西门子6ES7253-1AA22-0XA0功能介绍

更新时间：2024-05-08 07:10:00

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详细介绍

西门子6ES7253-1AA22-0XA0功能介绍

系统有两套配料系统（如图1所示），而且两种系统的控制方式不同，一种为恒速皮带秤间歇式给料系统，另一种是新上的核子秤。

图1 原配料系统结构

两种配料系统控制上相对独立，各自有相应的控制室且相距较远，给操作和管理带来了不便。因此，在产品的产量、质量方面都需要得到进一步**，在现有系统结构不变的条件下，进行自动化改造可以满足上面目的。
本文给出了基于PLC并且针对水泥工业上不同种类秤混合配料的控制系统，该系统已经投入使用，实践证明此系统自动化程度高、稳定性好、运行可靠。

2 配料控制系统设计

本文设计的配料控制系统是双层式结构，类似一个小型的DCS系统。控制系统结构如图2所示。上层是在工业控制计算机上实现监视管理；下层通过PLC完成配料及负荷控制。西门子PLC中的S7-200系列可以满足多种多样的自动化控制需求。S7-200系列不仅稳定可靠而且还具有紧凑的设计、良好的扩展性、强大的指令，使得其可以近乎完美的满足小规模的控制系统要求。

图2 控制系统硬件结构图

    根据实际现场布局，系统是由2套西门子PLC S7-200和一台工控机构成；
    因为核子秤控制室和皮带秤控制室距离较远，所以之间采用RS 485总线进行通讯；
    因为水泥厂配料系统中数据量较大，实时性要求较高，所以PLC采用自由口通讯，自己定义通讯格式；
    考虑整个配料系统的可靠性和安全性，让S7-200_1 作为主站，主要负责7路核子秤的配料控制，让S7-200_2作为从站，负责5路皮带秤的配料控制，上位机作为从站，主要负责生产监控和管理。

3.自由口通信实现

S7-200 CPU内部集成的PPI通讯接口为用户提供了强大的通讯功能。PPI接口的电气特性为RS485，可在三种方式下工作：

    （1） PPI方式
    （2） MPI方式
    （3）自由通讯口方式

    本系统采用自由通讯口方式，自由口通讯是通过用户程序可以控制S7-200 CPU通讯口的操作模式，利用自由口模式，可以实现用户定义的通讯协议连接多种智能设备。通过使用接受中断、发送中断、发送指令（XMT）和接受指令（RCV），用户程序控制通讯口的操作，通过SMB30（通讯口0）允许自由口模式，而且只有在CPU处于RUN模式时才能允许。当CPU处于STOP模式时，自由口通讯停止，通讯口转换成正常的PPI协议操作。PPI通讯协议是西门子专为S7-200系列PLC开发的一个通讯协议，可通过普通的两芯屏蔽双绞线电缆进行联网。波特率可选。

    S7-200使用STEP-7 MicroWin基本编程软件，因为测点数量较多，功能相对比较复杂，所以程序中大量使用子程序和中断，采用结构化编程。由于PLC采用自由口通讯，所以需要用户自己定义数据通讯协议，PLC通讯初始化子程序梯形图：

上位机软件采用了Borland公司出品的基于bbbbbbs平台的软件开发工具C++ Builder 6.0，作为当前受欢迎的R&D开发工具，C++ Builder 6.0具有以下优点：

    VCL可视组件库是当前为功能完备和高效的bbbbbbs基础类库之一。提供对bbbbbbs系统平台上开发所需的全方位支持。
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4 结束语

该系统经过现场的运行，结果令人满意，系统显示画面丰富、直观，现场运行可靠，不仅各项指标满足技术要求，同时系统的效益也有很大**，主要表现在管理成本的降低、岗位的缩减、系统检修周期的延长和检修费用的降低等。

另外，随着PLC技术水平的**，其计算能力、响应速度、联网能力、灵活性和可维护性已经达到或超过了传统的DCS，性能价格比有了更大的**，从而进一步推动了PLC控制系统在中小型水泥厂的应用。

矿井**机制动装置是矿井**机的重要保护装置。制动装置的作用可归纳为：(1)在**终了或**机不工作时，可靠地闸住**机。(2)在减速阶段参与**机的速度控制。(3)作为安全机构，在发生紧急事故时，对**系统进行保护。(4)对双卷筒**机，在打开调绳离合器，更换水平、调节绳长时，能闸住活卷筒、松开死卷筒，以便进行调绳操作。

　　目前矿井**机的制动装置多为盘式闸制动系统，主要由制动器和液压站组成。在**机的操作使用过程中，尽管对制动系统设计整定的制动力矩倍数达到**机静力矩的3倍以上，但仍因制动系统失效而引发过卷、蹲罐等事故，造成严重经济损失。

