GM菇行与应用 自控与蓝调似td多kio间 基于S7-200PLC的多泵控制 系统程序设计 广东机电职量技术学院（广东510305）刘做便 【镇西】采用P见C的功能着◆，可队黄化程序设计、领高控制系统泰性，通垃7一OLC的应 见视明，是出了一种老多系血动控制采境孔C程序设计方法。 【关幢调】0飘列自磁轮换功整子程序 一、前言 并且具有故障自投，互为备用功能，以探证某台水聚出 风工因其经将性，美活性，可靠作面得到广泛的应用， 我放境时，其他水梨篷及时牲人使周。使用森位控制器 风C的批蜂可以完度以生传统的接触器模电器式粒制无法 作为水系的起停信号。分为5缓水位控制，每个液拉高 实戏的花制功能，7面系列刊汇因结构紧速，编程餐单 本位作为起动彩信号使用。低水收作为停止聚信号使 方便。香令丰言。能齐全向得判广大工程挂术人是的离 尾，自的属怀授切功能爱求如下（见围）。 发，广泛克用于各种中小型白控制采统之中 (》顺序轮提投切功能在5台衣系全年正席时。 化工厂，电予厂的源染冲选流成电镀神洗液等工业 自动情环路行情况如活1所不，图【中3台水聚风数字 废水为达到排收要装，必须经过什离，沉淀等多级处 1.2.3,4,5节直表示，节点之间自到顺序运行（实 理，使用多台污水潜水系时此工业污水进打复升、汇 线连簧)，如2或123可以转为妇运行，直25可以转为 集、调市等处理。 3截234运行 在多台电动机轮黄工作的自成控制系统用汇程序设针 (2)单台或多台聚的爱时轮授速魔如1-2345 中，通常前世是采用基木指令进行编程设计。当香要控制 1.或13344551-12等 的纯动机台数较多时，常常使得程序万长。结构复杂。不 )联功能全都本泵港出运行眉1中的中心 易于修政，而着过呆用C表功能指令。可以使窗程设计 点 结构化、合理化，则且程岸的湖制修致灵语为性。 ()校牌自成港出当某行水系岛观点障时。剩下 二、瓢统控制要求 的4白水系同鲜以4个节点运权，原来2》正在达行。 系统要求控制5台451国的增水污水聚轮流工作， 3战障后调出，则为24菇行《图1中术标出1，原来的 5行系特交成245典4白本裂多与精环运行（可参期图 制约单元在变顿荐速度包定时授有开府，母线电医 机上了泛用。即主，制电各用一台养看变桶器南， 正常， 其直流母线用适当的方式并接，较好地解浪了这个问题， 因、结束语 在能速目丝紧缺的今天，有特制重爱的意义 采用台达双变根酒控制的离心机，具有如下样点： 3引调整方便.适用范围更广。 1)低速利矩大。尼时平隐 4》高党机械结构。诚少较确常 2》梦能，式用母线议纯成机收变额落蒙时在卧蝶离心 GM (收裤日期：27人0店/01) 2年第4日 GM逆用机 21994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House.All nighes reserved.http:/www.cnki.net
G M召存与应用 & 自控与监翻 细 oc 加r d t t 枷 吻 0 t I 基于 5 一7 2 0尸0 L C的多泵控制 系统程序设计 广东机电职业技术学院 广(东 5 0 0 5 1 3 刘敏俊 ) 【摘 弃 果用 尸 1 cL的功能指令 , 可 以简化程序设计 、 提高控制系统可靠性 , 通过 7s 一Zo PL c 的应 用说明 , 提出了~ 种在多系 自动控制系统 PL C 程序设计方法 。 【关林询】 FI FO 队列 自动轮换 功能子程序 一 、 前言 P L C 因其经济性 、 灵活性 、 可靠性而得到广泛的应用 , P L C 的软件可以完成以往传统的接触器继电器式控制无法 实现的控制功能 , S7 期 系列 PCL 因结构紧凑 , 编程简单 方便 , 指令丰富 , 功能齐全而得到广大工程技术人员的喜 爱 , 广泛应用于各种中小型 自动控制系统之中 。 化工厂 、 电子厂的漂染冲洗液或电镀冲洗液等工 业 废水为达到排放要求 , 必 须经 过分离 、 沉淀等多级处 理 , 使用多台污水潜水泵对此工 业污水进行提升 、 汇 集 、 调节等处理 。 在多台电动机轮流工作的自动控制系统 PCL 程序设计 中 , 通常做法是采用基本指令进行编程设计 , 当需要控制 的电动机台数较多时 , 常常使得程序冗长 , 结构复杂 , 不 易于修改 , 而通过采用 P L C 表功能指令 , 可以使编程设计 结构化 、 合理化 、 而且程序的编制修改灵活方便 。 