基于S7-1200的运料小车控制系统设计

本文系宜宾职业技术学院“四川省优质院校建设项目”成果基于S7-1200的运料小车控制系统设计

张

强

（宜宾职业技术学院，四川宜宾4003）

摘

要：重点阐述了运料小车控制系统控制方案设计、硬件设计、程序设计及HMI 设计，采用TIA 博途全集成自动化软件平台和

S7-1200控制器，实现运料小车控制系统的精确、安全和有效控制，提高了生产效率。

关键词：运料小车；S7-1200；TIA Portal ；KTP700；V20

0引言

随着我国工业自动化水平的不断发展和提高，现代的企

业工业生产分工越来越细化，流水线生产已成为企业生产环节一种重要的生产模式，运料小车在这种环境下应运而生，已成为企业生产工业运料的主要设备。“中国制造2025”提出，现代企业生产需不断引入新技术、新工艺，突出先进制造和高端装备，工业自动化水平向着智能化、网络化和集成化方向不断升级。本文介绍了运料小车控制系统的设计方案，采用了模块化和紧凑型设计，实现了高效性和应用性。

1

控制方案设计

1.1

基本结构

运料小车系统结构示意图如图1所示，它主要由甲料斗、

乙料斗、卸料斗、清洗设备、传感器和限位开关等部分组成。

1.2控制方案1.

2.1

控制要求

（1）实现运料小车的装料、卸料及清洗的准确控制；（2）实

现运料小车多种配料方式；（3）具有手动、单周期、单步、连续、回原点等多种控制方式；（4）具有急停按钮，便于对设备进行调整、检修及紧急情况的事故处理；（5）实现对运料小车的变频调速控制；（6）利用人机界面实现对运料小车的有效监控；（7）系统软件及设备自动化集成，实现高效性和应用性；（8）系统通过PROFINET 实现高速、实时通信。1.2.2

控制系统框图

控制系统框图如图2所示。

2

控制系统硬件设计

2.1

控制器选型

本系统选用CPU1214C DC /DC /DC 作为

控制器。SIMATIC S7-1200是西门子新推出的基于TIA Portal 的小型PLC ，实现了模块化和紧凑型设计，功能强大、投资安全并且完

全适合各种应用；可扩展性强、灵活度高的设计，可实现最高标准工业通信的通信接口以及一整套强大的集成技术功能，已成为完整、全面的自动化解决方案的重要组成部分，是目前工业化自动控制产品PLC 的典型代表。2.2

触摸屏选型

本系统选用西门子KTP700Basic PN 作为HMI 。KTP700Basic 是西门子第二代SIMATIC HMI 精简系列面板，满足了用户对高品质可视化和便捷操作的需求，即使在小型或中型机器和设备中也同样适用；高分辨率和65500色的颜色深度是其突出优势；借助PROFINET 接口，其连通性也有了显著改善；借助WinCC （TIA Portal ）的最新软件版本可进行简易编程，从而实现新面板的简便组态与操作。2.3

变频器选型

本系统变频器选用西门子Sinamics V20。Sinamics V20具

有结构紧凑、坚固耐用、调试迅速、操作简便、经济适用等优点，功率范围覆盖0.12～15kW ，无需其他模块或附加选件即可运行，可大大缩短安装时间，通过集成式操作员面板（BOP ）可顺利进行现场调试和操作，通用串行接口和Modbus 接口便于与第三方控制器进行通信，预制的接口和应用宏便于进行面向应用的设置。2.4

系统接线

控制系统接线如图3所示。

图1运料小车系统结构示意图

图2运料小车控制系统框图

图3控制系统接

线图

yu Fenxi

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3

控制程序设计

3.1

TIA Portal 软件

系统组态采用TIA Portal 软件。TIA Portal 是由全球自动化

领军企业德国西门子自动化与驱动集团发布的基于全球工业自动化发展的全集成自动化软件平台，几乎适用于所有自动化任务，用户能快速、直观地开发和调试自动化系统，与传统方法相比，无需花费大量时间集成各软件包，同时兼顾了高效性和应用性。3.2

程序设计流程图

系统控制程序设计流程图如图4所示。

3.3控制程序

本系统控制程序相对而言较多和复杂，采用模块化编程

的方法进行设计。系统控制程序主要包含主程序与子程序，主程序主要涉及对手动程序块、配料方式一程序块、配料方式二程序块、回原点程序块、配料方式一单步程序块、配料方式二单步程序块、电机速度检测（HMI ）程序块、HMI 小车运动位置程序块、离散量报警程序块、急停、超限位、报警程序块的调用。

4监控组态

系统的监控画面由启动视图、控制选择视图、自动运行视

图、手动运行视图、报警视图、用户视图及回原点、单步视图等七个视图组成。

自动运行视图画面如图5所示。

5变频器参数设置

该系统的变频器参数设置包括工厂复位、电机参数设置、

连接宏选择、频率设定等，部分参数设置如表1所示。

6结语

该运料小车控制系统采用西门子全集成自动化软件平台

TIA Portal ，实现了高效性和应用性，采用西门子S7-1200PLC 作为控制器，实现了模块化和紧凑型设计，采用西门子V20变频器和KTP700触摸屏技术进行调速控制和实时监控，实现了对运料小车的有效控制，提高了生产效益。

［参考文献］

[1]西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子

人机界面[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009.[2]廖常初.S7-1200PLC 编程及应用[M].3版.北京：机械工业出

版社，2017.

[3]李全利.PLC 运动控制技术应用设计与实践（西门子）[M].北

京：机械工业出版社，2010.

[4]赫敏钗，乔振民.基于PLC 的自动运料小车的控制[J].煤炭技

术，2011，30（1）：60-61.

收稿日期：2019-05-21

作者简介：张强（1973—），男，四川绵阳人，硕士，副教授，电气教研室主任，研究方向：自动控制。

图4程序

设计流程图

图5自动运行视图

表1变频器部分参数设置表

序号参数设置说明

备注

1

工厂复位2P0010=303P0970=214电机参数设定5P0010=1快速调试6P0100=0电机额定频率7P0304=380V 额定电压8P0305=3.3A 额定电流9P0307=0.75kW 额定功率10P0311=1440r /min

额定转速11P1080=0Hz 最小频率12P1082=50Hz 最大频率13P1120=0.5s 斜坡上升时间14P1121=0.5s 斜坡下降时间15P3900=1退出快速调试

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P0700=2命令源端子排控制17P1000=3频率设定值选择

固定频率18P0717=CN004连接宏外部按钮控制

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P1016=2

二进制编码选择

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