S7-200在除塵設備控制系統改造中的應用

1 引言
制藥廠車間對除塵有非常嚴格的要求。人流物流進入這些場合前首先需要接受除塵機械設備進行除塵處理。很大一部分除塵設備仍使用繼電器硬接線電氣控制系統，繼電器硬接線控制雖然成本低,但繼電器在動作時帶有沖擊，使得這種控制系統壽命一般較短，維護投入大。為了保證除塵操作的嚴格進行，避免人為因素對除塵要求的影響，要求電氣控制系統具有更高的可靠性以及行時的平穩性，一般繼電器硬接線控制系統難以達到這樣的要求。為此，我們設計了一套以PLC為控制器的除塵自動控制系統，對原電路進行改進。

2 無塵車間控制系統
2.1 控制系統的原理
無污染、無塵車間進門時要求對人或物進行徹底除塵，在該過程中，人或物進入無污染、無塵車間前，首先需在無塵車間嚴格進行指定時間的除塵才能進入車間，否則門打不開，進入不了車間。該車間控制系統的原理示意圖如圖1所示。圖中的第一道門處設有兩個傳感器，開門傳感器和關門傳感器;無塵車間內有兩臺風機，用來對人或物除塵;第二道門上裝有開門傳感器和電磁鎖，該鎖在電磁鐵控制下自動鎖上或打開。另外，進入室內時需要除塵，出來時不需除塵。

圖1 無塵車間控制系統原理示意圖

2.2 無塵車間工藝要求
(1) 無塵車間有兩道門，兩道門之間有兩臺風機，用來對人或物除塵。第二道門上有電磁鎖，該鎖在系統控制下自動鎖上或打開。
(2) 當人進入車間時必須先打開第一道門進入無塵車間，除塵后方可進入室內。當第一道門打開時，開門傳感器動作，第一道門關上時關門傳感器動作，第二道門打開時相應的開門傳感器動作。
(3) 第一道門關上后，風機開始吹風，電磁鎖把第二道門鎖上并延時20s后風機自動停止，電磁鎖自動打開，這時方可打開第二道門進入室內。
(4) 若人從室內出來時，第二道門的開門傳感器先動作，第一道門的開門傳感器才動作。關門傳感器與進入的動作相同，但由于此時不需除塵，所以風機、電磁鐵均不動作。
3 PLC控制程序設計
3.1 PLC的選型及I/O分配
根據可編程序控制器實際連接的元器件，三個傳感器作為輸入，3個執行元件(2臺風機和1個電磁鎖)作為輸出，由此選擇經濟實用的S7-200 CPU222型號PLC，其傳感器電源DC24V可輸出600mA電流;輸出繼電器觸點容量為2A，電壓為AC5-250V。CPU222有8路輸入和6路輸出，共計14路，完全能夠滿足該控制系統對PLC外端口路數的要求。
其中, 第一道門的打開傳感器設為I0.0，第二道門的關門傳感器設為I0.1，第二道門的打開傳感器設為I0.2，兩臺風機分別設為Q0.0對和Q0.l，第二道門的電磁鎖設為Q0.2，無塵車間控制系統的I／O分配表見附表。

附表 I／O分配表

3.2 梯形圖程序
依據無塵車間的工藝要求編制出相應的控制程序，在程序中, 用到了SM0.1、SM0.5H和置位、復位等指令，設計一個時間繼電器T37，以保證20s的延時進行徹底除塵,無塵車間控制系統梯形圖程序設計如圖2所示。

圖2 無塵車間控制系統梯形圖

在上述程序設計過程中，由于S7-200主機單元的CPU共有兩個系列:CPU21X及CPU22X，考慮生產未來發展的需要，設計時選用了具有很高性能／價格比的CPU222型號PLC，該主機單元可進行系統擴展。擴展時系統中可加裝數字和模擬量擴展單元、通訊單元、網絡設備及人機界面等模板，充分利用PLC控制系統的優勢，使所設計控制系統的功能更加強大，而系統的設計過程和操作卻越來越簡便。本系統選用了西門子S7-200系列可編程序控制器的STEP7－Micro/WIN32編程軟件，可在個人計算機上進行可視化編程及程序調試。安裝漢化補丁后即可得到一個漢化的編程環境。
3.3 調試及運行效果
首先對單臺設備通電和調節，進行模擬試驗。觀察每臺設備的工作狀態，動作符合要求、運轉正常后，按起動按鈕，整個除塵控制系統按設計好的程序進行工作，調試順利、完成了預定要求。
4 結束語
改進后的PLC控制系統， 結構簡單、編程方便、噪聲小、維護量小，大大改善了除塵設備自動控制系統的可靠性和工作效率，提高了設備的自動化水平。使用過程中，除塵設備運行效果良好，達到了無塵車間對電氣控制系統的要求。