西门子模块总代理商-宁波地区

产品详情

基于SMART200西门子PLC的控制系统；结合现场控制工艺需求，分析了硬件配置以及软件控制流程；经过实际生产中的应用，该控制系统工作稳定，高效，满足工艺需求。
 
1、项目简介
随着建筑行业的智能化程度越来越高，很多建筑机械已经代替了人工作业，大大的提高了工作效率，降低了人力成本的支出。混凝土输送泵，又称混凝土泵，由泵体和输送管组成。它是一种利用压力，将混凝土沿管道连续输送的机械，主要应用于房建、桥梁及隧道施工。目前主要分为闸板阀混凝土输送泵和S阀混凝土输送泵。为了提高输送泵的移动性，一般将泵体装在汽车底盘上，再******可伸缩或屈折的布料杆，构成输送泵车。
●主要结构及泵送原理，以下以中谷电气通常配套的混凝土输送泵为例，介绍其结构特点与泵送原理：
结构： WF型混凝土输送泵由料斗、泵送系统、液压系统、清洗系统、电气系统、电机、行走底盘等组成。
泵送机构由两只主缸水箱、换向装置、两只混凝土缸、两只混凝土活料斗、分配阀(S形阀)、摆臂、两只摆动油缸和出料口组成。
原理： 混凝土活塞分别与主油缸活塞杆连接，在主油缸液压油作用下，作往复运动，一缸前进，则另一缸后退；混凝土缸出口与料斗连通，分配阀一端接出料口，另一端能过花键轴与摆臂连接，在摆动油缸作用下，可以左右摆动。
泵送混凝土料时，在主油缸作用下，混凝土活塞前进，混凝土活塞后退，同时在摆动油缸作用下，分配阀与混凝土缸连通，混凝土缸与料斗连通。这样混凝土活塞后退，便将料斗内的混凝土吸入混凝土缸，混凝土活塞前进，将混凝土缸内混凝土料送入分配阀泵出。
当混凝土活塞后退至行程终端时，触发水箱中的换向装置，主油缸1换向，同时摆动油缸换向，使分配阀与混凝土缸连通，混凝土缸与料斗连通，这时活塞后退前进依次循环，从而实现连续泵送。
反泵时，通过反泵操作，使处在吸入行程的混凝土缸与分配阀连通，处在推送行程的混凝土缸与料斗连通，从而将管路中的混凝土抽回料斗。
泵送系统通过分配阀的转换完成混凝土的吸入与排出动作，因此分配阀是混凝土泵中的关键部件，其型式会直接影响到混凝土泵的性能。
2、方案确定
随着公司发展壮大，许多产品开始销往海外，为了进一步的开拓市场，占有市场份额，要求设备本身具有较高的稳定性，可靠性，电气元件也需选择度较高，稳定性可靠的品牌，而西门子是全球大的电子和电气公司之一，在工业，能源，医疗和城市基础设施领域。同时混凝土输送泵车要求设备CPU要有较高的运算速度，SMART200PLC的布尔指令运算速度仅为0.15us，与S7-200西门子PLC相比提高了近1/3；同时SMART200plc以太网口及MicroSD卡的使用也解决了卖出设备的升级时程序更新的不便。方案1、控制器选用西门子PLC型号SR20，属于SMART200PLC标准型CPU，继电器输出，220V供电，12输入/8输出，恰巧满足现有需求。
 
方案2、控制器选用西门子PLC型号CPU224cn订货号6ES7214-1BD23-0XB8 ，属于CPU224CNCN标准型CPU，继电器输出，220V供电，14输入/10输出，输入点超出2点，输出点也超出两点，完全满足现有需求。
综合考虑一下，无论是产品性能，价格，还是MT6100iv5软件易用性等其它方面，SMART200PLC都具有相当的优势，终决定选择方案一
 
