西门子S7_200PLC在液体混合控制系统中的应用

《自动化技术与应用》２０１０年第２９卷第９期
66 | T echniques of Automation & Applications
ＰＬＣ　与　ＤＣＳ
PLC and DCS
西门子S7-200PLC 在液体混合控制系统中的应用
马晓娜１，于桂军２，王智勇３
（１．沈阳工业大学工程学院　自动化系，辽宁　辽阳　１１１００３；２．辽宁科技学院　自动控制系，辽宁　本溪　１１７００４；３．
沈阳工业大学辽阳校区，辽宁　辽阳１１１００３）
摘 要：本文针对原有方法如人工式液体混合及继电接触器液体混合控制系统存在的不足，提出一种基于西门子Ｓ７－２００ＰＬＣ的液体
混合控制系统的设计思路。

给出了ＰＬＣ控制系统的Ｉ／Ｏ口配置、硬件电路图和梯形图程序。

本文中ＰＬＣ系统具有很好的可靠性和抗干扰能力，不仅大大降低了系统的故障率，提高了生产效率，而且可在线调试，方便系统的升级改造。

关键词：西门子Ｓ７－２００　ＰＬＣ；液体混合；效率
中图分类号：ＴＰ３１９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２０１０）０９－００６６－０３
The Application of Siemens S7-200 PLC Based on the Liquid Mixing Control System
MA Xiao-na 1, YU Gui-jun 2, WANG Zhi-yong 3
( 1. Department of Automation, Engineering Institute, Shenyang University of Technology, Liaoyang 111003 China;
2. Department of Automation Liaoning Institute of Science and Technology, Benxi 117004 China;
3. Liaoyang Campus, Shenyang University of Technology, Liaoyang 111003 China )
Abstract: The paper presents a design thought of liquid mixing control system based on Siemens S7-200 PLC to improve artificial
and relay-contactor liquid mixing control system. The I/O configuration diagram, hardware circuit diagram and ladder programs are given. In this paper, PLC system has high reliability and capacity of resisting disturbance. It not only reduces failure rate and enhances production efficiency, but also can debug on-line and favors system upgrade.
Key words: Siemens S7-200 PLC; liquid mixing; efficiency
收稿日期：２０１０－０４－２６
１ 引言
饮料生产、酒厂配液等等都离不开液体混合装置。

液体混料比例的精确性和均匀性是产品质量的关键，同样也是产品品质一致性的保障。

传统的液体混合装置完全由人工操作，无论在配料、混料等阶段都存在诸多不确定因素，产品质量无法保证，废品多、人工投入大［１］。

基于继电接触器控制的液体混合装置也由于继电接触装置自身的缺点如经常维修，抗干扰能力差以及系统升级改造困难等等，对产品质量和生产效率也难于提高。

ＳＩＭＡＴＩＣ　Ｓ７－２００系列ＰＬＣ具有许多优点，如，　（１）可靠性高，抗干扰能力强，适于恶劣环境；（２）体积小，功耗低；（３）编程简单，可在线调试；（４）通信能力强等等。

这些优势使得它适用于各行各业、各种场合中的检测及自动化控制的需要［２］。

其强大功能使其无论在独立运行中，或相互联成网络皆能实现复杂控制功能，具有极高的性价比。

本文提出一种新型的液体混合系统设计方案，该系统采用的西门子ＳＩＭＡＴＩＣ　Ｓ７－２００系列ＰＬＣ作为系统核心控制器，摒弃了原有人工方式的不足，与继电接触器系统相比降低了故障率，从而保证了产品质量，提高了工作效率。

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２ 系统硬件设计
２．１ 控制要求
图１是某单位液体混合装置。

该系统的整个工作过
程如下：电磁阀Ａ和电磁阀Ｂ分别负责控制液体Ａ和液
体Ｂ的进料，起初容器是空的，打开阀Ａ使液体Ａ注入
到液面Ｈ２处，关掉阀Ａ；打开阀Ｂ，进料注入液体Ｂ到
液面Ｈ３处，关掉阀Ｂ；此时搅匀电动机开始转动，由搅
匀电动机带动叶轮搅拌１２０秒，然后打开电磁阀Ｃ将混
合液体全部放出容器，完成整个液体混合的控制过程。

２．２ 系统硬件组成
该液体混合控制系统包括下位机ＰＬＣ（ＣＰＵ２２２ＤＣ／
ＤＣ／ＤＣ）一台、上位机（ＰＣ机）一台、ＧＤＹ－２００通用型光
电液位检测开关三个、电磁阀三个、按钮两个（启动按
钮、停止按钮各一个）、直流电动机一台等等。

