西門子模塊6ES7211-1HE40-0XB0詳細(xì)說明

一、簡介

   ZR200型旋挖鉆機(jī)是湖南省長沙市長沙中聯(lián)重工科技發(fā)展股份有限公司（簡稱中聯(lián)重科）自主研制開發(fā)的一種建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機(jī)械。中聯(lián)重科是我國工程機(jī)械制造業(yè)的，主要從事建筑工程、能源工程、交通工程等國家重點基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程所需重大技術(shù)裝備的研發(fā)制造。

   中聯(lián)重科ZR200型旋挖鉆機(jī)是一種大口徑樁基工程的高效成孔設(shè)備，采用卡特彼勒專用可拓展履帶底盤、自行起落折疊桅桿、可伸縮鉆桿和液壓先導(dǎo)控制。具有自動檢測孔深、垂直度自動調(diào)整、回轉(zhuǎn)自動定位、彩色液晶觸摸屏直接監(jiān)控顯示工作狀態(tài)參數(shù)和防誤操作的邏輯功能控制，是大口徑樁基礎(chǔ)工程的的成孔設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，在相同的地層中，旋挖鉆機(jī)的成孔速度是傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤鉆機(jī)的5～10倍。在國外發(fā)達(dá)國家旋挖鉆機(jī)早已作為灌注樁的主要施工機(jī)種。近幾年旋挖鉆機(jī)在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用于鐵路、公路橋梁、市政建設(shè)、高層建筑等地基礎(chǔ)鉆孔灌注樁工程。右圖為中聯(lián)重科ZR200型旋挖鉆機(jī)照片。

   ZR200型旋挖鉆機(jī)的控制系統(tǒng)采用西門子S7-200系列plc的CPU224主模塊、EM223擴(kuò)展模塊及EM222擴(kuò)展模塊各一個，實現(xiàn)對旋挖鉆機(jī)液壓系

   統(tǒng)電磁閥的自動控制、外部傳感信號檢測及與液晶觸摸屏通訊實現(xiàn)人機(jī)界面等功能。

   二、控制系統(tǒng)方案設(shè)計

   旋挖鉆機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外部傳感裝置分布較多、各機(jī)構(gòu)動作邏輯性強(qiáng)，且作業(yè)時工況惡劣、機(jī)身振動強(qiáng)烈，需要設(shè)計采用質(zhì)量可靠、功能豐富的控制部件以完成其控制功能。同時操作人員也需要通過清晰、直觀的人機(jī)界面對設(shè)備進(jìn)行全面的掌握與控制。

   通過選型對比，設(shè)計方案上采用西門子S7-200系列PLC作為控制系統(tǒng)的核心實現(xiàn)對旋挖鉆機(jī)的全面控制、日本PROFACE品牌GP系列液晶觸摸屏作為人機(jī)界面對話設(shè)備，與外部傳感裝置、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成機(jī)電液一體化系統(tǒng)。下圖為控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖：

   觸摸屏作為人機(jī)界面對話設(shè)備，主要進(jìn)行鉆進(jìn)深度、回轉(zhuǎn)角度的顯示、深度設(shè)置、時間校對、及實現(xiàn)有關(guān)功能切換、按鈕、指示、系統(tǒng)調(diào)試等功能。共設(shè)有：主作業(yè)畫面、參數(shù)設(shè)置畫面、報警記錄畫面、系統(tǒng)調(diào)試畫面。其中主作業(yè)畫面是操作人員工作時的主要對話界面。下圖為主作業(yè)畫面圖：

   三、控制系統(tǒng)主要功能

   西門子S7-200系列PLC是西門子公司為用戶解決中小型自動化控制的主力產(chǎn)品。它具有運算速度快、功能齊全、性能可靠、可靈活組合等特點，在中小型自動化控制領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。以下重點介紹S7-200系列PLC在旋挖鉆機(jī)上的應(yīng)用。

   1、雙向高速計數(shù)信號檢測

   S7-214CPU模塊具有多路高速計數(shù)輸入檢測端口，可靈活設(shè)計實現(xiàn)多路單向、雙向計數(shù)信號的檢測。在旋挖鉆機(jī)上應(yīng)用其雙向高速計數(shù)功能實現(xiàn)了上車回轉(zhuǎn)角度檢測、鉆頭鉆孔深度檢測。

   旋挖鉆機(jī)上車部分為液壓驅(qū)動的獨立旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。在設(shè)計中采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測其轉(zhuǎn)動角度，通過對編碼器A、B兩路脈沖信號的檢測，PLC的雙向高速計數(shù)輸入端可準(zhǔn)確計算出旋挖鉆機(jī)上車的相對角度（0-360O）變化值。

   同時PLC的復(fù)位信號輸入端檢測編碼器的C相信號，在上車每次回轉(zhuǎn)至編碼器的一固定位置時將高速計數(shù)器內(nèi)變量清零，可消除各種原因造成的計數(shù)誤差，保證計數(shù)的準(zhǔn)確性。

