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PLC在混捏机控制系统中的应用设计

1、引言

西门子S7系列PLC以其可靠性高、软件功能丰富、编程简便，尤其是其组网能力强大等优点而越来越广泛地应用于工业自动化控制系统中，从S7-200、S7-300至S7-400，西门子PLC提供了PPI、MPI、Profibus、Industrial Ethernet及AS-i等系列网络解决方案，从而满足了管理层、客户层、现场层到传感器/执行器等各种层面的通讯需求。本文以我厂炭素成型连续混捏机改造为例，阐述了PLC如何实现混捏机调速控制、混捏过程的实时监控、显示、操作等功能。保障了生产过程的连续性，降低了劳动强度，改善了劳动条件，实现少人或无人巡视的目标，达到了对大型、关键设备的安全、可靠运行的目的。

2、被控对象

中铝青海分公司炭素连续混捏机是八十年代中期从德国BUSS公司引进的铝电解预焙阳极专用大型设备。其混捏方式采用动、静搅刀相对运动和搅拌轴前后移动实现糊料混捏目的。其混捏机总控制系统如图1所示。

图1 混捏机控制及辅助装置的系统控制图

3、PLC控制系统设计

一个设计良好、性能优越的控制系统，必须有高质量、高性能的硬件配置才能保障最佳控制目的实现。由于混捏机控制系统的实际控制量较少，采集的参数种类较多的特点，采用S7-200 PLC能完全满足其控制要求。另外S7-200 PLC是以Profibus-DP为通讯模式，其高速（数据传输率高达12Mbps）且优化的通讯方式，适合现场级控制系统与分布式I/O及其它设备之间的主从通信。其PLC的主要配置分别为：处理器选用CPU315-2DP；数字输入模块6ES7 321-1FH00-0AA0 6块；模拟输入模块6ES7 331-7NF00-0AB0 2块；数字输出模块6ES7 322-1FH00-0AA0 4块；模拟输出模块6ES7 332-5HD01-0AB0 1块；模块前连接器6ES7 392-1BJ00-0AA0 13块；IM365本地扩展模块（6ES7 365-0BJ01-0AA0）1块；电源模块PS307 5 1块；DP总线连接器（6ES7 972-0BB50-0XA0）2块；监控装置为触摸屏TP270（10寸带Profibus接口）。其原理如图2所示。

图2 PLC控制混捏机及其辅助系统原理图

由于数字输入模块具有各组之间、组与数据总线间均设为相互隔离，其输入信号可直接接至模块上，也可用继电器隔离后接入模块，其输入模块内部原理如图3所示。

图3 PLC数字信号输入模板接线图

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