6ES7351-1AH02-0AE0产品齐全

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PLC模拟量问题就是物理量程对应信号量程（比如0～10V，或4～20ma），信号量程对应A/D转换的整数范围，A/D转换的整数值西门子S7-200是0～32000，对西门子S7-300/400是0～27648。
1、西门子S7-300/400可以用FC105/FC106处理模拟（SCALE/UNSCALE）
2、西门子S7-200用AIW   、AQW输入、输出模拟量，S7-200会自动将输入的模拟量转换为0～32000的整数，程序编写时通过AIW将转换后的0～32000的整数读进程序，通过你的计算，然后通过AQW输出即可，CPU会自动的D/A转换的。
西门子S7-200PLC模拟量编程的思维是什么？
简而言之，模拟量输入就是将模拟量传感器、变送器的电量信号通过模拟量输入模板输入到PLC中，并应用程序进行转换为数值。而模拟量输出就是应用程序将数值通过模拟量输出模板输出到相应的外部设备中。的知识点：
a、要熟悉S7-200PLC模拟量输入、输出模块的硬件特性。
b、要熟悉S7-200PLC模拟量输入、输出模块的接线方法；
c、要熟悉S7-200PLC模拟量输入、输出模块的方式设置；
d、要熟悉模数、数模转换的方法；
e、要熟悉S7-200PLC相关的编程指令；
f、要熟悉你应用的模拟量传感器、变送器的电气特性及接线方法。1.使用Modbus库指令，一定要分配库内存；
2.分配的库内存范围一定不要和可读取的内存范围有重复的地方，否则初始化不成功。
帮助：MaxHold参数设定供Modbus地址04xxx使用的V内存中的字保持寄存器数目。例如，为了允许主设备存取2000个字节的V内存，将MaxHold设为1000个字的数值（保持寄存器）。
HoldStart参数是V内存中保持寄存器的起始地址。该数值一般被设为VB0，因此HoldStart参数被设为&VB0（VB0地址）。其他V内存地址可为保持寄存器的起始地址，以便在项目的其他地方使用VB0。Modbus主设备可存取V内存MaxHold个字数，从HoldStart开始。
如果HoldStart设为&VB0，MaxHold设为1000，即Modbus主设备可存取V内存从VB0开始，可存取1000个字，2000个字节。则库内存的开始地址一定要从2000以上开始，否则初始化不成功，返回错误代码为5，即“保持寄存器与Modbus从属符号重叠”。

每个自动化过程都是由许多较小的部分和子过程组成，所以工程建立的个任务是分解子任务。而每个子任务定义了自动化系统要完成的硬件和软件要求。其中硬件包括输入/输出数目和类型，对应模块序号和类型，所用机架号，cpu型号和容量，HMI系统，网络系统。软件方面主要是程序结构，自动化过程中的数据管理，组态数据、通讯数据及程序和项目文档。在siemens的s7中，上述工作都在项目管理(simatic管理器)，包括的硬件(+组态)，网络(+组态)，所有程序和自动化解决方案的数据管理。f1在线帮助。

simatic管理器管理step7项目，编写step7用户程序的工具，有梯形图lad，语句表stl，和功能块图fbd，编程语言。利用编程器或外部编程器可以把用户程序保存到eprom卡上。simatic管理器是一个在线/离线编辑s7对象的图形化用户界面，这些对象包括项目、用户程序、快、硬件站和工具。此管理器的用户界面中工具条和WINOOWs差不多，就是多了几个PLC菜单——显示访问节点、存储器卡、下载、模块。

step7项目结构：项目中，数据以对象形式存储，按树型结构组织。级：包含项目图表，每个项目代表和项目存储有关的一个数据结构。二级：站(如s7-300)用于存放硬件组态和模块参数等信息，站是组态硬件的起点。s7程序文件夹是编写程序的起点，所有s7系列的软件均放在s7程序文件夹下，它包含程序块文件和源文件夹。simatic的网络图表(mpi、profibus、工业以太网)三级和其他级：和上级对象类型有关。编程器可离线/在线查看项目——offline：编程器硬盘上的内容;online：通过网线从plc读到的内容。