　　根据对制动系统的可靠性分析，盘式闸制动系统引发事故的原因有：(1)液压站在紧急制动时，管路回油不畅。(2)液压站工作制动调压稳定性不够。(3)残压过高，电磁阀故障。(4)制动器故障，如碟形弹簧疲劳或断裂、闸瓦污染等造成制动力矩不足等。而整个液压站的电控部分采用可编程控制器(PLC)，则会大大**电控系统的可靠性;同时增加了与现场设备的相互匹配性，可以灵活地实现各种功能变更。

　　1 液压站工作原理

　　液压站的工作过程主要包括：工作制动和安全制动。液压站采用可编程控制器(PLC)控制，其工作原理根据液压站动作过程进行编程，电磁阀的动作状态如表1所示。

　　1.1 正常工作制动

　　当**机开车时，给液压站的电动机1供电，油泵2启动，时液压站中的电磁阀由可编程控制器(PLC)控制，G1、G2、G3、G4、G6、G7通电，司机推动可调闸手柄，**电控系统发出—个增大的电压值，这个电压进入液压站电控柜中的放大板，并控制电液比例溢流阀4来调整系统压力，使系统油压增大到一定值。压力油一部分进入A、B管打开**机制动器，**机即可开车运行;另一部分压力油进入蓄能器13，为安全制动储备压力能。当**机停车时，司机拉回可调闸手柄，**电控系统发出一个减小的电压值，使系统油压减小，完全拉回手柄，PLC控制电磁阀G6、G7断电，系统油压降为0，制动住**机，等待下一次**。

　　1.2 安全制动

　　安全制动分为两种情况：一种是**容器运行在井筒中时，**机出现紧急情况时的井中安全制动;另一种是**容器已经接近井口时，**机出现紧急情况时的井口安全制动。

　　井中安全制动：**机出现紧急情况时，AC接点信号闭合，为满足制动减速度的要求，采用二级制动。这时液压站中电动机1断电，油泵2停止供油，电磁阀由可编程控制器控制，G1、G2、G6、G7断电，B管中的油压降为零，由B管控制的一半制动器施闸，产生制动力矩;而控制A管的电磁阀G3和G4依旧通电，G5通电，这时A管和溢流阀9以及蓄能器13相通，使管路产生和溢流阀9相对应并维持稳定的油压值，由A管控制的另一半制动器也施闸产生相应的制动力矩。两部分制动力矩之和要满足制动减速度的要求，这就是级制动。G5、G3、G4经可编程控制器延时一定时间后断电，所有制动器全部施闸，使**机停车，这是第二级制动。

　　井口安全制动：**机出现紧急情况时，为了防止恶性事故的发生而采用井口安全制动。**容器到位信号已经闭合，AC接点信号闭合，液压站中电动机1断电，油泵2停止供油，电磁阀由可编程控制器控制，G1、G2、G3、G4、G6、G7断电，A、B管的油压迅速降为0，所有制动器全部施闸，制动住**机。

　　(1)调绳功能：当**绞车需要调绳时，打到“离开”按钮时，这时电动机、电磁阀G8通电，调整可调闸手柄，使系统压力上升，将离合器打开;打到“调绳”按钮，此时电磁阀G2、G6、G7通电，调整可调闸手柄，系统压力上升，固定卷筒的闸打开，可动车进行调绳;调绳完毕，打到“合上”按钮，此时电磁阀G9通电，其余电磁阀断电，离合器复位合上。

　　(2)电磁阀检测信号：液压站中每个电磁阀都有一个阀芯检测传感器，当电磁阀正常工作，而阀芯没有到位或被卡，检测传感器会发出故障信号，并通过可编程控制器报警并在液晶屏上显示发生故障的电磁阀。以便对其进行维修。

　　(3)过压报警：当液压系统出现故障，压力超出系统设定值时，过压电接点压力表接点闭合，产生报警信号，对液压系统及制动装置起到保护，以便于维修。

　　(4)压差报警信号：当滤油器出现阻塞时会出现进出口压力差，此时滤油器上的压差开关动作，在液晶屏上产生故障报警信号，以便对其进行维修。

　　(5)温度报警信号：当油箱7中的液压油温度过高，温度报警信号闭合，并通过PLC及液晶屏报警或显示故障模式。

　　2 电控系统装置组成

　　整个装置由供电单元、检测单元、控制单元、输出单元和执行单元等组成。

　　(1)供电单元。交流220 V工作电源取自**机交流220 V控制电源，作为电磁阀、指示灯、PLC的工作电源;电液比例阀控制板的24 V电源取自单独的交流220 V+24 V直流电源;其他的24 V直流电源取自PLC自带的24 V电源;交流380 V油泵电机工作电源取自**机供电系统的动力电源。同时电控柜内部自带备用交流220 V应急电源，紧急停电后可给电控柜供电，正常工作时处于储电池充电状态。