3、产品硬件配置
电气控制产品硬件配置
原设备所需的控制点数为数字量输入12点，数字量输出8点，恰巧贴合西门子SMART PLC SR20的12DI/8DO点数，输入输出的主要点为正泵、反泵、远控/近控、主缸进/退、摆缸进/退、高压/低压、电机启动/停止、接近开关*2、电磁阀*4、指示灯运行指示。
PLC选型配置表：
序号
型号
描述
订货号
数量
1
CPU SR20
S7-200 SMART标准型CPU，继电器输出，220V供电，12输入/8输出
6ES7 288-1SR20-0AA0
1
SMART200西门子PLC模块本体标配以太网接口，集成了强大的以太网通信功能。一根普通的网线即可将程序下载到西门子PLC中，方便快捷，省去了专用编程电缆。通过以太网接口还可与其它CPU 模块、威纶触摸屏、计算机进行通信，轻松组网。
SMART200PLC具备SD卡读写功能，集成Micro SD 卡插槽，使用市面上通用的Micro SD 卡即可实现程序的更新和西门子PLC固件升级。只需将程序写入SD卡，插入西门子PLC后上电，即可完成程序的写入，无需电脑及编程线的使用。客户的程序很多台机器都相同，使用此功能有两方面优势，一是不用带PC机即可下载PLC程序，二是大大节省了工程师下载程序所用时间。
4、软件设计
4.1 PLC程序设计
1、SMART200西门子PLC的程序开发主要包括电动机启动程序、运行指示，接近开关功能等。
1） 电机启动：
这是电动机启动停止的程序，I0.0为电动机启动信号，通过检测脉冲信号即让M0.0置位，然后进行星型启动，同时定时器T37运行，8S后由星型启动转变为三角形启动，至此电动机启动完成。
                            
2） 运行指示：
这是正泵，反泵的运行指示，M3.0是远近空正泵触发中间标志位，驱动Q0.2正泵指示；M3.1是远近空反泵触发中间标志位，驱动Q0.3正泵指示
3）接近开关实现正反泵：
该部分是通过两个传感器（接近开关）I1.0，I1.1检测主油缸开到位，关到位，并实现正反泵的交替运行（主油缸由两套液压缸及两套物料缸组成，主要工作原理为：1号液压缸带动1号物料缸正泵运行时从料斗中吸料，当传感器检测到主油缸开到位后，通过程序控制摆缸摆到1号物料缸，然后1号液压缸带动1号物料缸反泵运行，将1号物料缸中的料进行物料泵送）（1）强大的界面显示组态功能。目前，工控组态软件大都运行于 Windows 环境下，充分利用 Windows 的图形功能完善界面美观的特点， 可视化的风格界面、丰富的工具栏，操作人员可以直接进入开发状态，节省 时间。丰富的图形控件和工况图库，既提供所需的组件，又是界面的制作向 导。提供给用户丰富的作图工具，可随心所欲地绘制出各种工业界面，并可 任意编辑，从而将开发人员从繁重的界面设计中解放出来，丰富的动画连接 方式，如隐含、闪烁、移动等等，使界面生动、直观。 

（2）良好的开放性。社会化的大生产，使得系统构成的全部软硬件不可 能出自一家公司的产品，「异构」是当今控制系统的主要特点之一。开放性 是指组态软件能与多种通信协议互联，支持多种硬件设备。开放性是衡量一 个组态软件优劣的重要指标。组态软件向下应能与低层的数据采集设备通 信，向上能与管理层通信，实现上位机与下位机的双向通信。 （3）丰富的功能模块。提供丰富的控件功能库，满足用户的测控要求和 现场需求。利用各种功能模块，完成实时监控产生功能报表显示历史曲线、 实时曲线、提供报警等功能，使系统具有良好的人机界面，易于操作，系统 既适用于单机集中式控制、DCS 分布式控制，也可以是带远程通信能力的远 程测控系统。 （4）强大的数据库。配有实时数据库，可存储各种数据，如模拟量、离 散量、字符型等，实现与外部设备的数据交换。 （5）可编程的命令语言。有可编程的命令语言，使用户可根据自己的需 要编撰程序，增强图形界面和系统监控功能。 （6）仿真功能。提供强大的仿真功能，可以使系统并行设计，从而缩短 开发周期。

整个自动化系统中，软件所占比重逐渐提高，虽然组态软件只是其中一 部分，但因其渗透能力强、扩展性强，近年来蚕食了很多专用软件的市场。 因此，监控组态软件具有很高的产业关联度，是自动化系统进入高端应用、 扩大市场占有率的重要桥梁。在这种思路的驱使下，西门子的 WinCC 在市 场上取得巨大成功。目前，国际的工业自动化厂商如 Rockwell、GE Fanuc、Honeywell、西门子、ABB、施耐德、英维思等均开发了自己的组 态软件。 监控组态软件在 DCS 操作站软件中所占比重日益提高。继 FOXBORO 之后，Eurotherm（欧陆）、Delta V、PCS7 等 DCS 系统纷纷使用通用监 控组态软件作为操作站。同时，国内的 DCS 厂家也开始尝试使用监控组态 软件作为操作站。