菜单选项：在options-customize设置语言、助记符、常用特性(存储位置、系统信息显示)。创建一个项目：filenewnewproject插入s7程序块：insertprograms7program插入s7块：inserts7block然后可选：1：组织块(ob)被操作系统调用，他们是操作系统和用户程序的接口。2：功能fc和功能块fb是实际的用户程序利用他们可以把复杂的程序分解成小的，易于调试的单元。3：数据块存储用户的数据。选择所需块类型后，会打开一个属性对话框，其中可输入块序号和要使用的编程语言，及其他设置

1 引言
空气压缩机作为气动控制系统的气源设备，其在运行过程中的稳定程度和性直接关系到生产性。由于早期的电气控制多为继电器线路，长期运行老化，从而使灵敏度降低，在运行过程中会经常出现停机故障，给正常生产造成影响。采用可编程控制器技术改造空气压缩机的控制，克服了传统的纯继电器控制电路的不足，不仅可以完成对开关量控制，还能实现对模拟量进行控制。满足了系统对控制准确性和性的要求。
本文采用西门子公司的s7-300可编程控制器，对两台柳州柳二空机械股份有限公司（原柳州二空气压缩机总厂）生产的zw-3/7型无油润滑空气压缩机及其气体干燥器进行控制。本控制系统是在原生产线控制基础上，进行i/o口扩展从而达到空压机的控制目的。

2 系统工作过程
2.1 空气压缩机组的工作过程
在设备上电开机后，系统对空缩机的运行条件进行检查，当冷却水压力、空压机曲轴箱油压满足要求时，1＃机启动，2＃机作为备用，其启动方式均采用y-δ起动方式，y-δ起动延时为6秒。起动后，储气罐开始充气，在储气罐压力达到设定值0.7mpa时空缩机进气阀关闭，机器空运转。当储气罐压力下降到0.65mpa时，进气阀打开，再次进行充气。由于故障等原因使储气罐压力降到设定值0.55mpa时，且1#机处于停机状态，则2#机起动并正常运行，其运行原理同1#机相同，继续对储气罐充气。在储气罐压力降到0.55mpa时，且2#机处于停机状态，1＃机起动并正常运行。与此同时，两台机器的正常运行时间均为12小时，也就是说，一台机器运行到12小时时，无论其有无故障，或是储气罐压力是否0.55mpa，均要停机并启动另一台机器。

2.2 气体干燥设备的工作原理
两台压缩机共用一台气体干燥设备。该设备是采用柳州柳二空机械股份有限公司生产的gwu系列无热气体干燥器，。开机后，a塔先做吸附运行，b塔做再生运行。在设定的时序控制下，进气电磁阀a2打开a1、b1、b2均关闭，压缩空气经a2阀，从底部进入a塔，在向上运输过程中，气体中的水分被塔内吸附剂吸掉，干燥的气体通过梭阀c进入储气缺罐，与此同时，在a2打开后，经延时10秒b1打开，用b塔中的残余气体从上到下运动，将吸附剂中的小分从b1阀带出，经消声器排空。其开启的10秒时间是进行b塔脱附工作。在a2打开后延时十分钟后b2电磁阀打开，同时a2阀关闭，b塔进行充气，十秒后，a1阀打开，a塔中剩余气体从上至下经a1阀，从d消声器排出，并将a塔中水分带出，使a塔脱附，经延时十秒a1阀关闭。此时，由于a塔中的压力下降，b塔中的压力上长，梭阀c将a排气口关闭，将b排气口打开。同理，在b2阀开启十分钟后，a2阀打开，b2阀关闭，延时十秒，b1阀打开，使b塔进行脱附运行。就这样两塔交替运行，进行对气体的干燥。

3 系统的控制要求
3.1 空气压缩机的控制要求
（1） 开机前按通电源，所有安装在中控室和现场的状态指示灯点亮，显示当前状态。
（2） 按下起动按钮，空压机按y-δ方式起动，进气口电磁阀打开，开始给储气罐充气。另外，在起动时，不要求两台机器同时运行，但可选任意一台先运行。
（3） 正在运行的机器，运行时间过12小时或故障，备用机起动，并运行。
（4） 在运行过程中，如果发生水压、油压不足，立刻停机，并发出指示。
（5） 按下停止按钮，停机。

3.2 气体干燥器的控制要
气体干燥器的控制与空压机的运行同步，与空压机的电源一并打开，其起动受空压机的主接触器的控制。

4 系统硬件设计
4.1 系统配置
本设计所选用的是s7-300的标准型cpu，i/o口选用sm321和sm322数字量输入/输出模块及sm331模拟量输入模块在其三号扩展槽的二个sm口上依次进行扩展。

