可编程序控制器技术在铸造设备中的应用.doc

可编程序控制器技术在铸造设备中的应用 2005年，沈阳机床银丰铸造有限公司成功引进 安装了3套德国FAT树脂砂砂再生系统，本次所引 进的设备对于提升铸件品质有着重要意义，特别是 可编程序控制器技术在以上设备中的应用，提高了 设备整体控制性能，增强了人机交互性。本文以该套 控制系统为例，阐述西门子S7-300及PROFIBUS现 场总线技术在铸造设备中的应用。 1 S7-300系统PLC简介 1.1 S7-300的概述 大、中型PLC一般采用模块式结构，用搭积木的 方式组成系统，模块式PLC由机架和模块组成。 S7-300是模块化的中小型PLC，适用于中等性能的 控制要求。品种繁多的CPU模块、信号模块和功能模 块，能满足各种领域的自动控制任务，用户可以根据 系统的具体情况选择合适的模块，维修时更换模块 也很方便。当系统规模扩大和更为复杂时，可以增加 模块，对PLC进行扩展。简单实用的分布式结构和强 大的通信联网能力，使其应用十分灵活。 1.2 S7-300控制系统的组成部件 （1）中央处理单元（CPU）。各种CPU有不同的性 能，例如有的CPU集成有数字量和模拟量输入/输 出点，有的CPU集成有PROFIBUS-DP等通信接口。 CPU前面板上有状态故障指示灯、模式开关、24V电 源端子、电池盒与存储器模块盒（有的CPU没有）。 （2）负载电源模块（PS）。负载电源模块用于将 AC220V电源转换为DC24V电源，供CPU和I/O模 块使用。额定输出电流有2 A、5 A和10 A共3种， 过载时，模块上的LED闪烁。 （3）信号模块（SM）。信号模块是数字量输入/输 出模块和模拟量输入/输出模块的总称，它们使不同 的过程信号电压和电流与PLC内部的信号电平匹 配，信号模块主要有数字量输入模块SM321和数字 量输出模块SM322，模拟量输入模块SM331和模拟 量输出模块SM332。模拟量输入模块，可以输入热电 阻、热电偶、DC 4-20MA和DC 0-10V等多种不同类 型和不同量程的模拟信号。每个模块上，有一个背板 总线连接器，现场的过程信号连接到前连接器的端 子上。 （4）接口模块（IM）。接口模块用于多机架配置时 连接主机架（CR）和扩展机架（ER）。S7-300通过分布 式的主机架和3个扩展机架，最多可以配置32个信 号模块、功能模块和通信处理器。 （5）导轨。铝质导轨用于固定和安装S7-300的 各种模块。 2控制系统需求及配置 2.1控制对象和基本需求 PLC控制系统的控制对象，是砂再生系统中各类 再生设备及其辅助的除尘设备，控制系统需要实现 砂再生系统的自动操作和手动操作，及生产参数的 全面监控，不仅有电机等动力设备还有流量、温度、 物位等模拟量的监测和控制调节，需要提供给生产 操作人员友好的人机界面。 2.2控制系统说明 该砂再生控制系统，采用两台315-2DP型CPU， 分别用落砂工序及砂再生工序控制。为方便两台 315-2DP型CPU之间的数据传递，该系统采用 PROFIBUS-DP现场总线模式，实现两台CPU之间的 数据通讯。 PROFIBUS-DP用于现场设备级的高速数据传 输。在本系统中砂再生控制CPU作为系统的主站，落 砂控制CPU作为系统的从站，该主站周期地读取从 站的输入信息，并周期地向从站发送输出信息。 为提高设备操作的方便性和直观性，加强设备 及操作人员之间的人机交流，便于设备故障的查找 与排除，本系统采用WINCC监控软件，对整套系统 进行监控与设备操作，操作内容包括对整套系统的 手动与自动操作，各工序之间的操作画面的切换。监 控内容包括： （1）砂再生工序与落砂工序中各电机工作状态。 （2）各工序中砂库料位计和各阀门的状态。 （3）各工序故障显示与存档。 （4）型砂温度的显示与存档。 2.3系统组成部件及其功能 （1）CPU模块。本系统选用的CPU模块型号为 CPU315-2DP。该CPU模块具有大中规模的程序容 量，对二进制和浮点数具有较高的处理性能，有两个 PROFIBUS-DP主站/从站接口，可以用于建立分布 式I/O结构和大规模的I/O配置。 （2）数字量输入模块。数字量输入模块用于连接 外部的机械触点和电子数字式传感器，例如二线式 光电开关和接近开关等。数字量输入模块将从现场 传来的外部数字信号的电平，转换为PLC内部的信 号电平。输入/输出模块，统称为信号模块（SM），包 括数字量（或称开关量）输入模块、数字量输出模块、 数字量输入/输出模块、模拟量输入模块、模拟量输 出模块和模拟量输入/输出模块。 数字量输入模块分为：交流输入模块和直流输 入模块。交流输入模块的额定输入电压为AC120 V 或230 V。 （3）数字量输出模块。SM322数字量输出模块用 于驱动电磁阀、接