基于人机界面及S7-200的压滤机控制器设计

2016-02-05田静

中国设备工程 2016年13期

关键词：压滤机人机界面泥浆

田静

（三川德青工程机械有限公司，湖北宜昌 443005）

基于人机界面及S7-200的压滤机控制器设计

田静

（三川德青工程机械有限公司，湖北宜昌 443005）

压滤机是一种常用的固液分离设备。压滤机的工作过程涉及到电动机、电磁阀、变频器等多个设备，其工作过程细分为多个小流程，此设计中采用S7-200 PLC可编程控制器，通过地址的分配，硬件的组态，软件的设计来控制多个设备，实现压滤机工作的手动控制和自动控制。本设计PLC软件编程采用顺序控制继电器来实现压滤机工作的自动控制。配备真彩人机界面，设计不同画面，分配相应地址，硬件上与S7-200 PLC通讯，可以查看各个设备实时状态及工作进程，实现全程监控。

压滤机；S7-200 PLC；人机界面；控制

0 引言

根据相关报道，我国湿污泥的生产量约为3 000万吨。我国污水处理厂产生的污泥，有80%没有得到妥善处理，污泥随意堆放造成环境污染及二次污染的问题已相当严重，而近几年国家环保法的严格执行，使得污泥处理问题变得越来越紧迫，这将有望拉动压滤机行业快速发展。压滤机是一种固液分离设备，通过机械、液压及电气部分的相互配合，可以很好实现液体与固体的分离功能，而采用S7-200 PLC控制压滤机具有效率高、安全性好等优点，配备人机界面更是可以实现工作过程的时时监控。S7-200 PLC控制器可以使压滤机工序自动完成，减轻人工成本、降低危险系数，其优点对于商家和客户具有吸引力。

1 工作原理

压滤机的工作原理具体如下：泥浆经过前期处理，进入待压滤浆桶，将滤板压紧，再由泥浆泵将待压泥浆桶中的泥浆送至滤板间的密闭腔室，泥浆中的固体颗粒被滤布拦截并逐渐富集形成滤饼，滤液透过滤布流入收集箱。泥浆泵送泥浆过程中滤饼逐渐增厚，压力逐渐增大，泥浆泵送泥浆流量逐渐减小。当压力达到设定值、流出水量极少时，说明滤饼形成，再由空压机产生的压缩空气对滤饼进行隔膜压榨，进一步挤出腔室内的水分，然后经排气、卸荷、卸料完成一个压滤流程。

对于每一步流程都需要电机、电磁阀门及机械部分的相互配合，并按一定顺序来完成各个动作，故采用S7-200 PLC及小型继电器来控制各个设备，在相应时刻发出对应指令，配合真彩人机界面的使用，实现对整个系统工作流程的自动控制及实时监控。

2 硬件设计

2.1 人机界面

本设计采用台达DOP-B05S100真彩人机界面。本款5.6寸人机界面价格便宜，其可提供多样化的通讯端口方便于与各种的设备通信，触碰式面板可让操作者方便的进行参数设定，并可呈现给操作者各个设备的各项监控数据。从设计的性价比来看，选择台达5.6寸是最合理的选择。

2.2 可编程控制器PLC

根据整个项目的综合情况，确定需要的I点和Q点，经过计算选择西门子S7-200系列的CPU226，含24点输入，16点输出，允许最大扩展I/O模块为7个，100～230 V AC电源，输入点电源为DC 24 V ，继电器输出，2个R S-485接口。压滤机本体包含多个电磁阀及多个电动机，故选择此款PLC是性价比非常高。

3 软件方案

本系统设计主要有两种控制模式，机旁模式和远程模式。机旁模式主要以电控柜按钮操作为主，而远程模式主要以人机界面操作为主。机旁模式下，选择手动方式，参照流程图完成单个流程。单个流程运行中，将手动方式切换到自动方式，程序便可完成整个流程的自动控制，或者将操作方式选择为自动，通过“流程启动”按钮来完成整个流程的自动控制。远程模式下人机界面主要以状态显示为主，包括各个设备状态显示、时间显示、报警界面及故障复位功能。

3.1 S7-200 PLC编程软件的应用

西门子S7-200系列PLC编程软件采用V4.0 STEP7 MicroWIN SP6版本。PLC是采用“顺序循环，不断扫描”的方式进行工作，每一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。

对于本系统，采用顺序控制继电器来控制每一个流程，每一个流程执行与否都需要判断其对应的转移指令SCR T是否满足条件。如满足条件即转移到该顺序控制继电器，然后从该顺序控制继电器SCR开始执行到SCR E结束，若SCR T满足相应条件，则转移到相应的下一步，如此按顺序执行所有的流程。通过PLC启动相应机械设备，从而实现压滤机自动化控制。

对于手动控制，在电控柜面板上操作相应流程的按钮，将控制信号直接输入CPU启动对应流程，再由CPU启动相应的设备，即可完成操作。在电脑上编写好相应控制程序，通过编程电缆采用PPI通信协议，将程序下载到CPU调试至预期的效果。

3.2 人机界面编程

人机界面编程软件采用Dopsoft 2.00.05版本，编辑的画面有主画面、报警画面、参数画面等。其中主画面有切换到其它画面按钮，状态显示灯。报警画面有设备状态显示灯，故障复位按钮。参数画面包含了取板、拉板时间的设置等。还配置了其它过程选择画面，便于操作者实时查看各个工作过程及状态。人机界面利用自带的串口，采用R S485通信方式，与PLC上的通信口进行通信，连接可靠、稳定，实现监控功能。