4.2 扩展单元i/ｏ分配及接线

开关量信号的采集，空压机在高速运行时，有很好的冷却系统和润滑系统，以避免运行过程中产生的热量对机器造成损坏。所以水压、油压是要考虑的，采用压力开关进行这些量的采集，并连接到其数字量输入模块sm321上，起始地址为100.0-100.3。模拟量的采集主要是用于测试储气罐的压力，以控制空压机运行。这些量需要用压力变送器进行采集，并将0-1mpa的压力转换成4-20ma的电流信号送到模拟量输入模块sm331上，其起始地址为672-687。

对于空压机的y-δ起动，虽然在软件程序设计中已经对其进行km2和km3、km5和km6的互锁，但为了其运行的性，所以在硬件连接中再一次对其进行互锁，确保起动时由于触点烧蚀或其它故障造成不能断开而产生短路情况。气体干燥器部分有四个电磁阀，这四个阀的在电源接通后，由ｋｍ1和ｋｍ4进行控制，无论是1＃机还是2＃一旦起动，气体干燥器就开始工作，其ａ塔下面的ａ2阀打开，a塔工作。然后按前述的工作原理进行工作。用ｋｍ1和ｋｍ2控制这一部分能保证气体干燥器与空压机的同步工作。

5 软件设计
5.1 空压机控制
依据空压机的工作原理设计其运行程序。开机，检查其水压、油压，在这些条件满足时1#机起动，并开始正常运转。在此要注意的是，在运动中2#机的起动，由于它一方面要受到定时器的控制，还要受到储气罐的压力控制，当储气罐的压力0.55mpa时，这说明1#机故障，所以2#机起动，但是这与1#机的初始条件相同，在开机时，储气罐的压力为0，两台机器都可以运行，因此在这里要求通过压力变送器和km1、km4共同对开机进行控制。km1、km4分别与压力变送器串接进行对两台机器的互锁运行控制。通过i672与q108.3控制1#机起动，i672与q108.0控制2#机的起动。这样就使得，当压力设定值0.55mpa时，两台机器不至于同时起动。

空压机气体干燥器系统。对气体干燥器的控制，主要依据两台空压机的起动情况而定。作为共用部分，无论那一台机器起动都要求气体干燥运行，因此，在气体干燥的梯形图中不必设计起、停按钮，而是通过q108.0和q108.3即1#、2#机的km1、km4来完成其控制。

6 结束语
本次改造后，在空压机在运行过程中，减少了操作人员到现场的巡回次数，可以通过在中控室直接观察空压机的工作状况，对现场出现的异常情况发出的报警信号，可做出快速反应，而不是像以前那样，等到其它气动控制的设备出现气压不足报警时才发现空压机系统有问题。经过这一年多的运行，除了设备的机械故障外，基本上没有出现控制上面的问题，符合设计要求。采用plc可编程控制器对空压机的控制，使其操作简便，而且在运行过程中的性和稳定性也进一步得到提高。

金矿;设备改造;监控系统;PLC;组态软件

1 引言

近年我国不少矿山企业为了实现、节能、环保等各方面日益增长的要求，积进行设备的新改造。某金矿在碎矿生产环节引进了Nordberg HP圆锥破碎机，以进一步优化生产指标和提率。但是该矿原先采用的碎矿生产控制系统是以人工操作为主的常规继电器控制方式，自动化水平低，对生产过程的各种信息缺乏有效的监控手段，不能及时响应各种情况，加上电气设备老化，故障，维护频繁，严重制约了新装备生产效率的发挥。因此，需要对原有控制系统一并进行改造。可编程控制器（PLC）作为一种的工业自动控制装置，具有功能强大、编程灵活、调试使用方便，且等众多优点，特别是它适应各种工业环境的能力和高性，使它得到广泛的应用。因此在本改造项目中，决定采用PLC来改造并扩展原有控制系统的功能，设计生动直观、功能丰富的监控流程画面，实现生产过程信息的集中显示和处理。