二 、 系统控制要求 系统要求控制 5 台 45 kw 的潜水污水泵轮流工作 、 并且具有故障自投 、 互为备用功能 , 以保证某台水泵出 现故障时 , 其他水泵能及时投人使用 。 使用液位控制器 作为水泵的起停信号 , 分为 5 级水位控制 , 每个液位高 水位作为起动泵信号使用 , 低水位作为停止泵信号使 用 。 自动循环投切功能要求如下 ( 见图 l ) 。 ( 1 ) 顺序轮换投切功能 在 5 台水泵全部正常时 , 自动循环运行情况如图 I 所示 , 图 l 中 5 台水泵以数字 1 、 2 、 3 、 4 、 5 节点表示 , 节点之间 自动顺序运行 ( 实 线连接) , 如 2 或 12 3 可以转为 23 运 行 , 而 23 可以转为 3 或 23 4 运行 (2) 单台或多台泵的定时轮换功能 如 l 一 2 一 3 一 4 , 5 - l , 或 23 一 3 4 一 45 一 5 1 一 12 等 二 (3) 睡眠功能 全部水泵退 出运行 ( 图 1 中的中心 点) 。 (4) 故 障自动退出 当某台水泵出现故障时 , 剩下 的 4 台水泵同样以 4 个节点运行 , 如原来 23 正在运行 , 3 故障后退 出 , 则为 24 运 行 ( 图 l 中未标出) , 原来的 5 台泵将变成 1245 共 4 台水泵参与循环运行 ( 可参照图 制动单元在变频器速度稳定时没有开启 , 母线电压 正常 四 、 结束语 采用台达双变频器控制的离心机 , 具有如下特点 。 )l 低速转矩大 , 起动平稳 2) 节能 , 共用母线双电动机双变频器驱动在卧螺离心 机上广泛应用 , 即主 、 副电动机各用一台普通变频器驱动 , 其直流母线用适当的方式并接 , 较好地解决了这个问题 , 在能源 日益紧缺的今天 , 有特别重要的意义 。 3) 调整方便 , 适用范围更广 。 4) 简化机械结构 , 减少故障率 。 乙铆月 (收稿 日期 : 20() 7 / 03 / 0 一) 么刀7 年第4 期 yxtj · 肥t 0 叫. 通用初随
自教与直测oc4Mg 越行与应用 GM 1高出新自动通耳运行图)，依比类推。 10个输色点，已清足使用要求。 方形 24 15 作机表 植神出表 4e12 入件机表入盆程表 20 2 2 2 3 123 4 5 12345 512山 5 512 52 图2停止。运行，植时出人表 初始人表：定复最多工作台数及正湾情况下每台水 51234 果人裤机表。 因！自动灌乐投切 起耀号：·-3”高水拉琳冲幅号，共用信号， 三、P凡C程序设计 水案起动时代表水额的节点编号《们·一5)从停止表 要实现上述功能，以往果用P刊C的牧中闲维电器作 出列，同时将此编号入运行表。 辅曲、过藏处理的做法较为麻烦，悠是不可取的。PLC 停查结号：1·一低水位陈冲信号。共用信号， 程序设计提出一种可行的多机自动控制系统的没计方 此时水翠编号的精移从运行案乳列移至待机表 法，通过采用sT一0系列乳C中的表功能智令米实 人。出表（使用FIF0,ATT香令等）：当底水位膝 现。 冲信号到达时，将蒋机表的底泵对成编号移人运行表 (运行)，当低水位脉冲信号到达时，将运行表的量早运 1.设计影盘 行水系对度编号移入背肌表（停止）。 为实现多台术泵的轮装居停及故摩白投切功能，使 故障出表：包括水梨运行或带止时出现数期时的出 用s7一200系列造型C(CU22)的表功誓◆： 表。战障系内动遇品运行。并把棒机表中下一台正意梨 满表(ATT),先击先出(FF0》,后进先出(LF0) 作为备用系。随时等背起动信号。 等指令。在实际应用中，将5台本系作为一个表乳列， 故障定义：空气开关典闲的输出信号，电南肌热摆 将正常无校师的水票作为一个备用聚队列人特机表，当 电器过我等。 水票运行安故障时出待机表，粹正在运行的水泵作身运 3,PC的程序量计流程里 行泵队列人运行表，通过先进先出(0)或后透先出 P叫C的程序设计黄程图如函3所示.百门子PC具 (L0)指◆控刻各个表数据（代表各水零作点编号》 有良每的编程界面。对于57一0的编程秋件TE9 出人，水系故障排群度低水位停上时人停止表。例如。 MmW[N,各千程序及主程序是在钢写时碧立分开的， 队列中息来水架的起动工作顺序为按节点12345漏乐起 各个子程序可以定义为完成各种单装应整的子程序。以 动，当3·系做时出传机表。水系的岳动次序为24的 主程序测用各个子程序，各子程序之间可以互为调用。 