卸料電磁閥關(guān)閉1分鐘后活化灰風(fēng)機(jī)關(guān)閉，再過30秒后收塵風(fēng)機(jī)關(guān)閉，收塵電磁閥關(guān)閉，此時(shí)外殼內(nèi)翻板處于關(guān)閉狀態(tài)，除塵電磁閥打開清灰2~3分鐘左右自動停止，料位風(fēng)機(jī)和高壓離心風(fēng)機(jī)停止，氣源停止。后按“上升”鈕使散裝頭上升至預(yù)定位置。灌裝結(jié)束。

三、西門子PLC控制的優(yōu)點(diǎn)

目前國內(nèi)水泥散裝機(jī)的電控部分大都是以大量的時(shí)間繼電器和中間繼電器組成的實(shí)序邏輯控制電路來控制各個閥門、電機(jī)的啟停時(shí)間和順序，在整個工作流程中各元器件動作很頻繁，尤其是時(shí)間繼電器在現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣的條件下更是容易損壞，故障率高。經(jīng)常造成裝車工作被迫中斷，降低了工作效率。而采用西門子PLC控制系統(tǒng)則大大避免了上述問題。西門子PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）控制方式

繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時(shí)繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。 而西門子PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，方便快捷。

（2）控制速度

繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動現(xiàn)象。西門子PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。

（3）延時(shí)控制

繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大。 西門子PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時(shí)間方便，不受環(huán)境影響。

（4）上傳數(shù)據(jù)

四、現(xiàn)在水泥廠的自動化程度越來越高，對設(shè)備DCS的要求也越來越高，因此在電氣方面我們要實(shí)現(xiàn)如下功能：

⑴能自動實(shí)現(xiàn)從開啟除塵器設(shè)備到水泥罐車裝滿的全過程。

⑵運(yùn)行過程中，能將各設(shè)備的運(yùn)行信號反饋到中控室。

⑶中控室接到備妥后可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟、停設(shè)備。

⑷停車狀態(tài)下，提供設(shè)備的備妥信號。

⑸運(yùn)行過程中若出現(xiàn)故障，可向中控室提供故障信號。

⑹實(shí)時(shí)監(jiān)控水泥罐車內(nèi)水泥的多少。

五、 西門子PLC控制的具體實(shí)現(xiàn)

基于以上幾點(diǎn)，我們選用奧越信公司生產(chǎn)的OYES-200可編程序控制器作為控制核心，通過對其編程實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的運(yùn)行。系統(tǒng)硬件組成

主要構(gòu)成如下：奧越信 OYES-200系列CPU一臺、數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM223一臺、模擬量擴(kuò)展模塊EM231一臺，我們將各個電機(jī)和閥門的狀態(tài)及控制信號接入西門子PLC，由西門子PLC對這些設(shè)備進(jìn)行控制；EM231可接收罐車重量信號4-20mA電流信號。我們也可以將這些信號通過EM277模塊按照 PROFIBUS-DP協(xié)議將系統(tǒng)連接到全廠PROFIBUS-DP總線上，將系統(tǒng)升級為一個PROFIBUS-DP從站，實(shí)現(xiàn)中控室對散裝車間的控制.

PLC的發(fā)展趨勢

1、功能向增強(qiáng)化和專業(yè)化的方向發(fā)展，針對不同行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，開發(fā)出專業(yè)化的PLC產(chǎn)品。以此來提高產(chǎn)品的性能和降低產(chǎn)品的成本，提高產(chǎn)品的易用性和專業(yè)化水平。

2、規(guī)模向小型化和大型化的方向發(fā)展，小型化是指提高系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的體積越來越小，功能越來越強(qiáng)；大型化是指應(yīng)用在工業(yè)過程控制領(lǐng)域較大的應(yīng)用市場，應(yīng)用的規(guī)模從幾十點(diǎn)擴(kuò)展到上千點(diǎn)，應(yīng)用功能從單一的邏輯運(yùn)算擴(kuò)展幾乎能滿足所有的用戶要求。

3、系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化和開放化方向發(fā)展，以個人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，在windows平臺上開發(fā)符合全新一體化開放體系結(jié)構(gòu)的PLC。

通過提供標(biāo)準(zhǔn)化和開放化的接口，可以很方便地將PLC接入其它系統(tǒng)[2]。

PLC的功能特點(diǎn)

PLC的功能 隨著自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC的功能日益增多。它不僅能實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制，而且能實(shí)現(xiàn)多機(jī)群控制；不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)過程控制、運(yùn)動控制和數(shù)據(jù)處理等，其主要功能如下：

1、開關(guān)量邏輯控制

這是PLC的基本的功能。PLC具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，它提供了與、或、非等各種邏輯指令，可實(shí)現(xiàn)繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)等各種連接的開關(guān)控制，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。使用PLC提供的定時(shí)、計(jì)數(shù)指令，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，其定時(shí)值和計(jì)數(shù)值既可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，也可用數(shù)字撥碼開關(guān)來設(shè)定，其值可進(jìn)行在線修改，操作十分靈活方便。

2、模擬量控制

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。PLC提供了各種智能模塊，如模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、熱電阻用模擬量輸入模塊、熱電阻用模擬量輸出模塊等，通過使用這些模塊，把現(xiàn)場輸入的模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送CPU處理；而CPU處理的數(shù)字結(jié)果，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控設(shè)備，以完成對連續(xù)量的控制。