2 工艺与控制要求

某金矿碎矿工艺为三段一闭路流程：原矿从原矿仓通过重型板式给送入鄂式破碎机进行粗碎，然后由1# 皮带给入标准圆锥破碎机进行中碎，再经2# 皮带给入振动筛，筛上产品经3# 皮带返回短头圆锥破碎机进行细碎，细碎产品汇入2# 皮带，与振动筛构成闭路;筛下合格产品由4# 皮带送至粉矿仓。在控制上主要是对破碎、筛分及输送设备的起/停控制、联锁控制及保护，以及对设备运行状态和关键参数的监测记录，包括：①重板给、鄂式破碎机、2台圆锥破碎机、振动筛及4台皮带设备的电机起停控制、电机过载（热继电器状态）的监测及自动联锁;②2个圆锥破碎机稀油站、自动除铁装置、及3台除尘风机起停控制和工作状态监测;③粉矿仓声波料位计的信号监测;④控制室与现场各车间联络的声光警示信号。

本次改造还增加了以下项目：⑤鄂式破碎机、2台圆锥破碎机和轴瓦温度监测;⑥2台圆锥破碎机的电机工作负荷电流监测，以实现恒定负荷控制;⑦1#和3#皮带安装电子皮带秤和变频器，以实现给矿量控制;⑧控制室原有集中操作台和设备就地开关保留，和PLC控制系统通过转换开关进行工作方式切换。

3 系统硬件配置

根据前述控制要求，在充分考虑了系统的性、稳定性、通用性基础上，确定本监控系统采用集中式的控制结构，分为3级：过程监控站、PLC控制器和现场电气驱动和信号检测。PLC控制器选用西门子SIMATIC S7-300，该型PLC技术成熟，应用广泛，具有功能强、速度快、模块化等特点，具体配置为：CPU314，带有MPI接口，配64k EPROM存储卡做程序掉电保护;16通道DI模块SM321，5个;16通道DO模块SM322，3个;8通道AI模块SM331，2个;4通道AO模块SM332，1个;考虑系统的总点数和今后扩展的需要，配置了1个扩展机架，主机架和扩展机架之间通过通信模块IM360和IM361通信。监控站采用研华工控机，运行澳大利亚的CitectSA过程监控组态软件。S7-300和监控站计算机的通信采用MPI接口，在上位机中安装CP5613通讯卡，通过MPI电缆进行连接。

4 PLC控制功能设计

PLC程序是实现整个系统功能的，设计内容较多，下面主要介绍生产设备的起停联锁逻辑控制和破碎机恒定负荷控制。

4.1设备起停联锁逻辑控制

碎矿设备控制具有以下特点：逆流程起动，即先起动4 # 皮带机，后起动重板给;顺流程停机，即先停重板给，后停4 # 皮带机，并根据皮带速度、长度加以延时间隔，以免发生堆料的现象。为保护设备及人员，还需要满足较为复杂的联锁关系：①当皮带机、振动筛、圆锥破碎机、颚式破碎机中任一设备发生非正常停车或严重故障时，立即停止上游设备的运行，下游设备保持原工作状态不变;当重板给、除尘器和除铁装置等辅助设备发生故障跳闸时，只向主控室发出故障信号，而不中断系统的运行;②重要设备如圆锥破碎机等受到监测的轴瓦温度、电机负荷电流和稀油站工作参数信号也参与联锁，在信号自动停机，以防止设备受损;③根据皮带机系统的故障性质，进行紧急停机、顺序停机或发出声光报警;④在监控站画面上及操作台都设有“紧急停止”按钮，当出现重大险情和故障时，操作“紧急停止”按钮能立即停止全线设备。

系统从、灵活的原则出发，设置3种控制方式：①计算机控制方式，正常生产时使用，操作员在监控站画面实现设备联动或单动;②操作台控制，是保留系统原来的操作方式，作为监控站失效时的备用;③就地控制，可以用机旁电气开关实现设备的起/停，满足设备检修、试车、紧急事故处理的需要;在PLC柜上设有转换开关和转换预置按钮，可在3种控制方式间进行任意转换。

