基于PLC的油水分离器远程控制系统的设计.pdf

基于P L C 的油水分离器远程控制系统的设计 The desi gn of t he oi l - w at er separ at or r em ot e cont r oI sy s t em based on PL C 王守城，田乐帅，段俊勇，王小冲 ．W ANG Sh o u ． c h e n g，TI AN L e ． s h u a i ，DUAN J u n - y o n g，、 ／ 悄 NG Xi a o - c h o n g 青岛科技大学 机电学院，青岛2 6 6 0 6 1 摘 要设计了一种基于P L C 的油水分离器远程控制系统，该系统以西门子P L C S 7 1 2 0 0 作为核心控 制器，并加入G P R S 短信数据传输模块，利用移动手机向系统发送短信来实现远程控制，短信 模块通过串口与P L C 连接，实现数据通讯。文中介绍了该系统硬件结构原理及其软件的设计方 法，并用T I A P o r t a l软件为P L C 和短信模块组态、编程和调试，经测试表明，系统运行稳定可 靠，而且自动化程度高。 关键词油水分离器；西门子P L C ；短信模块；远程控制 中团分类号T P 2 7 文献标识码B 文章编号1 0 0 9 -0 1 3 4 2 0 1 6 0 1 -0 1 2 4 - 0 4 0 引言 当今社会每天都会产 生大量 的油污类水 ，当外界温 度较低时，液态油污会固化成油脂，堵塞管道 。当管道 温度升高时，又会发生化学反应 ，形成油脂酸，腐蚀并 损害地下排水管网及污水处理设备。而传统 的油水分离 措施已经不能适应当今社会的发展需求。 本文针对餐馆 一类 的 中小型 油水 分离器加入P L C 控制器和G P R S 短信数据传输模块的应用 ，该短信模块 利用GS M移动通信 网络 的短信息和G P R S 业务为用户搭 建 了一个远距离的数据传输平台，并提供R S 2 3 2 标准接 口，直接与 用户设备连接 ，实 现短信功能和G P R S 数据传输 。 控制系统最终可将其与P L C 、上 位机 或机构连接通 讯 ，使 整个 系统能够摆脱空间上的约束和 减 少人为不必要 的劳作 。所 以 该控制 系统 的设计 对排污 、油 水分 离油脂和 油脂 回收效率 具 有重大的意义。 1 控制系统硬件设计 图1 所示为油水分离器远程 控制 系统硬件 原理 图。由图可 知它主 要包括通信 部分 、控 制 部分 ，执行部分 。通信部 分关 键是G P R S 短信数据传输模块， 控制部分的核心是P L C 控制器 ， 另外 有传感器 反馈调节 本系 统传感器输出为数字开关量 ，对P L C 的以太网通信可 以加入上位机或人机触摸屏来实现。 执行部分主要包括防止油脂聚结的冲水系统，收集 废油的刮油机系统、避免油脂冷凝的加热系统、定时清 理的排水系统 。它们都是在P L C 控制下随特定时间或温 度条件完成相关功能。 2 P L C 的硬件配置与输入输出地址分配 该系统的控制器选用西门子P L C S 7 ． 1 2 0 0 ，作为控 制系统的核心，C P U型号为1 2 1 4 C D C ／ D C ／ R I y ，输入电 图l 油水分离器远程控制 系统硬件原理 图 收稿日期2 0 1 5 -1 0 1 2 作者简介王守城 1 9 6 4一，男，山东烟台人，教授，硕士，研究方向为制造自动化技术与系统。 [ 1 2 4 1 第3 8 卷第1 期2 0 1 6 一 O 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 压为D C 2 4 V。根据控制系统的要求和输入输 出特 点及 数量，P L C 端子接线与功能如 图2 所示，左边共有 1 4 个 输入量，右边有4 个输 出量 。P L C 本身在接2 2 0 V的交流电 时，该型号的C P U 必须接A C 2 2 0 V 转D C 2 4 V电源转换器。 启 动 囊啦开荧 葛靡开关 接逆开荧 冲水廖醋 冲瘩格止 知格窟葺 h 知格泓 E 刮■机启动 崔曲机 謦止 屯劫鼻仃井 屯妨一九关 手动单参 自骑 一r 加 、 ～一 uJ 一 m． 1 p 一 舶 一 l O 3 L I r 1 0 ． 4 N _ 一 舶 I r 一 舶 删 一 1 0 ． 7 2 I ． 一 I I ． 0 I L r 一 I I _l qO ．O - 一 n工 一r I U l 厂 _ ] UJ ] _ J 一 I 厂] r 一 I l j 厂 I M ∞j 厂 ] [ 2 点 M L I 2 4 V 图2 P L C 端子接线与功能 图 冲承 加 热馨 刮 油机 屯动栩门 3 P L C 程序的设计 本油水分离器 自 动化控制系统的网络组态、硬件调 试 、程序编制及诊断均是在西门子T I A P o r t a l 软件中进 行 的。 3 ． 1主程序设计 在T I A P o r t a l 软件 中用户的主程序是写在组织块0 B1 中的，用户 的子程序写在功能F C 块中，主程序O B 可以 调用功 能F C块 ，其 中本系统的主程序主要包括 自动程 序F C1 、手动单步程序F C 2 和短信程序F C 3 以及S E N D P T P 发送指令与R C V P T P 接收指令程序 ，F C 1 和F C 2 功 能块 由输入量I 1 ． 4 和I 1 ． 5 调用，F C 3 功能块 由整数比较指 令 调用。 3 ． 2 自动工作方式程序设计 自动工作方式就是整个油水分离器系统按照设定的 程序按步骤依次进行，中间无人为干扰，只需在油水分 离开始之前，将旋钮开关旋至 自动档位 ，然后点动操作 面板中的自动方式启动按钮即可。控制系统的操作面板 如图3 所示。 油水分离器控制系统 自动工作方式顺序功能图程序 如图4 所示 。 图3 控 制系统的操作面板 图4 控制 系统 自动工作方式的顺序功能图 M 1 ． 0 代 表程 序首 次扫描 时 状态 为l ， 以后 为0 。 M4 ． 0 为初始步 ，当程序 首次扫描时，M1 ． 0 得 电为 l 状 态，置位初始步M4 ． 0 ，即M4 ． 0 得 电。在冲水开关 自 动工作方式启动按钮 1 0 ． 0 得 电后，M4 ． 1 转为活动步， M4 ． 0 被复位 失电，此 时冲水系统启动冲水开始 ，同时 定时器T 1 开始计时，计时时间3 分钟。当分离器内液位 高度达到光 电液位传感器设定的高度时，传感器发出集 油槽加热器启动信号 ，但是此 时加热器还无 法运行 ， 需定时器T 1 计时3 分钟后也就是冲水系统停止工作后， 才能启动集油槽加热系统 。即同时满足开关1 0 ． 1 得 电和 计时器T I 计时结束后 ，活动步转为M4 ． 2 ，M4 ． 1 被复位 失电。加热器启动一段时间后，当集油槽的温度到达 2 0 C后 ，温度传感器开关得 电，在接近 开关 处于常闭 状态下，活动步转到M4 ． 3 ，M4 ． 2 被复位。步M4 ． 3 代表 刮油机系统开始刮油 ，同时定时器T 2 开始计 时，时问 第3 8 卷第1 期2 0 1 6 0 1 I 1 2 5 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m