S7-200 PLC在多转笼除尘机组控制系统中的应用

2016-12-09孟永法

中国棉花加工 2016年5期

关键词：子程序触摸屏手动

■孟永法

〔郑州棉麻工程技术设计研究所，河南郑州450004〕

S7-200 PLC在多转笼除尘机组控制系统中的应用

■孟永法

〔郑州棉麻工程技术设计研究所，河南郑州450004〕

一、概述

MCLW-6型多转笼除尘机组是国家“十一五”科技支撑计划科研成果，由中华全国供销合作总社郑州棉麻工程技术设计研究所研制，适用于棉花加工、纺织企业对含有纤维性粉尘空气进行过滤，降低含尘气体排放浓度，并可同时回收含尘气体中有用纤维。2014年在南疆塔河种业4台126机采棉车间的籽棉清理环节安装了4台多转笼除尘机组，机组采用PLC进行控制，自动化程度高，运行稳定，使用至今，有效地减少了车间的粉尘排放，取得良好的除尘效果。

二、除尘机组工作过程

机组采用两级过滤除尘，第一级使用圆盘过滤器捕集有效纤维，通过纤维分离器压紧后回收；第二级采用多转笼滤尘器捕获细微粉尘，通过布袋集尘器及粉尘压实器压紧后收集。含纤维性粉尘空气进入一级尘室，一级圆盘过滤器阻挡的纤维性杂质在一级风机的作用下被一级转动吸嘴吸除送往纤维分离器压紧后排出，分离后的空气返回一级尘室。透过一级圆盘过滤器的含尘空气进入二级尘室，二级转笼长毛绒滤料阻挡的粉尘在二级风机的作用下被二级转动吸嘴吸除送往布袋集尘器清灰器振打后落到螺旋输送机压紧后排出，分离后的空气返回二级尘室。透过二级转笼长毛绒滤料的空气已经达到排放标准自由排放。

每台除尘机组有9个电机需要控制，其中一级有3个，分别是纤维分离器电机、一级风机电机、一级吸嘴电机，二级有6个分别是转笼电机、清灰器电机、二级风机、二级吸嘴、和两个螺旋输送机电机。机组开启机组一级的3个电机和二级2个螺旋输送机连续运行，二级其余的电机按照时序周期间歇运行。

三、控制系统硬件

除尘机组控制系统上位机采用MCGS触摸屏，控制器采用西门子S7-200型PLC，设备的大部分操作与信息显示通过触摸屏实现。控制系统PLC主机选择自身I/O点数较多的CPU-226，CPU-226带有24个数字量输入点和16路数字量输出点。根据系统的输入点数，另外选择两个EM221数字量模一个4通道模拟量输入模块EM231作为扩展模，两个EM221扩展模块中一个为8通道输入，一个为16通道扩展模块，如图1所示。

图1　硬件连接示意图

除尘机组的控制系统输入输出分配如表1所示。

表1　控制系统输入输出分配表

四、控制程序设计

在除尘机组控制系统PLC程序设计时，根据控制对象与功能不同，编写手动、自动、模拟量、故障等几个子程序，在程序中调用各子程序，从而使编程方便、简单。PLC程序采用梯形图语言进行编写，在控制系统中，触摸屏主要实现监控设备的运行状态、手动操作参数设定与报警信息设置等功能，根据触摸屏要实现的功能设计相应的用户窗口。

五、重要控制功能的实现

（一）手动/自动运行功能

系统的手动和自动状态通过PLC在不同状态下分别调用不同的子程序来实现。当选择开关打到手动档，程序调用手动子程序，系统进入手动运行模式；当选择开关打到自动档位，程序调用自动子程序，系统进入自动模式。在手动状态下，通过触摸屏上位机进行手动控制，手动控制功能主要用于现场的设备调试和紧急情况下单电机起停。设备正常运行时选择开关要将自动档位于自动，在自动状态下设备可远程一键顺序启停。

图2　手动自动框图与PLC子程序调用梯形图

（二）压力信号检测与处理

模拟量输入扩展模块EM231具有4路模拟量输入通道，它可以输入电压信号也可以输入电流信号，输入信号模式也可通过拨码开关进行选择。控制系统采用两个0～2 000 Pa的压力变送器对机组一级与二级的风压进行检测，变送器输出信号为4mA～20mA。在S7-200 CPU内部，对于4mA～20mA的信号，对应的内部数值为6 400～32 000。在PLC“模拟量”子程序中通过调用函数库Scaling中的Scale I to命令将模块内部值转化为实际的压力值。

图3　压力转换梯形图

图3中：

Output为换算出实际值，Input为中间值，Osh为换算结果的高限，Osl为换算结果的低限，Ish为换算对象的高限，Isl为换算对象的低限。

（三）报警与运行状态检测

控制系统对机组进行多方位的故障检测、超压检测及关键部位传动检测。控制系统检测到报警信息后，故障开始并闪烁，触摸屏的报警滚动条会显示最新的报警信息，在报警记录中能够查询历史报警信息。正常运行时，除尘机组的压力在一个正常的范围内，当压力变送器检测到的压力超出设定值时，系统便会报警。控制系统采用接近开关对关键的运动部件进行运行状态的检测，以一级吸嘴传动故障检测为例做详细说明。

图4　一级吸嘴传动故障检测梯形图

图4中I0.5为一级吸嘴断路器闭合信号，Q0.2为一级吸嘴接触器吸合信号，I4.2为检测一级吸嘴运行状态的接近开关，T101、T102为接通延时定时器。当I0.5和Q0.2均有信号时，表一级吸嘴电机处于运行状态。传动正常状态下，I4.2将收到接近开关发出的一个周期小于30 s的脉冲信号，报警信号不能被触发。当传动出现故障时，接近开关长时间检测不到信号或者一直处于有信号的状态，当这种状态持续超过30 s后，接通延时计时器将被触发，系统就会通过内部寄存器M2.2发出一个报警信号。