通过对上述控制功能和PLC各个输入输出信号的仔细分析，确定出单台设备的控制逻辑，利用西门子STEP7编程软件编写出梯形图（LAD）程序，见图1。其中，K为控制设备起/停的PLC输出信号，Y为启动逻辑信号，T为停止逻辑信号，由以下信号按一定逻辑关系产生：L ，与该设备有联锁关系的其他设备运行状态;S1，上台设备启动后延时触发信号;S2，转换开关处于计算机控制方式;S3，监控画面单动/联动方式选择按钮，“1”为联动，“0”为单动;S4，监控画面单动按钮;S5，控制方式预转换按钮;S6，转换开关状态，为“1”表示处于就地控制;S7，设备正在运行状态，是中间继电器信号;B1，联动停止信号，由上台设备停止后触发产生;B2，监控画面停止按钮;D1，预转换过程结束信号，“1”表示转换结束，由定时器延时触发;B3，监控画面紧急停止按钮;B4，操作台紧急停止按钮;S8，与该设备存在联锁关系的其他设备运行状态;S9，该设备PLC控制输出状态，为“1”表示PLC控制线路接通。

4.2 破碎机恒定负荷控制

Nordberg HP 圆锥破碎机是本次项目改造中的关键设备，为使其稳定在工作负荷状态，达到大处理能力，采用恒定功率控制方式，以主传动电机的功率（电流）作为被控参数，通过变频调速，动态调整给矿皮带给矿量的大小。经实验分析发现，若仅以电机功率作为被控参数构成单回路控制系统，由于给矿皮带的传输需要一定的时间，即存在纯滞后，当给矿量扰动发生后，将导致调节作用大大滞后，且易发生振荡，系统动态品质难以保证。为了克服系统的纯滞后，决定采用串级控制：在给矿皮带上安装电子皮带秤，以给矿量为副参数，主传动电机的功率为主参数构成串级控制系统，

当粒度、硬度、黏度等因素发生变化引起给矿量扰动发生时，给矿串级控制系统多了一个副回路，不等扰动影响到负荷功率，副回路立刻进行调节，从而具有较强的抗扰动能力，提高了系统的动态特性和主参数的控制质量。

5 监控站人机界面设计

软件采用澳大利亚的CitectSA组态软件。CitectSA采用开放式结构，支持多种型号的PLC和I/O设备，只要在组态时设置PLC类型和通信参数，并在监控画面的控件属性中设置正确的PLC位地址或字地址，软件就能建立起与PLC内部地址的连接和通信。我们利用它强大的图形组态技术和丰富的用户函数，设计了以下功能：①流程监控画面，通过动态、变色、闪烁、数字、棒图及曲线的方式实时监视各电气设备、工艺参数的工况，操作人员点击画面按钮可以实现全线设备单动起/停、联动起/停、紧急停车、现场询问等控制功能;②生产数据统计，对设备的起/停时间，班运转时间、起/停次数累计等信息自动记录并显示，对于合理安排生产和设备检修具有重要意义;③自动报表，将生产统计数据按生产班次定时打印;同时，在监控画面设计了报表打印按钮www.，可以在任何需要的时候进行打印;④在线操作指导，采用bbbbbbs级链接文本帮助的形式，向操作提供了方便、快捷的查找关于生产工艺操作、软件使用方法和设备维护等信息;⑤报警功能，在每幅画面上都有报警标志，设备故障、工艺参数异常都会触发相应的报警，每个报警都有详细的说明和原因解释，并有完善的报警确认、报警屏蔽和报警历史记录;⑥权限设置，通过设置工程师和操作员2级权限，明确了生产操作和管理职责，防止了误操作，有效的增强了系统的性、性。

6 运行效果

目前本控制系统已成功投入使用，了良好的效果：①生产效率显著提高。破碎机恒定负荷控制后，挤满给矿率由人工操作的60 %左右提高到90 %以上，主机运行负荷功率由人工操作的170 kW（主机电流28 A）左右，稳定提高到200 kW（主机电流33 A） 以上，处理能力得到充分发挥，台时处理量提高15 %，综合电耗降低了13%;②设备得到有效保护。破碎机负荷电流和轴温信号受到监控，一旦限会及时报警和联锁制动，从而解决了因为堵料造成电机载、皮带烧毁以及爆轴的问题;③系统故障率明显下降，维护工作大大减少，设备稳定运转得到充分;④减少了人员编制，仅需要2人就完成相当以前5人的工作。

7 结语

本文作者点：采用S7-300 西门子PLC和CitectSA过程监控组态软件，对金矿碎矿生产控制系统进行了设备改造，实现了生产设备操作的自动控制、联锁保护、数据集中显示和处理等较为的功能。从实际运行的效果来看，该系统设计合理，稳定，显著提高了生产效率。