循环起动。当3系修复正布后，水泵的工作次序为 在系统设计中。各子程序的达能定义及分配如下： 1253葡环起动，如此类耀（见图2）。因克，通过表中 地：帮龄化子程序 市点编号的移动来来实现水票电动机的精环起动财策， 感：备用聚初她人表址理子程序（见图） 2.饮件设计特点 S京3：故师出入麦处理子程序（见周5） 在控制系统中，5台水栗的烤缘电器故障输人及5 5源2：故境后表移位处理于餐序（见图6） 个高水位倩号懒人共0个缩人点，5个起动水案及一个 S除：起停系处理千程序 援警编岛点其6个输出点。CPU224具有2个输人点 S得歌5：定时轮换处理子保序 GM通用们罐 四的 ?1994-2014 China Academic Joural Electronic Publishing House.All rights reserved.bttp://www.cnki.net
自技与盆翻 A t u co t Q ro t } ` 枷r 吻 t 幼 0 与应那 心裸口 画出新 自动循环运行图 ) , 依此类推 。 10 个输出点 , 已满足使用要求 。 3 , 故障出表 3 仲重新 入待机表 l 禅 3 # 入运行表 12 34 5 4 5 】23 揣 VW 乃2= 万 l 2 3 4 5 揣 V认 25 2=4 1 2 4 5 揣 V、即 25 2=5 l 2 4 5 3 端 淡 1 3 5 123 4 图 1 自动循环投切 三 、 尸CL 程序设计 要实现上述功能 , 以往采用 P L C 的软中间继电器作 辅助 、 过渡处理的做法较为麻烦 , 也是不可取的 。 P L C 程序设计提出一 种可行的多机 自动控制系统的设计方 法 , 通过采用 S7 一20 系列 P L C 中的表功能指令来实 现 。 1 . 设计思路 为实现多台水泵的轮换起停及故障自投切功能 , 使 用 7s 一20 系列微 型 P L C ( C P U 224 ) 的表 功能指令 : 填表 ( A T T ) 、 先进 先出 ( F IF O ) 、 后进先 出 ( L IFO ) 等指令 。 在实际网用嗽 将 5 台水泵作为一个表队列 , 将正常无故障的水泵作为一个备用泵队列人待机表 , 当 水泵运行或故障时出待机表 , 将正在运 行的水泵作为运 行泵队列人运行表 , 通过先进先出 ( F FI O ) 或后进先出 ( L IFO ) 指令控制各个表数据 (代表各水泵节点编号 ) 出人 , 水泵故障排除或低水位停止时人停止表 。 例如 , 队列中原来水泵的起动工作顺序为按节点 12345 循环起 动 , 当 3 # 泵故障时出待机表 , 水泵的起动次序为 12 45 循环 起动 , 当 3 # 泵修复正 常后 , 水泵的工 作次序 为 12 45 3 循环起动 , 如此类推 (见 图 2) 。 因此 , 通 过表中 节点编号的移动来来实现水泵电动机的循环起动功能 。 2 . 软件设计特点 在控制系统中 , 5 台水泵的热继电器故障输入及 5 个高水位信号输人共 or 个输人点 , 5 个起动水泵及一个 报警输出点共 6 个输出点 , CP U 2 4 具有 12 个输人 点 , 图2 停止 、 运行 、 故障时出人 表 初始人表: 定义最多工作台数及正常情况下 每台水 泵入待机表 。 起动信号: l # 一 5 探 高水位脉冲信号 , 共用信号 , 水泵起动时代表水泵的节点编号 ( l # 一 5 # ) 从停止表 出列 , 同时将此编号人运行表 。 停止信号: 1 # 一 5 # 低水位脉冲信号 , 共用信号 , 此时水泵编号的转移从运行泵队列移至待机表 。 入 、 出表 (使用 FI FO 、 A T T 指令等) : 当高水位脉 冲信号到达时 , 将待机表的水泵对应编号移人 运行表 (运行 ) , 当低水位脉冲信号到达时 , 将运行表的最早运 行水泵对应编号移人待机表 (停止 ) 。 故障出表 : 包括水泵运行或停止时出现故障时的出 表 , 故障泵自动退出运行 , 并把待机表中下一 台正 常泵 作为备用泵 , 随时等待起动信号 。 故障定义 : 空气开关跳闸的输出信号 、 电动机热继 电器过载等 。 3 . 户比 的程序设计流程图 P LC 的程序设计流程图如图 3 所示 。 西 门子 P L C 具 有良好 的编程界面 , 对于 S7 一20 的编程软件 S T E 即 Mi er o W NI , 各子程序及 主程序是在编写时独立 分开的 , 各个子程序可以定义为完成各种单独功能的子程序 , 以 主程序调用各个子程序 , 各子程序之间可以互为调用 。 在系统设计中 , 各子程序的功能定义及分配如下 : SB OR : 初始化子程序 SB RI : 备用泵初始入表处理子程序 (见图 4) SB R 3 : 故障出入表处理子程序 (见图 5) SB RZ : 故障后表移位处理子程序 (见图 6) SB R4 : 起停泵处理子程序 SB RS : 定时轮换处理子程序 6 M 通用机极 么刃7 年第4 期 吵 · 朋才