　　(2)检测单元。安全制动信号接点、减速点信号接点、开车信号及停车信号接点取自**机电控回路，为无电压常开接点。过压保护接点取自过压检测电接点压力表;滤油器压差信号接点取自滤油器压差检测装置，两路信号并联;油温过高接点取自油箱油温检测装置;电磁阀故障信号接点取自电磁阀阀芯动作位置传感器。

　　(3)控制单元。由PLC可编程控制器及其扩展单元组成，完成所有信号检测、逻辑控制等，控制输出单元及执行单元的动作。电液比例阀由电液比例板控制调节，不参与PLC控制。

　　(4)输出单元。由输出继电器、中间继电器、指示灯等组成。

　　(5)执行单元。由油泵电机、电磁阀等组成，根据PLC的输出指令，完成相应动作。

　　3 注意事项

　　(1)电控柜开始投入运行之前，应着重检查以下方面：KT信号的极性，保证接线正确;转换电路开关的位置，保证方向一致;在确保电控箱外部连线无误后，可将电控箱投入使用。

　　(2)当PLC监视到故障信号时，将自动给出声光报警，电铃动作3 s后自动停止，欲消除故障显示，可按一下复检按钮。

　　(3)PLC正常工作时，PWR、RUN指示灯应同时亮，ERR、BAT指示灯不亮，如不符合此种状态，都应视为故障。

　0 引言

　　随着经济的发展，车辆急剧增多，城市道路交通堵车现象日益严重。因此，许多城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了其交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道车**繁忙的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门有待解决的主要问题。

　　鉴于当前实际中，一般在主干道是行车道而次道是人行横道和一些非机动车通行的十字马路处的交通灯仍然采用固定通行的一般的交通灯系统。这样的系统，不利于**道路的利用率，也不利于主要车道的通行，在没有行人需要通过人行横道的时候，主要车道上的行人也必须在停止线以外停车侯本车道绿灯亮。本文提出了一种全新的思路来解决此类问题，在有行人请求的情况下才会使主要车道的红灯点亮，禁止机动车通行，给行人通过的时间。而平时则主干道上一直绿灯亮，允许车辆快速通行，这样可以大大**主干道利用率，缓解日益严重的交通拥堵。文中采用PLC来实现带有人行横道请求的十字马路交通灯控制系统的设计。

　　1 可编程控制器简介

　　PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、灵活通用与维护方便等一系列优点。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的青睐。因此在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制的三大支柱之一。

　　PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相近。从结构上分，PLC分为固定式和模块式两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

　　当PLC投入运行后，其工作过程一般分为输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

　　2 带人行横道过马路请求的交通灯控制系统硬件设计

　　2.1 交通灯控制整体框图设计

　　十字马路交通灯示意如图1所示，其主干道是行车道而次道是人行横道和一些非机动车通行道，在马路通行及人行横道通行方向均有红、黄、绿交通灯，按照交通情况依次点亮交通信号灯。

　　论文中设计的交通灯控制系统主要实现检测和控制两大功能。检测次道上有没有行人请求通过;控制主干道与次干道的红、黄、绿灯的协调自动工作。

　　没有行人请求过马路时，主干道交通一直通行，次道一直禁止通行;有行人请求过马路时，要有一个过程的等待，才能得到通行许可。根据控制系统的要求，考虑了可靠性、准确性与经济性后，选用西门子S7-200系列PLC来做主控制器。

　　根据控制对象与任务，设计此交通灯的基本功能框图如图2所示。

　　启动按钮用于整个系统初次上电工作的启动或者掉电不工作的重新启动，采用一般的带锁点动按钮。街左请求按钮安装在主干道的左侧，当街道左侧有行人请求通过人行横道时，只需要按一下这个按钮就可以得到系统的响应，采用一般的点动式按钮，按下一次，系统响应一次，不按则系统不响应。街右请求按钮安装在主干道的右侧，当街道右侧有行人请求通过人行横道时，只需要按一下这个按钮就可以得到系统的响应，采用一般的点动式按钮，按下一次，系统响应一次，不按则系统不响应。

　　次干道上的交通灯平时一般显示红色，只有当这一方向上有人请求通过并且得到PLC主机响应后，信号灯才会变化。主干道这个方向上的交通灯平时一般显示绿色，只有当人行横道上有行人请求通过并且得到PLC主机响应后，主干道上的信号灯才先变黄然后变红，当行人及非机动车通过以后再变绿。

　　2.2 交通灯控制系统的I/O分配

　　基于S7-200PLC，CPU224交通灯控制系统的I/O资源分配如表1所示。