西门子 S7-200 SMART PLC在液压系统中的应用
- 关键词：S7-200 SMART 以太网通讯 液压系统 逻辑控制
- 作者：石壮
- 摘要：本文叙述了使用S7-200 SMART控制液压系统的典型应用，控制类型主要为数字量逻辑控制。并通过以太网实现了S7-200 SMART与S7-1200的通讯。
1 引言
液压系统作为轧钢设备的重要组成部分，为液压缸、液压马达等提供动力，以达到设备锁紧、动作等要求。其控制范围包括液压站、液压阀台等，在生产过程中要求其性能稳定，反应迅速。为了实现远程监控，还需要其能与主控制室的上位机实现数据交换。
2 工艺要求
液压站控制逻辑相对独立，本次使用的液压站由两台循环泵，三台主泵及其他辅助设备组成。为实现主操作台远程急停及液压站数据的实时监控，需满足液压系统PLC（S7-200 SMART）与主PLC（本次采用S7-1200）的通讯。因液压阀台动作连锁与工艺联系紧密，本文不做过多叙述。
操作顺序如下：
a) 启动循环泵，循环泵为一用一备。
按下“1号循环泵启动”或“2号循环泵启动”按钮，循环泵正常启动后，相应指示灯亮。当需要停止循环泵时，按下“1号循环泵停止”或“2号循环泵停止”按钮，循环泵停止运行。
b) 启动主油泵，主油泵为两用一备。
按下1~3号主油泵相应启动按钮，主油泵正常启动后，相应指示灯常亮。当需要停止主油泵时，按下主油泵相应停止按钮，主油泵停止运行。
c) 主油泵加载
当主油泵正常启动8S后，旋转对应油泵加载旋钮，该主油泵加载阀得电，主油泵加载。当需要卸载时，旋转对应油泵加载旋钮，该主油泵加载阀断电，主油泵卸载。
d) 启动加热器
当油箱油温低时，手动启动加热器，按下“加热器启动”按钮，加热器正常启动后，相应指示灯亮。当油温达到要求温度后，按下“加热器停止”按钮，加热器停止运行。当油温高时，加热器自动停止运行。
e) 启动冷却水
当油箱油温高时，冷却水自动启动。也可在油箱温度高于正常温度后，将“冷却水接通断开”旋钮旋至“接通”。冷却水正常启动后，相应指示灯亮。当油温达到要求温度后，将“冷却水接通断开”旋钮旋至“断开”，冷却水停止运行。当油温低时，冷却水自动停止运行。
重要联锁条件：
1、循环泵运行联锁条件
——循环泵对应球阀限位发讯
——油箱液位过低未发讯
2、主油泵运行联锁条件
——循环泵运行中
——主油泵对应球阀限位发讯
——油箱液位过低未发讯
——油箱温度过高、过低均未发讯
3、其他联锁条件
——当主油泵运行时，禁止停止循环泵，当主油泵停止运行后，方可停止循环泵
——停止主油泵时，先将主油泵卸载，再停止主油泵
——当停止循环泵后，必须停止加热器
液压站
液压阀台
液压控制柜
3 自动化平台选型
以前的项目均采用IM153从站的形式，通过PROFIBUS-DP网络挂在S7-300/400型PLC下。原有控制方式液压站无法独立运行，由于DP电缆距离较远，电磁干扰较大，容易发生掉站现象进而中断生产流程。
本次采用S7-200 SMART控制，将液压站的控制独立出来，可以避免短暂通信中断造成的掉站现象，提高了系统的稳定性。此次使用了西门子提供的SR60型CPU。其供电电压为120-240VAC，自带DI 36*24VAC和DQ 34*RLY。该CPU自身点位已基本可以满足小型液压系统的需求，有效的降低了成本，节约了安装空间。因点数有限，未做显示灯输出和模拟量输入功能，而是利用以太网通讯将其传送至主PLC。
实验平台
4 PLC程序设计
a)逻辑控制程序
调用逻辑控制块(SBR_0)
自动卸载与停泵
循环泵控制
主电机控制
加载阀控制
b) S7-200 SMART侧通讯传输
本次以太网通讯采用S7-200 SMART做服务器，S7-1200做客户端。S7-200 SMART侧仅需将要发送的数据传送至V区或从V区读取主PLC传送的数据。
c) S7-1200侧通讯传输
完成网络配置，建立S7连接
S7连接
调用发送/接收块
传送数据
建立通讯后的HMI画面
HMI画面
5 结束语
通过这次的应用，对S7-200 SMART有了更加直观的认识，其可以较好地满足小型化逻辑控制的应用。其自带的以太网接口极大地方便了调试和通讯，增强了抗干扰能力，有效的降低了设计成本。自带的数字量输入、输出接口，特别是继电器型输出可以节约安装空间，降低维护成本。编程采用的STEP 7-MicroWIN SMART软件具有安装简单，占用空间小，易于编程人员上手等特点。采用了类似TIA Portal中符号名的应用，淡化了实际地址，可以在实际接线不明确前先行编写程序。但也存在着缺少时间脉冲计时器等常用指令，需要编程人员自行编写等一些问题。
总体来说，对于小型的自动化应用，S7-200 SMART是较为适用和可靠的选择。由于时间和设备限制，尚未对S7-200 SMART和LOGO!等其他设备进行通讯测试，也未进行MODBUS通讯的应用，在今后的场景中将进一步对以上应用进行试验。
作者简介：
石壮（1988-），男，从事轧钢设备电气设计工作，助理工程师。