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道门进入无尘车间,除尘后方可进入室内。当道门打开时,开门传感器动作,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) 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,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, 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。
热线中往往有很多客户会有这样的疑问“我明明设置了CP1623的IP地址,为什么就不能通过CP下载?” “为什么我的WinCC和CPU通讯不上?” “PC Station下载后,Station Configuration Editor上为什么会有黄色的叹号?”
为什么出现这种情况呢?在和客户进行沟通中,我发现这些客户对CP1623的两个IP地址产生了混淆。打开Simatic Net-Configuration console(PCS 7 V8.0SP1之前的版本),找到CP1623-Address,我们可以看到CP1623的两个IP地址。
从PCS7 V8.0 SP1起,在Communication Setting中查看该属性。
那么这两个IP地址的作用是什么呢?实际通讯时到底是哪个IP地址在起作用呢?
NDIS,即网络驱动接口规范,如果要使用CP1623进行标准TCP/IP通信(在办公室环境),需要绑定NDIS驱动,CP1623就可以向普通网卡一样,在本地连接即可出现。需要注意的是:在使用CP1613时,Simatic Net CD 2006或之前的版本,需要手动添加CP1613卡的NDIS驱动。之后的版本,安装Simatic Net都会自动安装NDIS驱动,我们在本地网络连接中可以CP1623网卡。
Industry Net,工业以太网,安装了Simatic Net后,在Set PG/PC interface中会出现CP1623(ISO)和CP1623(RFC1006),但不会出现本地连接。CP1613(RFC1006)使用的是ISO-on-TCP协议,仅用于工业以太网通讯。
实际中,我们的客户常常在本地连接中仅设置了NDIS IP地址,并将它误认为以太网IP地址,但程序下载、和上位机的通讯往往是通过工业以太网的,而此时以太网的IP地址此时保持在出厂默认设置:127.0.0.0。
因此当我们PG/PC接口选择CP1623(RFC1006)下载时,会出现不能下载的现象,或是WinCC和CPU通过TCP/IP通讯时不能建立连接,这是由于以太网的IP地址没有正确的设置。有时甚至会在下载PC Station时将两个IP地址设置成一样的,这样导致Station Configuration Editor出现黄色报警叹号!
大家在今后使用CP1623时一定要注意IP地址的设定问题。