3、閉環(huán)過程控制

使用PLC不僅可以對模擬量進(jìn)行開環(huán)控制，而且還可以進(jìn)行閉環(huán)控制。配置PID控制單元或模塊，對控制過程中某一變量（如速度、溫度、電流、電壓等）進(jìn)行PID控制。

4、定時(shí)、定位、計(jì)數(shù)控制

PLC具有定時(shí)控制的功能，它為用戶提供了若干個定時(shí)器，定時(shí)器的時(shí)間可以由用戶在編寫程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制。定位控制是PLC*的控制功能之一。PLC提供了定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊，以實(shí)現(xiàn)各種需求的定位控制。PLC具有計(jì)數(shù)控制的功能，它為用戶提供了若干個計(jì)數(shù)器或高速計(jì)數(shù)模塊。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以由用戶在編寫程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)控制。、 5、順序（步進(jìn)）控制

在工業(yè)控制中，選用PLC實(shí)現(xiàn)順序控制，可以采用IEC規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語言——順序功能圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以用移位寄存器和順序控制指令編寫程序。

6、網(wǎng)絡(luò)通信

現(xiàn)代PLC具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它既可以對遠(yuǎn)程I/O進(jìn)行控制，又能實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信，從而構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動化。PLC通過RS232接口可與各種RS232設(shè)備進(jìn)行通信。PLC還可與其它智能控制設(shè)備（如變頻器、數(shù)控裝置）實(shí)現(xiàn)通信。PLC與變頻器組成聯(lián)合控制系統(tǒng)，可提高交流電動機(jī)的自動化控制水平。

7、數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。 這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票韀2]。

• S7-300

• 模塊化微型PLC系統(tǒng)，滿足中、小規(guī)模的性能要求
• 各種性能的模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動化控制任務(wù)
• 簡單實(shí)用的分布式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，應(yīng)用十分靈活
• 方便用戶和簡易的無風(fēng)扇設(shè)計(jì)
• 當(dāng)控制任務(wù)增加時(shí)，可自由擴(kuò)展
• 大量的集成功能使它功能非常強(qiáng)勁

• S7-300F

• 故障安全型自動化系統(tǒng)，滿足工廠日益增加的安全需求
• 基于S7-300
• 可連接配有安全相關(guān)模塊的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站
• 通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 進(jìn)行安全相關(guān)通訊
• 此外，還有用于與安全無關(guān)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)模塊

• ST 70 產(chǎn)品樣本:

   

  S7-300

  SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統(tǒng)，可滿足中、低端的性能要求。

  模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計(jì)、易于實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應(yīng)用中各種不同任務(wù)的經(jīng)濟(jì)、用戶友好的解決方案。

  SIMATIC S7-300 的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

• 特殊機(jī)械，
• 紡織機(jī)械，
• 包裝機(jī)械，
• 一般機(jī)械設(shè)備制造，
• 控制器制造，
• 機(jī)床制造，
• 安裝系統(tǒng)，
• 電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

• 多種性能等級的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模塊，可允許用戶根據(jù)不同的應(yīng)用選取相應(yīng)模塊。任務(wù)擴(kuò)展時(shí)，可通過使用附加模塊隨時(shí)對控制器進(jìn)行升級。

  SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器：

• 具有高電磁兼容性和抗震性，可限度地用于工業(yè)領(lǐng)域。

• S7-300F

  SIMATIC S7-300F 故障安全自動化系統(tǒng)可使用在對安全要求較高的設(shè)備中。其可對立即停車過程進(jìn)行控制，因此不會對人身、環(huán)境造成損害。

  S7-300F 滿足下列安全要求：

• 要求等級 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
• 類別 1 - 4 符合 EN 954-1

• 另外，標(biāo)準(zhǔn)模塊還可用在 S7-300F 及故障安全模塊中。因此它可以創(chuàng)建一個全集成的控制系統(tǒng)，在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠中使用。使用相同的標(biāo)準(zhǔn)工具對整個工廠進(jìn)行組態(tài)和編程。

   

  S7-300

  一般步驟

  S7-300自動化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨(dú)立地組合使用。

  一個系統(tǒng)包含下列組件：

• CPU：
  不同的 CPU 可用于不同的性能范圍，包括具有集成 I/O 和對應(yīng)功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點(diǎn)對點(diǎn)接口的 CPU。
• 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 (SM)。
• 用于連接總線和點(diǎn)對點(diǎn)連接的通信處理器 (CP)。
• 用于高速計(jì)數(shù)、定位（開環(huán)/閉環(huán)）及 PID 控制的功能模塊（FM）。

• 根據(jù)要求，也可使用下列模塊：

• 用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負(fù)載電源模塊(PS)。
• 接口模塊 (IM)，用于多層配置時(shí)連接中央控制器 (CC) 和擴(kuò)展裝置 (EU)。
  通過分布式中央控制器 (CC) 和 3 個擴(kuò)展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達(dá) 32 個模塊。所有模塊均在外殼中運(yùn)行，并且無需風(fēng)扇。
• SIPLUS 模塊可用于擴(kuò)展的環(huán)境條件：
  適用于 -25 至 +60℃ 的溫度范圍及高濕度、結(jié)露以及有霧的環(huán)境條件。防直接日曬、雨淋或水濺，在防護(hù)等級為 IP20 機(jī)柜內(nèi)使用時(shí)，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調(diào)節(jié)的機(jī)柜和 IP65 外殼。