S7-200 SMART系列控制系统，在QT10砖机自动生产中的应用设计

摘要：

根据简易线半自动砖机的工艺流程及控制要求，结合现场控制工艺需求，分析了硬件配置以及软件控制流程，设计了一套基于S7-200 SMART的控制系统。经过实际运行中的测试，该控制系统工作稳定，生产效率高，满足控制工艺需求。

1、项目简介

QT10砖机在生产砖的过程中，有别于传统烧窑制砖的工艺，通过震动加压成型的，不需要烧制工程。主要用粉煤灰、河沙、海沙、山沙、矿粉、炉渣、石粉、煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣等为主要原材料添加一定比例的水泥或白灰等胶结材料进行砖的压制成型。根据模具不同可压制外形为标准砖、多孔砖、盲孔砖、空心砖、路面砖及特殊需求的砖类；根据后期养护工艺可分为自然养护的免烧砖和蒸压养护的蒸养砖（蒸压砖）等。是符合国家产业政策及国家新型墙墙体材料改革倡导的环保型墙体材料加工设备。

该设备主要由成型机机架、压头、料车、送板机构、震动台、模框、接办机构、液压控制系统、电控柜等组成，设备外观如图所示。  

设备技术参数

1、总功率31KW ；  

2、成型周期：15-18秒；

3、产量：75000-85000块/8小时；

4、工作压力：约0.7Mpa；

5、激震力：100KN；

6、重量：约10.6T；

7、主机尺寸：6100×3500×2950mm。

2、工艺流程介绍

工作原理：制砖材料经过辅助设备配料站、搅拌机输送到砖机料车的储料斗中，再由送料小车装置经过强制破拱及二次搅料，将均匀地布在模具中。经过压头与震动台的加压震动成型。最后脱膜由送板、接砖机构将成型砌块送出。

具体的工艺流程如下所示：

说明：

自动过程中若按下急停按钮，将立刻停机，并退出自动状态；按下停止按钮，结束当前循环后，退出自动状态；装板机构如检测到无板，将等待，直至检测到有板，再继续自动循环。

开始自动条件：模框下降到位，压头上升到位，送板退到位，料车退到位，装板机构检测有板。

3、方案确定

随着一些公司的发展壮大，它们的许多产品开始销往海外，为了进一步的开阔市场，要求设备使用的电器元件是知名度较高的品牌，而西门子是全球最大的电子和电气公司之一,在工业,能源,医疗和城市基础设施领域世界领先。

设备原使用显示器文本，改为触摸屏SMART 700IE后，不仅操作更为方便，直观，实现些原文本所无法实现得功能，而且使设备整体上一个档次，设计显得更为智能、人性化。同时Smart PLC  MicroSD卡的使用也解决了售后设备程序更新的不便。

综合各方面的考虑将原先用信捷 PLC+信捷文本显示器的控制系统，替换为西门子S7-200 SMART PLC ST60+SMART 700IE的控制系统。

4、产品硬件配置

5、软件开发

信号分配表部分如下表1所示。 

       

表1

PLC部分程序如下图所示：

程序设计上采用结构化编程，分为初始化、手动部分、自动部分、流量压力控制、数据处理、输出等几部分组成，初始化部分完成部分参数的开机复位；手动、自动部分分别处理砖机手动及自动状态下逻辑控制；流量压力控制部分完成液压站控制；故障报警部分采集砖机的报警信息；输出部分直接控制PLC的输出。

说明：采用结构化编程，上为主程序Main

下面为触摸屏的部分操作界面：

HMI画面分为主画面、参数设定、状态监控、报警画面等组成，有开机画面、通过参数设定画面可以设定设备的一些重要参数；报警记录画面显示设备报警信息。部分画面如下所示：

6、应用体会

SIMATIC S7-200 SMART的编程软件STEP 7-MicroWIN SMART的设计上比以往更为美观、人性化，有利于提高编程人员的工作效率；以太网接口的使用，使用户只需一条普通的以太网线便可以下载，而无需购买些专用的下载线，且下载速度快，又稳定。同时该款PLC使用的是普通MicroSD卡，而不是专用的微存储卡，这些相对而言降低了使用者门槛，更有利于产品的推广；smart700IE这款触摸屏经济适用，即控制了成本也保证了品牌，被广大客户所接受。当然也存在些不足的地方如： smart200 plc 本体最多控制三根轴，也没有相应的定位模块，而很多客户的产品超过了3根轴；虽然该款PLC有4个高速计数器，但因部分高速计数器共用输入点，双相计数时，影响到其他计数器的使用，显得通道过少；SMART 700IE触摸屏的开机时间太久、灵敏度不高，不少客户反应；SIMATIC WinCC flexible 2008编程软件过大，给软件获取、安装都带来不便。这些都不利于产品的推广，望能有所改善。