基于S7-200的码头皮带机的设计
时间：2020-12-17 09:46:48 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(中粮麦芽(江阴)有限公司，江苏 江阴 214434)
摘 要：文章针对某公司生产过程自动化的要求，介绍了基于S7-200的码头皮带机的设计，并从分析码头皮带机的工艺流程入手，详细介绍了该系统硬件与软件方面的设计原理。
关键词：皮带机；
S7-200；
设计
中图分类号：U653922 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)05—0137—03
多年来，可编程控制器(以下简称PLC)从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；
其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；
其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络等各方面的能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。由于其具有可靠性高，抗干扰能力强，配套齐全，功能完善，适用性强，易学易用，系统设计的工作量小，维护方便，容易改造等特点，深受广大工程技术人员的欢迎。本文介绍的码头皮带机就是基于S7-200的开发。主要
从分析码头皮带机的工艺流程入手，介绍了该系统硬件与软件方面的设计。
1 码头皮带机的工艺流程分析
本系统针对某公司生产过程自动化的要求，设计一个码头皮带机。因需要综合考虑实际生产中可能出现的各种问题，所以还加入了必要的保护环节。其工艺流程如图1所示：
1.1 正常启动
接到开机信号，警报灯启动预告；
45秒后,1＃、2＃除尘器关风器、脉冲阀开；
10秒后，1＃、2＃除尘器风机开；
10秒后，除铁器开；
2秒后，2＃皮带机风机开，风压到2＃皮带机开；
10秒后，1＃皮带机风机开，风压到1＃皮带机开。
1.2 正常关机
接到关机信号，60秒后，1＃皮带机停；
15秒后，1＃皮带机风机停；
60秒后，2＃皮带机停，15秒后，2＃皮带机风机停；
20秒后，除铁器关；
2秒后， 1＃、2＃除尘器风机停；
60秒后，1＃、2＃除尘器关风器、脉冲阀关。
如发生主设备故障：该主设备及上游主设备同时停。辅助设备有故障：该设备影响的主设备及上游主设备同时停。故障报警修复后，故障复位，停止设备按启动顺序投入运行。
1.3 主设备
1＃、2＃皮带机。
1.4 辅助设备
1＃、2＃皮带机风机，除铁器，1＃、2＃除尘器风机、关风器、脉冲阀。
1.5 主设备故障
皮带机软启动器、跑偏、速度检测、堵料、拉绳。
1.6 辅助设备故障
皮带机风机、风压检测；
除铁器；
除尘器风机、关风器、防爆开关、入孔开关。
2 硬件系统设计
通过对码头皮带机工艺流程的分析，确定该系统硬件方面的设计主要为PLC与外部设备的接线图。具体包括系统主电路设计、元件型号选择、输入输出点的配置等。
2.1 系统主电路设计
系统主电路设计包括：1＃皮带机运行指示、1＃皮带机1＃风机运行指示、1＃皮带机2＃风机运行指示、1＃皮带机3＃风机运行指示、1＃皮带机除尘器运行指示、1＃皮带机脉冲阀运行指示， 2＃皮带机运行指示、2＃皮带机1＃风机运行指示、2＃皮带机2＃风机运行指示、2＃皮带机3＃风机运行指示、2＃皮带机除尘器运行指示、2＃皮带机脉冲阀运行指示，除铁器指示、柜内照明、冷却风扇、1＃皮带机过滤器、2＃皮带机过滤器、PLC电源、DC24V控制电源、软启动控制电源、主闸闭合指示、故障指示、声光报警器。
1＃皮带机的主电路原理图如图2所示：
2.2 元件型号选择
根据该系统的需要元器件选择如表1所示：
2.3 输入输出点的配置
考虑到控制系统的实际需要的输入输出点数，且只要求开关量控制，再综合考虑电源要求及今后扩展的需求，因此选用西门子公司生产的S7-200的PLC，主机选用CPU226(32入/32出)、扩展模块采用直流输入模块EM221(8*DC24V)3块、直流输出模块EM222 (8*DC24V)2块、PROFIBUS-DP 模块EM277。PLC总图如图3所示：
3 软件设计
系统的软件设计包括主程序、手动程序、自动程序、1＃皮带机启动、2＃皮带机启动、1＃皮带机停止、2＃皮带机停止、故障处理程序、交换数据程序。
3.1 主程序的设计
主程序流程图如图4所示，通过相应的判断与对子程序的调用，实现系统的控制功能。上电初始化，清除所有标志位，判断是否需手动，若需手动，则自动启动标志位，调用手动子程序，调用数据交换子程序，判断是否报警信号，若有，则调用故障处理程序，最后调用自动子程序，主闸闭合指示，系统运行指示，2＃皮带机运行指示、2＃皮带机1＃风机运行指示、2＃皮带机2＃风机运行指示、2＃皮带机3＃风机运行指示、2＃皮带机除尘器运行指示、2＃皮带机脉冲阀运行指示，1＃皮带机运行指示、1＃皮带机1＃风机运行指示、1＃皮带机2＃风机运行指示、1＃皮带机3＃风机运行指示、1＃皮带机除尘器运行指示、1＃皮带机脉冲阀运行指示，除铁器指示。
3.2 自动子程序的设计
自动子程序流程图如图5所示，通过相应的判断与对子程序的调用，实现1＃皮带机、2＃皮带机的启停控制功能。若上位机发出停止信号，则系统停止，延时0.3S调用1＃皮带机停止子程序、2＃皮带机停止子程序; 若上位机没有发出停止信号，发出了启动信号,若系统运行状态为自动,则系统运行指示;若系统运行状态为手动,则无故障后启动标志位, 1＃皮带机故障后重新启动,2＃皮带机故障后重新启动。调用2＃皮带机启动子程序、1＃皮带机启动子程序，启动2＃、1＃皮带机。
3.3 故障处理子程序的设计
故障处理子程序流程图如图6所示，通过相应的判断，实现对相关设备故障的处理。若主设备发生故障，则判断是否为1＃皮带机发生故障，若是，则停1＃皮带机。若是2＃皮带机发生故障，则停1#、2#皮带机。若为辅助设备发生故障，则判断是否为1＃皮带机的辅助设备发生故障，若是，则停1＃皮带机的辅助设备。若是2＃皮带机的辅助设备发生故障，则停1#、2#皮带机的辅助设备。
4 结论
本文介绍了基于S7-200的码头皮带机系统。主要就硬件电路的设计、软件程序的设计等方面进行了介绍，对于设计类似系统具有一定的参考价值。该系统已在实际生产中得到稳定运行。
［参考文献］
［1］ 吴中俊，黄永红．可编程序控制器原理及应用［M］．北京：机械工业出版社
，2004,4.
［2］ 吴作明．工控组态软件与ＰＬＣ应用技术［M］．北京：北京航空航天大学出版社，2007,1.
