基于西门子PLC的糖香料控制系统设计举例

刘维韶

摘 要：为积累糖香料调配系统设计经验，本文通过在糖香料调配系统设计过程中，以西门子PLC为基础的控制系统的设计举例，来说明糖香料调配系统设计的一些思路，并举例说明了一些关键控制程序设计的思路及结构。

关键词：香料生产;西门子PLC;控制结构

西门子PLC是目前工业自动控制系统中应用广泛的品牌，以其较高的性价比，在国内各个行业中均占有很大的市场份额。本文试图通过以西门子PLC为基础的控制系统的设计举例，来说明糖香料调配系统设计的一些思路。

1 控制系统主要器件选型

控制器选择：SIMATIC S7-400系统的核心是控制器，本系统选用CPU416-3PN/DP控制器。CPU416-3PN/DP控制器带有11.2MB工作存储区，集成了PROFINET功能，还带有组合的MPI/PROFIBUS-DP接口，0.03 us/二进制指令的CPU实现指令的执行时间;最大可到262144的数字量输入/输出和16384个模拟量输入/输出。

通讯模块选择：通讯模块选择CP443-1 Advanced，直接安装在S7-400 机架上，并经过背板总线连接到其它模板，没有槽位规则。该模板自带有功能强大的处理器，从而解除了CPU 的通讯任务并有助于另加连接，可以通过以太网直接进行通讯。无需编程器即可进行模板更换，所有信息都保存在可更换CPLUG 中（即使是用于IT 功能的文件系统）。 具有丰富的诊断功能，可用于机架中的所有模板。

输入输出模块选择：输入输出采用ET200S分布式I/O，ET200S模块种类最齐全，点数经济，系统架构灵活复杂，有利于系统设计的模块化。分布在每个电控柜内和现场机构旁边的操作箱内，大大节省了布线，支持模板热插拔而不会导致CPU停机。

2 控制系统结构

车间控制系统布置为，厂级制造执行系统（MES）连接至车间服务器，车间内部网络以内部交换机为中心，控制器，监控计算机及分布式的I/O子站均连接至交换机。

其他智能设备，如电子秤、阀岛、流量计、射频识别系统均选用PROFIBUS DP接口，通过IE/PB Link将PROFIBUS DP透明的接入到PROFINET;壓力、温度均选用带PROFIBUS PA接口的智能仪表，通过DP/PA Link将其首先转换到PROFIBUS DP，然后通过IE/PB Link接入到PROFINET。每个IE/PB Link最多可以连接64个PROFIBUS DP设备，每个DP/PA Copule最多可以连接32个PA仪表。

3 PLC程序设计说明

3.1 香料调配车间的程序结构

根据香料调配车间的程序的工艺流程和西门子结构化编程的系统思维，确定香料调配车间的总体控制程序结构如下图：

程序编写以各个控制功能为单位，编写相应控制块，如搅拌电机在调配车间中应用较多，因此编写为一个块。这些重复性较高的设备，其控制过程基本一致。因此编写为一个块，重复调用，可以减轻程序编写任务量，使程序简明易读，同时也符合西门子程序设计的结构化编程的思想。

3.2 控制程序举例

3.2.1基本块功能举例

3.3.2加热温度控制功能举例

传感器有效监测温度范围为-20℃-200℃。

程序使用温度和阀控制功能进行温度控制。程序变量中，参数有：“蒸汽阀开度”“罐内重量”“温度设定值”“温度实际值”。当温度为设定值SP-实际值PV > 4时，打开阀门（如果直接加热到设定值，温度会冲高，因此加热接近设定值时就停止加热），如果罐中的料液重量少于30公斤，把SP清零（没有料液加热可能会损坏罐体）。

4 结论

作为糖香料控制系统中的一部分，本系统选定基于西门子PLC，设计出控制系统的具体结构，完成了系统选型，程序设计等一系列的工作。经实际调试与试生产，本系统基本达到了预期的设计要求。

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