   鉆頭鉆孔深度檢測的原理與上車回轉(zhuǎn)角度檢測基本相同，但復(fù)位信號采用按鈕輸入，由操作人員根據(jù)情況校準(zhǔn)鉆頭深度零位值。在檢測運算中計數(shù)值為鉆頭深度變化值。

   2、左右控制手柄多路按鈕信號的檢測

   旋挖鉆機(jī)的控制主要通過駕駛座椅左右兩個控制手柄的多個按鈕控制實現(xiàn)，通過對PLC的指令編程，可轉(zhuǎn)換實現(xiàn)按鈕信號的上升沿、下降沿、延時控制等多種邏輯功能。

   3、外部傳感信號的檢測

   西門子S7-200系列PLC輸入信號檢測采用光耦隔離電流信號檢測，可隔離輸入信號線上因各種原因引起的非正常電氣信號，電流信號檢測方式可有效防止外部強(qiáng)干擾對正常信號的檢測。同時各輸入端輸入信號的濾波時間可根據(jù)需要分別設(shè)置。

   旋挖鉆機(jī)各機(jī)構(gòu)動作頻繁、控制復(fù)雜，在使用中容易因誤操作造成設(shè)備損壞。在設(shè)計中對各機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部位均安裝了外部傳感裝置檢測其狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時PLC將通過外部傳感裝置信號控制相應(yīng)機(jī)構(gòu)立即保護(hù)動作，保護(hù)人身和設(shè)備安全。

   4、實現(xiàn)對液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制

   西門子S7-200系列PLC的繼電輸出模塊可直接控制液壓系統(tǒng)的直流電磁線圈，只需在電磁線圈兩端并接外部抑制二極管，可較好的保護(hù)并延長內(nèi)部繼電器觸點的使用壽命。

5、與PROFACE的GP系列液晶觸摸屏通訊實現(xiàn)方便、直觀的人機(jī)界面對話顯示。

利用214CPU模塊上的485通訊接口與PROFACE的GP系列液晶觸摸屏通訊，將PLC檢測計算的旋挖鉆機(jī)各參數(shù)直觀的顯示在觸摸屏上，同時可直接通過觸摸屏實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的控制和調(diào)試。

   plc在中聯(lián)重科ZR200型旋挖鉆機(jī)的應(yīng)用中，能很好的實現(xiàn)所需的各種功能，以下為總結(jié)的設(shè)計體會。

   直流供電型PLC可正常工作在DC20.4V-28.8V的標(biāo)稱值內(nèi)，實際應(yīng)用中可滿足旋挖鉆機(jī)DC24V的供電環(huán)境下，并能承受點火及作業(yè)過程中的各種干擾，非常適合工程機(jī)械的柴油發(fā)動機(jī)24V電源環(huán)境；豐富的高速計數(shù)端口適合與各種傳感裝置匹配進(jìn)行信號檢測；CPU模塊內(nèi)部集成的PPI通訊接口可實現(xiàn)多種方式的數(shù)據(jù)通訊，與多種觸摸屏端口方便的實現(xiàn)通訊傳輸

摘　要：西門子S7-300對水泵房的工藝控制，設(shè)備啟停控制及監(jiān)控，控制系統(tǒng)的硬件及設(shè)備組成，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)的主要控制功能。

　　關(guān)鍵詞：S7-300，STEP 7，WINCC6.0。


　　Key Words:s7-300, step 7, wincc 6.0 .
　　1、項目簡介
　　1.1簡述 某鋼鐵集團(tuán)是年產(chǎn)鋼超千萬噸的大型國有企業(yè)，近幾年產(chǎn)量增幅連年位居同類企業(yè)，同時產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)日趨合理。產(chǎn)量的大幅提升，要求輔助配套能力及時跟上。集團(tuán)的萬立方米高位水池就是在這種形勢下建設(shè)的。水泵房是保證水池向各生產(chǎn)單位正常供水的關(guān)鍵所在。

　　1.2 簡要工藝。

圖1： 工藝圖

　　1.3 系統(tǒng)組成簡介： 系統(tǒng)中共有模擬量輸入33點，模擬量輸出3點，數(shù)字量輸入56點，數(shù)字量輸出48點，屬于中小型控制系統(tǒng)，故采用西門子S7-300。畫面采用WINCC6.0，編程采用STEP 7 V5.3，為保證通訊的快速及時準(zhǔn)確，上位機(jī)與PLC的通訊采用以太網(wǎng)。

　　1.4 主要設(shè)備照片

圖2、PLC照片

圖3、現(xiàn)場主體設(shè)備照片

　　2.控制系統(tǒng)構(gòu)成

　　2.1項目硬件配置及其他主要設(shè)備

表1、設(shè)備表

　　2.2主要監(jiān)視畫面。

圖4、主要監(jiān)視畫面

　　2.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖5、網(wǎng)絡(luò)圖