居行与应用 自棱与蓝胃Bee备eee 始 4.其饱空考成问题 《》为传土水面送动起浮珠误动作。增加磁时2： 入停机表 胶维样障 新。 {2)荐球故障引起的上下水位给号申有两个成以上 南水位？ 表是 信号可时拔短时闻内接通，此时只接农一个信号，同时 由PC输出授需，以便脸查战障。 便木望？ 漏出运表 (3)因水深层动方式为Y△起动，要求电动机完全 盖的莱检牌7 本梨出运行表 园动《甲Y△起林溪毫作》后才起动下一台水泵。 同时，为了展少电的机起时封电网的冲击，息不允许 特果辣机表 两台系在面时间内相增起动，国此。霄要对起动两台水 柔之门增闲一个适时利所，甲如果在接收一个起系信可 植京 之尽的一定时闻内不葡界接牧第二个起泵信号。 (4)东菜的定时轮投工作，使水系的工作时间平 因)C型序质程固 均，进长本泵工作寿的。 固、结束语 热积利 实现多台电动机轮模控制，果用7一0PLC由能 荷令，从门银好准宾现多台本泵轮装工作及袋肆自功切 惧，使水系工作时闲均等，水系电对机寿合蓝长，而且 器报 程序设计模块化，在增加控制电动机台数时。凡需要在 D 5.0 每个程序块末尾用同样的方法增加相应的程序。此方法 得 虫可以用于其笔多机轮换白动投切控制系统。如中臭空 4 调系统、交领任供水系统中等： 3 ”考文根 n [】格海维，崔性米.匀NATC可编程序挖制器夏空用 【M,常：机城丁业出戴社，36 梨 [2)吕泉景.可编程序控制器及克用[M】,北哀：机发工 业出蓝社，200. 图4备用率帮始人 周等鲶障出人 GM 1数腐日期：2006/11/0) 表处理子程序 表处理子程序 罗 到t多 2 9 w 斜3 图6放滩后表移值处理子程序 以年第4商 ,p. GM递用机楼 ?1994-2014 Chins Aeademie Joural Electronie Publishing House.All rights resersed.hitpwww.enkinet
` 汤. 名行与破月 自往与盆侧 姗沉翻,以 ` 帕川, 份均 图 3 P L C 程序流程图 4 . 其他应考虑问题 ( )l 为防止水面波动引起浮球误动作 , 增加延时 2s 判断 。 ( 2) 浮球故障引起的上下水位信号中有两个或以上 信号同时或短时间内接通 , 此时只接收一个信号 , 同时 由 P L C 输出报警 , 以便检查故障 。 ( 3) 因水泵起动方式为 Y△起动 , 要求电动机完全 起动 ( 即 Y△ 起动转换完毕) 后才能起动下一 台水泵 , 同时 , 为了减少电动机起动时对电网的冲击 , 也不允许 两台泵在短时间内相继起动 , 因此 , 需要对起动两台水 泵之间增加一个延时判断 , 即如果在接收一个起泵信号 之后的一定时间内不能再接收第二个起泵信号 。 ( 4) 水泵的定时轮换工作 , 使水泵的工作时间平 均 , 延长水泵工作寿命 。 四 、 结束语 实现多台电动机轮换控制 , 采用 S7 一20 P L C 功能 指令 , 从而很好地实现多台水泵轮换工作及故障自动切 换 , 使水泵工作时间均等 , 水泵电动机寿命延长 , 而且 程序设计模块化 , 在增加控制电动机台数时 , 只需要在 每个程序块末尾用同样的方法增加相应的程序 。 此方法 也可以用于其他多机轮换 自动投切控制系统 , 如中央空 调系统 、 变频恒压供水系统中等 。 参考 文 献 〔l] 孙海维 , 崔世刚 . SI M A TI C 可编程序控制器及应用 〔M 〕 . 北京 : 机械工业出版社 , 2 0 5 . 【2」吕泉景 . 可编程序控制器及应用 「M 〕 . 北京 : 机械工 业出版社 , 2《洲X) . O M ( 收稿 日期: 2006 月 1/ 01 ) 抖 么刀7 年第4 期 岭 川洲 . 砂 . 朋口 C 铆门通用初村