西门子PLC应用系统设计及应用

杨国柱

引言：近年来，随着PLC技术的不断优化和应用领域的不断增加，我国的很多装置都配备了PLC，尤其是在电气控制的自动化生产线方面，PLC的应用成果最为显著，设备电气控制的起制动性能在很大程度上得到改观。从冶金钢铁方面来讲，近年来，钢板预处理技术取得了极大的进展，不仅为钢板的进一步应用提供了优质的产品，还为钢板在海洋运输和仓储防腐方面提供了很好的帮助。本文将围绕钢板预处理技术进行分析，通过钢板预处理技术的工艺要求，分析西门子PLC应用系统的设计和应用。

引言

可编程控制器（PLC）是新生代的工业控制装置，它的基本构成有CPU模块、电源模块、数字量和模拟量输入输出模块、接口模块、通信模块和编程设备。PLC的设计还是以原有的继电器逻辑控制系统为基础，在此基础上逐渐发展成为既具有逻辑控制、时间计算、数字计算、分支程序和子程序等顺序控制功能，又具有数字的运算和处理、联网通讯、调节模拟量和显示流程操作的多功能控制系统。PLC以其结构简单、操作便捷和性能可靠的有点，被广泛应用于工业生产的各个方面。

一、西门子PLC的应用领域和应用特点

西门子的PLC性价比最高，因此在我国的各领域的多个方面都有其应用。目前，在国内外的钢铁、电力、石油和化工、汽车制造、烟草、机械加工、环保、交通运输和建材、文化娱乐和电子产品制造等很多方面都有PLC的应用。

西门子PLC生产时采用先进的生产工艺以及超大规模的集成电路，这样就使其产品与其他老的电路逻辑产品相比具有更简单的编程方法，不仅简单易学而且功能强大、性价比高，再加上其产品易维护、维护工作量小、可靠性强、能耗低以及抗干扰能力大幅提升、系统的设计安装调试简便等特点，就是的使用者在操作时既易懂又省力。

二、西门子PLC应用系统设计在钢板预处理线控制系统方面的设计

（一）预处理线辊道和抛丸电机设计控制结构

钢板预处理线控制系统包括集中控制除尘系统、喷漆系统、预热系统和烘干系统。这些系统的工作是由10台抛丸电机和10台辊道电机完成的，这样的任务只需单台PLC就可以进行逻辑控制，但是在选定PLC时一定要挑选高性能的产品，才能够确保工作的顺利进行。如图所示，PLC通过采集传感器的信息，进而对传感信号进行逻辑处理，最后把处理好的信息传到变频器，让变频器进行控制。

（二）PLC控制系统设计

整个预处理生产线自动控制系统采用的是集中控制的SIEMENS S7-300.中央控制CPU的控制器是SIEMENS 315-2DP，经过DP网线和五个IMI153链接，控制20台变频器。通过PLC与变频控制间相互的数据传输，最后对交换后的数据进行集中控制。

PLC和扩展模块的选型一定先要对处理线的设备进行统计，了解配电容量和位置的分布情况，本控制系统包括10台辊道电机、10台抛丸电机，20台变频器和5个现场操作箱。

西门子PLC选型有其不可替代的优点，S7-300系列PLC是西门子模块化的中小型PLC，这种系列的PLC应用于中等控制性能的电气控制系统再合适不过。CPU集成是程序过程控制的主导，其主要功能是执行用户编写的程序。S7-300性能较为稳定的原因就在于，其设计选用的CPU的RAM存储量为512KB，集成512個定时器和512个计数器，有8000多个存储器位，数字量通道最大为65000多点，模拟量通道可达4000之多，CPU存储器采用flash EPROM装置，即使在断电之后CPU在无电状态下仍可以保持动态数据很长时间。S7-300系列315-2DP模块在设计时做足了电磁兼容和抗震动和冲击的工作，因此能够在巨大地温差和强震动的环境下工作；S7-300可以使用SIEMENS公司提供的模块化程序，这样就使得用户程序存储容量大幅度减少，进而使工作效率大幅度提升。

PLC模块的选型。PLC主机的计算机系统要选用SIEMENS S7-300，其数据采集和逻辑控制是通过辊道和抛丸机来实现的。PLC的各设备点都有IM153远程I/O和S7-300主机以及过程计算机都通过PROFFIBUS现场总线连接，实现和主控室的通讯，通讯率在12Mbit/s，主控室到现场控制通讯的电缆长度大概在500米左右，通讯率为18705Kbit/s，这就足以满足现场控制和信息反馈的要求。

三、控制系统软件设计

（一）PLC控制系统软件编程设计

SIEMENS公司设计的STEP7型号的软件，其目的是用于SIMATIC可编程逻辑控制器的组态和编程，是SIEMENS公司SIMATIC工业软件的组成部分。一个控制系统的顺利完成需要一个明确的步骤。首先是软件的安装和授权，首次使用STEP7时，要在电脑上进行软件的安装，其公司提供的软件可以直接使用。安装完成之后讲购买后授予的权限从磁盘移动到硬盘，STEP软件就可以使用了。按照工艺要求，在设计自动化控制系统方案和使用STEP7之前，要设计出目标的控制解决方案，将整个程序分成多个子程序，通过逐个完成任务，进而生成对应的组态报表；STEP7安装完成之后，从Windows界面启动软件，先创建一个项目结构，并对其进行命名，项目管理和文件夹管理类似，数据是以分层的结构形式存在于项目管理中，，这些数据通过程序可以直接被利用，项目创建完成后，其他的任务都在这个项目下执行；项目建立完成后，要组态一个站，组态的站要与编程控制器型号对应，否则会出现一些列调试问题。组态站完成之后，就需要组态硬件，那么就要确定一下控制目标所需要的开关量点数量以及模拟点的数量，进而相应地进行模块选择。

（二）PLC的基本构成和工作原理

PLC的控制核心是微处理器，这个设备具有很多微机的特点，但是PLC相比于微机来说在工作方式上还是有很大区别的。微机以等待命令为工作方式，通常是通过键盘的操作，引起I/O状态的变化进而进行工作。但是PLC通过循环扫描工作进行正常工作，针对PLC中的任何一个子程序，CPU在指令输入后开始扫描执行，按照编写程序指令进行执行扫描，通过周期性的扫描实现程序的循环扫描。

结语

西门子S7-300 PLC编程系统操作简单，性价比高，其中STEP7软件有提供了丰富的模块，这就为实现控制系统功能提供了极大的便利。钢板预处理系统是中厚钢板成产行业的重要组成部分，其技术水平的高低深深影响了钢板的产品深加工和产品质量的提高，所以，只有一定要将钢板预处理系统做好。

参考文献

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（作者单位：莱芜技师学院）