S7-200在除尘设备控制系统改造中的应用

1 引言
制药厂车间对除尘有非常严格的要求。人流物流进入这些场合前首先需要接受除尘机械设备进行除尘处理。很大一部分除尘设备仍使用继电器硬接线电气控制系统，继电器硬接线控制虽然成本低,但继电器在动作时带有冲击，使得这种控制系统寿命一般较短，维护投入大。为了保证除尘操作的严格进行，避免人为因素对除尘要求的影响，要求电气控制系统具有更高的可靠性以及行时的平稳性，一般继电器硬接线控制系统难以达到这样的要求。为此，我们设计了一套以PLC为控制器的除尘自动控制系统，对原电路进行改进。

2 无尘车间控制系统
2.1 控制系统的原理
无污染、无尘车间进门时要求对人或物进行彻底除尘，在该过程中，人或物进入无污染、无尘车间前，首先需在无尘车间严格进行指定时间的除尘才能进入车间，否则门打不开，进入不了车间。该车间控制系统的原理示意图如图1所示。图中的第一道门处设有两个传感器，开门传感器和关门传感器;无尘车间内有两台风机，用来对人或物除尘;第二道门上装有开门传感器和电磁锁，该锁在电磁铁控制下自动锁上或打开。另外，进入室内时需要除尘，出来时不需除尘。

图1 无尘车间控制系统原理示意图

2.2 无尘车间工艺要求
(1) 无尘车间有两道门，两道门之间有两台风机，用来对人或物除尘。第二道门上有电磁锁，该锁在系统控制下自动锁上或打开。
(2) 当人进入车间时必须先打开第一道门进入无尘车间，除尘后方可进入室内。当第一道门打开时，开门传感器动作，第一道门关上时关门传感器动作，第二道门打开时相应的开门传感器动作。
(3) 第一道门关上后，风机开始吹风，电磁锁把第二道门锁上并延时20s后风机自动停止，电磁锁自动打开，这时方可打开第二道门进入室内。
(4) 若人从室内出来时，第二道门的开门传感器先动作，第一道门的开门传感器才动作。关门传感器与进入的动作相同，但由于此时不需除尘，所以风机、电磁铁均不动作。
3 PLC控制程序设计
3.1 PLC的选型及I/O分配
根据可编程序控制器实际连接的元器件，三个传感器作为输入，3个执行元件(2台风机和1个电磁锁)作为输出，由此选择经济实用的S7-200 CPU222型号PLC，其传感器电源DC24V可输出600mA电流;输出继电器触点容量为2A，电压为AC5-250V。CPU222有8路输入和6路输出，共计14路，完全能够满足该控制系统对PLC外端口路数的要求。
其中, 第一道门的打开传感器设为I0.0，第二道门的关门传感器设为I0.1，第二道门的打开传感器设为I0.2，两台风机分别设为Q0.0对和Q0.l，第二道门的电磁锁设为Q0.2，无尘车间控制系统的I／O分配表见附表。

附表 I／O分配表

3.2 梯形图程序
依据无尘车间的工艺要求编制出相应的控制程序，在程序中, 用到了SM0.1、SM0.5H和置位、复位等指令，设计一个时间继电器T37，以保证20s的延时进行彻底除尘,无尘车间控制系统梯形图程序设计如图2所示。

图2 无尘车间控制系统梯形图

在上述程序设计过程中，由于S7-200主机单元的CPU共有两个系列:CPU21X及CPU22X，考虑生产未来发展的需要，设计时选用了具有很高性能／价格比的CPU222型号PLC，该主机单元可进行系统扩展。扩展时系统中可加装数字和模拟量扩展单元、通讯单元、网络设备及人机界面等模板，充分利用PLC控制系统的优势，使所设计控制系统的功能更加强大，而系统的设计过程和操作却越来越简便。本系统选用了西门子S7-200系列可编程序控制器的STEP7－Micro/WIN32编程软件，可在个人计算机上进行可视化编程及程序调试。安装汉化补丁后即可得到一个汉化的编程环境。
3.3 调试及运行效果
首先对单台设备通电和调节，进行模拟试验。观察每台设备的工作状态，动作符合要求、运转正常后，按起动按钮，整个除尘控制系统按设计好的程序进行工作，调试顺利、完成了预定要求。
4 结束语
改进后的PLC控制系统， 结构简单、编程方便、噪声小、维护量小，大大改善了除尘设备自动控制系统的可靠性和工作效率，提高了设备的自动化水平。使用过程中，除尘设备运行效果良好，达到了无尘车间对电气控制系统的要求。