２．３ 系统硬件设计
该系统选用西门子公司Ｓ７－２００系列ＣＰＵ２２２ＤＣ／
ＤＣ／ＤＣ　的ＰＬＣ为主控制器。

可编程控制器结构紧凑、
成本低廉、工作可靠、编程方便、抗干扰能力强等等成
为具有理想性价比的解决方案。

上位机为ＰＣ机，安装在控制室，主要用于完成数据
处理和存储、系统状态显示，实现系统的实时监控。

上
位机上安装西门子公司提供的ＳＴＥＰ７　ＭｉｃｒｏＷｉｎ　Ｖ４．０
ＳＰ６编程软件作为人机界面，编写程序、调试程序、下
载程序等等。

上位ＰＣ机与下位ＰＬＣ机进行通信只需一
根ＰＣ／ＰＰＩ电缆，设置ＰＣ／ＰＰＩ电缆的ＤＩＰ开关，ＤＩＰ开关
的第１，２，３位用于波特率设定，第４，５为为０。

再将ＰＣ／
ＰＰＩ电缆的ＰＣ端与ＰＣ机的ＲＳ－２３２通信口连接，将ＰＰＩ
端与ＰＬＣ的ＲＳ－４８５通信口连接。

本系统的ＰＬＣ硬件设计图如图２所示。

ＣＰＵ２２２ＤＣ／
ＤＣ／ＤＣ有８个输入点，６个输出点，可实现本系统。

其
中ＰＬＣ控制的输入输出单元分配表如表１所示。

图１ 系统原理图
图２ PLC硬件设计图
３ 系统软件设计
ＳＴＥＰ７　ＭｉｃｒｏＷｉｎ　Ｖ４．０　ＳＰ６是西门子公司专为
Ｓ７－２００ＰＬＣ研制开发出来的编程软件，可以工作在Ｗｉｎ－
ｄｏｗｓ　２０００　Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｐａｃｋ　３、Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＸＰ或Ｖｉｓｔａ系
统上。

在ＰＣ机上安装运行ＳＴＥＰ７　ＭｉｃｒｏＷｉｎ　Ｖ４．０软
件，编写系统的梯形图程序，经过调试的程序如图３所
示。

该梯形图程序对系统的控制过程描述如下：
（１） 启动操作
按下启动按钮ＳＢ１，液体混合装置开始工作。

①　电磁阀Ａ打开，液体Ａ注入容器，液面上升。

当
液面达到Ｈ２处时，Ｈ２液面传感器输出“１”，此时，关闭
电磁阀Ａ，停止液体Ａ注入；打开电磁阀Ｂ，液体Ｂ开始
注入，液面继续上升；
②　当液面达到Ｈ３处时，Ｈ３液面传感器输出“１”，
此时，关闭电磁阀Ｂ，停止液体Ｂ注入；搅匀电动机Ｍ开
始转动，搅拌液体；
③　搅匀电动机工作１２０ｓ后，电动机停转，停止搅
拌，电磁阀Ｃ阀门打开，开始放液，液面开始下降；
④　当液面下降到Ｈ１处时，Ｈ３液面传感器输出由
“１”变为“０”，再过３０ｓ后，容器内混合液放空，放液电
磁阀Ｃ阀门关闭，开始准备下一周期循环。

（２） 停止操作
在工作过程中，按下停止按钮ＳＢ２，搅拌电机并不立
即停止工作，而要将当前容器内的混合液体的工作处理
完毕后（当前周期循环到底），才能停止操作，即停在初始
位置上，否则会造成原料的浪费。

表１ S7-200PLC I/O分配表
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作者简介：马晓娜（１９７８．９－），女，讲师，硕士，研究方向：电气控制、电力电子与电力传动。

图３ 梯形图
（上接第６５页）
４ 结束语
本文从硬软件设计及上位机和下位机的通信等方面详细的介绍了ｓ７－２００ＰＬＣ液体混合控制系统的设计过程。

实践证明，该控制系统安全、稳定，有效地提高设备运行的可靠性，大大提高了产品生产效率，具有较高的使用价值与现实意义。

参考文献：
［１］　李峰，傅龙飞．基于Ｓ７－２００ＰＬＣ的液体混合自动控制系统．甘肃科技［Ｊ］．２０１０，２６（２）：２４－２６．
［２］　马小军．可编程控制器及其应用［Ｍ］．南京：东南大学出版社，２００７．
表１ 标准量具测试表
５ 结束语
总之，这种基于正弦光栅编码、解码、相位求解及极线约束相结合的方法实现了交叉摆放的双目ＣＣＤ系统的立体精确匹配，这种方法已用于逆向工程中的物件测量，实验证明该测量方法测量误差小，测量时间短，匹配算法具有鲁棒性。

参考文献：
［１］　章毓晋．图像理解与计算机视觉［Ｍ］．清华大学出版社，
作者简介：宋昌江（１９８３－），男，研究实习员，从事机器视觉方面的研究工作。

２０００，８．
［２］　Ｐ．Ｆ．ＬＵＯ，Ｓ．Ｓ．ＬＩＯＵ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｕｒｅｄ　ｓｕｒ－ｆａｃｅ　ｂｙ　ｓｔｅｒｅｏ　ｖｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ｏｐｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｌａｓｅｒ　ｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９８，（３０）：４７１－４８６．
［３］　张广军．机器视觉［Ｍ］．科学出版社，２００５．６．
［４］　石智伟，洪嘉萍，林嘉杰，林桔桦．一种基于相移技术的三维轮廓检测方法［Ｊ］．信息技术，２００８，（１）：３５－３７．
［５］　ＧＯＯＤＡＬＬ　Ａ．Ｊ．Ｅ．，ＢＵＲＴＯＮ　ＤＲ．，ＬＡＬＯＲ　Ｍ．Ｊ．Ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｏｆ　３－Ｄ　ｒａｎｇｅ　ｉｍａｇｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｕｓｉｎｇ　ｂｉ－ｎａｒｙ－ｅｎｃｏｄｅｄ　ｐａｔｔｅｎ　ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｏｐｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｌａｓｅｒ　ｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９４，（２１）：９９－１１０．。