S7-400 PLC的工程设计及应用

【摘 要】该文是火车采样的电气控制工程实例。在文章中作者首先对S7-400 PLC以及火车采样控制系统作概述性介绍，列出PLC的选型及硬件组成，绘制了火车采样的工艺流程图。最后作者介绍了该工程实例的电气控制系统的硬件组态及PLC程序设计等，将应用SL-400PLC的工程实例的电气设计构思及实践完整地展现给读者。

【关键词】火车采样；S7-400PLC工艺流程；程序设计

前言：S7-400PLC是西门子公司的一款大型PLC，通常应用于中大型控制系统中，比如输煤程控系统等。近年来，随着PLC的广泛应用，S7-400PLC也越来越多地应用于单机设备中，例如发电厂入厂煤汽车采样系统、火车采样系统等。本文结合应用实例，介绍了S7-400PLC电气控制系统、PLC程序编制等。

1、S7-400PLC概述

SIMATIC S7-400PLC 是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。其自动化系统采用模块化设计，具有模块的扩展和配置功能，能够按照每个不同的需求灵活组合。各种信号模板（SM）：用于数字量输入输出（DI/DO）以及模拟量的输入输出（AI/AO）。通讯模板（CP）：用于总线连接和点到点的连接。模板能带电插、拔。

2、应用工程概述

本应用工程是火车采样系统。可半自动和全自动采样。其主要功能是从火车车厢内钻取煤样，并对钻取的煤样进行破碎、缩分，形成子样保存于收集器罐内，作为化验所需的样品。

3、S7-400 PLC的选型

根据采样系统的设备组成，结合工艺要求，对PLC的选型见下表所示：

4、应用工程的工艺流程

控制系统设计之前，首先需要绘制控制系统的工艺流程图。这样既便于电气控制系统的设计，也方便PLC程序的编制。本应用工程的工艺流程如下图所示：

工艺流程图

5、应用工程的程序设计

5.1、PLC程序的硬件配置：打开STEP7软件对PLC进行硬件配置，其中I地址0代表一个字节：为I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7 ，其它地址以此类推。

5.2、PLC的程序编制

符号编辑器：点击S7程序（1），在右侧对话框中点击“符号”打开符号编辑器。结合电气图纸，先对I/O地址进行符号定义。对其它点或字（例如内部点M、内部字MW、定时器T、计数器C等），则在编制程序时，随时添加并定义。程序块FC块：根据设备特点，结合工艺流程，本应用工程一共需要7个FC块，并在OB1块（创建程序时的默认系统块）内对其进行逐一调用。数据块DB块：为了和上位机进行数据交换，创建数据块，DB1为写入数据块，DB2为数据读取块。FC块程序编制：结合工艺流程，分别对FC块进行编制。

数据传送：在FC块内，将上位机需要读取的信息传送到DB2数据块对应的字内。比如将输入点IW0传送到DB2数据块对应的DB0字内：采用MOV指令块，即MOV IW0 DB2.DBW0，以此类推。IW0对应的位是I0.0-I1.7的16位字。数据读取：直接在需要的指令内，引用DB1内对应的字。数据转换：根据需要对数据类型进行转换。

6、应用工程的程序调试及设备运行

程序调试之前，首先需要把控制柜按照电气原理图布好线，并且经过详细的检查，确认无误后，控制柜通电测试。检查各类电源的工作电压，连接电脑，下载应用工程的PLC程序，观察PLC的状态，进入出厂前程序测调试阶段。该阶段主要包括：测试PLC程序的执行情况、测试上位机监控软件的通讯情况、数据读取和写入情况等。另外现场设备安装调试过程时间长，情况复杂，在此从略。应用工程的设备运行包括：设备的空载调试运行、设备的带载调试运行、设备的试运行以及设备正常运行四个阶段。另外就是培训：包括维护人员的培训、使用人员的培训等，一般需要几天的时间。最后，客户对设备验收、检测完成后，设备交付使用。

结束语：本文是一个应用工程实例，结合应用工程的设计，详细的介绍了S7-400 PLC选型、工艺流程图的绘制、程序的设计以及应用工程的设备安装调试等内容，是PLC爱好者及工程设计人员很好的参考资料。

参考文献

[1]Siemens Simatic S7-400 产品目录06/2007 西门子（中国）有限公司

[2]Siemens Simatic 使用 Step 7 V5.3 编程手册 西门子（中国）有限公司

[3]Siemens Simatic 自动化系统 S7-300 入门指南 西门子（中国）有限公司

[4]胡学林.可编程控制器教程（基础篇）.电子工业出版社

[5]胡学林.可编程控制器教程（实训篇）电子工业出版社

[6]胡学林.可编程控制器教程（提高篇）电子工业出版社

池长恒，男，汉族，1970年1月生，学士，现任赛摩电气股份有限公司自动化所采样室主任，电气工程师，主要研究方向机械化采样装置的自动化控制及设计。

刘增敢，男，汉族，1976年8月生，本科，现任赛摩电气股份有限公司自动化所设计员，助理电气工程师，主要研究方向机械化采样装置的自动化控制及设计。