基于西门子S7_2.docx

基于西门子S7本系统采用西门子公司推出的S7-200PLC作为现场控制器，选用CPU226主机模块；通过CP5613卡完成现场控制器同中控机之间的通讯。现场控制器S7-200扩展了一块智能温度数据收集模块EM231，该模块带有4个模拟输入点，集成有16位/转换器，分辨率达0.1，能自动进展线性化处理，有冷端补偿功能，不再需要外部变送器，一个模块就能完成数据收集及数据处理功能。系统的温度信号的检测采用铂电阻PT100，铂电阻具有测量精度高、性能稳定可靠的特点，在工业上广泛用于-200+500之间的温度测量。由于现场控制器S7-200不能直接同PROFIBUSDP现场总线相连，因此为S7-200外扩了PROFIBUSDP模块EM277。对于不同的染色品种，对应的温度工艺曲线也是不同的，假设将所有可能用到的温度曲线存入现场控制器中，那么对现场控制器的内存要求很高，因此本系统设计通过中控机，将工艺人员设定的不同的温度工艺曲线，全部由工作人员在中控机上输入后经PROFIBUSDP现场总线下传给现场控制器，现场控制器根据接收的温度工艺曲线进展温度控制，同时现场控制器可以随时向中控机申请修改温度工艺曲线的参数。在网络中断时，现场控制器可以保存当前的温度工艺曲线，并且具有断电长期保存当前温度曲线的功能，同时可以将现场的温度等信号上传至中控机，形成监控界面，假如需要可以通过网卡将中控机同工厂信息网以及Internet网相连，实现底层到高层的信息分享。系统的构造图如图2所示。4系统的软件设计由图1可知，染色工艺可以分为几个曲线段，不同的曲线段对应不同的目的温度、升降温时间、保温时间。对染色经过的温度控制主要是对染槽升温、保温、降温，结合消费的实际要求又将升温分为直接升温到指定温度和按斜率准确地升温到指定温度；同理，降温也分为直接降温到指定温度和根据斜率准确地降温到指定温度。因此温度控制分为五个子程序：直接升温、按斜率升温、保温、直接降温、按斜率降温。直接升温还是斜率升温、直接降温还是斜率降温根据实际需要通过中控机设定，而后由现场控制器PLC的主程序调用相应子程序。由于间歇式染色机的染缸体积较大，加热管道与冷水管道相对较小，造成比拟大的温度惯性，一般可将其以为是一种具有纯滞后大惯性的被控对象，因此在升/降温段采用趋势判定补偿法，假如是升温，那么在温度到达T目的温度-Ti时停顿升温；假设是降温，那么在温度到达T目的温度+Tj时，停顿降温，其中Ti、Tj为补偿温度。由于温度控制的程序都在现场控制器PLC中，但是染色工艺参数是从中控机下传给PLC的，因此在PLC的主程序中，需要根据接收到的来自中控机的数据进展判别，再执行相应的子程序。在下传的数据中包括目的温度、斜率、保温时间等，因此PLC可以根据这些数值判定升温、保温、还是降温。但是判定升温、降温、保温，光凭目的温度、斜率、保温时间不能得到准确的判定，因此使用前一曲线段的目的温度辅助进展判定。由下面温度控制判定表1表示。讲明：T为本曲线段的目的温度，T为前一曲线段的目的温度align=center表1温度控制判定表/align根据表1，PLC可以进展染色经过的温度控制。下面以斜率降温为例，讲明PLC的温控经过。首先在主程序中判定当前目的温度是否小于上一步目的温度，再判定斜率不即是零，假设知足这两个条件，就按照指定斜率降温。在斜率降温时，将降温段曲线按时间分成假设干个相等的小间隔，对每一小间隔计算出相应的温度作为这一小段的温度给定值，因此工艺曲线的降温段可以用阶梯性表示，如图3所示，又由于染机的大惯性，因此降温曲线段可由图4表示。只要每一间隔的时间足够小，那么计算的每一间隔的温度给定值与理想值的偏向就可忽略。本系统采用采样时间将降温段曲线分成相两次目的温度比拟斜率K保温时间t当前动作图示K0t="0"按斜率升温T-T>0K0t0按斜率升温后保温K=0t="0"直接升温K=0t0直接升温后保温K0t="0"ERRORT-T=0K0t0保温K=0t="0"ERRORK=0t0保温K0t="0"按斜率降温T-T5完毕语本系统构造灵敏，通过PROFIBUS-DP总线将现场控制器互连成网，用户可以在中控机上编辑各种条件下的温度曲线，通过总线快速下传给现场的控制器，使其根据接收到的温度曲线控制染色经过中的温度，同时可通过PROFIBUSDP控制网络实现现场数据的上载。本系统不但可以实现温度控制，而且根据需要还可扩展其他染色工艺经过的控制如水位、液位等参数的控制，具有良好的开展前景。本文作者创新点:采用S7-200PLC作为消费现场的控制器，完成温度控制，本系统能及时准确地控制染色产品的质量，将产品的质量隐患消灭在现场，保证染色一致性和一次准确化；通过PROFIBUSDP总线实现快速响应、高效率、低本钱消费，大大进步染整设备的自动化、连续化、智能化程度，同时，应用网络通讯技术可为间歇式染色机与染色厂企业信息治理层、互连网的连网提供了根底，使设备的控制系统具有开放性的体系构造。参考文献1商高平，马伯渊PROFIBUSDP现场总线在反浸透水处理中的应用J微计算机信息，2006，2-1：56-58。2荆涛，染整设备机电一体化【M】北京：中国纺织出版社，1997，P120P2503SIEMENSSIMATICS7-200可编程序控制器系统手册2000版0