西门子S7-1200的设计与应用第5讲 食品生产线喷嘴控制的S7-1200设计

专家：李方园 领域：变频器 行业：食品饮料 日期：11-09-08 15:21 点击数：1188

                            
                          浙江工商职业技术学院    李方圆


    摘 要：PWM是一种周期固定、脉冲宽度可以调节的脉冲输出，是数字量输出。在S7-1200 PLC中，它提供两个输出通道用于高速脉冲输出，分别可以组态为PTO或PWM，本案例则充分利用了PWM功能来实现了食品生产线的喷嘴控制，取得了良好的效果。

    关键词：PLC；PWM控制；食品生产线

    Abstract： PWM is a pulse output with the fixed period and adjustable pulse. And it is a digital output. S7-1200 PLC provides two output channels for high-speed pulse output. Respectively, they can be configured as a PTO or PWM. In this case the full use of the PWM function is designed in the nozzle control of the food production line which finally achieved good results.

    Key words：PLC；PWM control；Food production line

    1 前言

    PWM是Pulse Width Modulation的简称。PWM控制是一种脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。PWM控制技术在逆变电路中应用比较广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型；除此之外，PWM控制技术还可以应用在类似模拟量控制的场合中，比如它可以控制电机的转速、阀门的位置等。本文将主要介绍基于S7-1200的PWM功能在食品生产线喷嘴控制上的应用。

    2 食品生产线喷嘴控制的设计要求

    有许多食品加工过程使用喷雾技术进行添加剂的配料。此外，食品工厂具有广泛的清洗和卫生要求，喷雾技术通常是首选的解决方案。图1所示为食品生产线的喷嘴控制示意。
  
               
                                    图1 食品生产线的喷嘴控制

    为了实现自动化控制，目前喷嘴通常采用PWM控制，比如按照一定的占空比进行ON/OFF（如图2所示）。现在要求对生产线进行自动控制，要求如下：（1）喷嘴控制分手动和自动两种；（2）在手动情况下，可以在触摸屏上进行设置占空比；（3）在自动情况下，喷嘴的占空比能自动跟随车速运行，以确保均匀喷洒；（4）能进行故障报警，比如输送带电机故障或添加剂缺料等。

               
                                 图2 喷嘴PWM控制

    3  S7-1200 PLC的PWM硬件配置与软件编程

    （1）硬件配置

    由于本案例采用了一个PWM端口进行控制，以PWM1为例，进行设置。按图3所示进行脉冲选项设置，并采用S7模拟量格式。
 
              
                                   图3 脉冲选项

    （2）变量定义

    本案例的变量定义如表1所示，其中包括输送带电机故障输入%I0.0、添加剂缺料故障输入%I0.1、输送带速度%IW96、PWM喷嘴输出%QW1000等输入输出变量，还包括PWM使能/禁止%M0.0、PWM BUSY%M0.1等中间变量。

                                       表1 变量定义
  
                  

    （3）PLC梯形图程序

    OB1的梯形图程序如图4所示。
  
               
              
               
             
          
           
                    
                                 图4 主程序

   （4）触摸屏的画面组态

    在图5所示的主画面进行画面设计.
  
                 
                                   图5 主画面

   4 实际测试结果

   实际运行的主画面效果图如图6所示，当PWM喷嘴ON时，车速开到39.1米/分，PWM占空比相应为33%（其比例可以在PLC程序段第三段中进行修改）。

                  
                                    图6 实际的主画面

    图7所示为喷嘴设置画面，此时为自动状态，跟随生产线速度为38.7%。

                 
                                 图7 实际的喷嘴设置画面

   图8所示为故障画面，共有两条故障，即%M19.1和%M19.2动作.

                 
                                图8 故障画面

    5 结束语

    PWM是一种周期固定、脉冲宽度可以调节的脉冲输出，是数字量输出。在S7-1200 PLC中，它提供两个输出通道用于高速脉冲输出，分别可以组态为PTO或PWM，本案例则充分利用了PWM功能来实现了食品生产线的喷嘴控制，取得了良好的效果。

    参考文献：

    [1] 李方园. 图解西门子S7-1200 PLC入门到实践[M].北京：机械工业出版社，2011.

    [2] 李方园. 自动化综合实践[M].北京：中国电力出版社，2009

    [3] 李方园. PLC控制技术[M].北京：电子工业出版社，2010

    摘自《自动化博览》2011年第九期