摘要：目前工業(yè)除塵系統(tǒng)自動化集成度越來越高，本項目為小型工業(yè)除塵項目，故采用了SMART系列SR20作為控制器。通過以太網實現觸摸屏與PLC的通訊，PLC與變頻器的通訊采用USS協議。通過觸摸屏實現對系統(tǒng)的監(jiān)控和控制，包括閥門系統(tǒng)和風機變頻系統(tǒng)。

由于工業(yè)場所會產生大量的廢氣粉塵，濾筒除塵器作為過濾粉塵的高效凈化設備在大氣治理項目中應用越來越廣泛。除塵系統(tǒng)由以下幾部分組成：濾筒除塵器、外置風機、旋風除塵器、管路系統(tǒng)及電控系統(tǒng)。電控系統(tǒng)主要的功能為：風機變頻控制、管路風閥控制及壓差清灰系統(tǒng)。考慮系統(tǒng)控制簡單，因此選用西門子新一代小型自動化產品中的SMART產品作為電控系統(tǒng)的控制器。

圖1 系統(tǒng)框圖

圖1為系統(tǒng)的組成框圖，系統(tǒng)由以下幾部分組成：旋風除塵器、濾筒除塵器、除塵風機、管路系統(tǒng)、變頻控制系統(tǒng)及在線壓差反吹系統(tǒng)。工廠生產現場產生的含有粉塵顆粒的空氣，經過旋風除塵器和濾筒除塵器兩級過濾，從而達到凈化效果，凈化效率高達99%。除塵風機功率為75kW，選擇與之對應的西門子MM430變頻器作為其變頻調速裝置。濾筒除塵器配有在線壓差反吹系統(tǒng)，當工作一定時間后，濾筒表面會吸附粉塵，導致壓差增大，此時壓差反吹清灰系統(tǒng)會根據預設的限值進行自動清灰。

1)總體選型

根據客戶的實際需求，考慮到系統(tǒng)較簡單，并且考慮到成本問題。故選用西門子的小型PLC及SMART LINE 觸摸屏作為控制方案。變頻器選用西門子風機水泵型專用變頻器MM430系列，系統(tǒng)部分原理圖見圖2及圖3。

圖2 系統(tǒng)原理圖（一）

圖3 系統(tǒng)原理圖（二）

2)電氣元件清單

根據系統(tǒng)設計要求，對電氣元件進行了選型，清單見表1.

表1 電氣元件清單

3)PLC I/O口說明

表2 端口定義

4)系統(tǒng)通訊
? ? SMART PLC 本體具有兩個通訊口，一個以太網和一個串口。PLC與觸摸屏的通訊采用以太網方式，PLC與變頻器采用西門子專用的USS通訊。為了保證通訊的可靠穩(wěn)定，通訊接頭均采用西門子公司推薦專用接頭。

1)程序設計思路

考慮到控制流程較簡單，編寫程序的程序主要由三部分組成：風閥檢測模塊、變頻器USS通訊模塊、時間參數模塊。

2)檢測18路電動閥門

現場共有18路風閥工作，需要通過PLC檢測，并且當有低于11路風閥工作時，系統(tǒng)有報警輸出，提示用戶開啟更多風閥，保證除塵系統(tǒng)穩(wěn)定工作。圖4是檢測其中一組風閥，其他17路類似。圖5為最后統(tǒng)計開啟的風閥數目，并報警。

圖4 檢測第一路電動風閥

圖5 統(tǒng)計總的風閥數目

3)變頻器與PLC的USS通訊

變頻器與SMART PLC采用西門子專用的USS通訊，可直接在編程軟件中調用USS庫函數，簡單易用，如圖6所示。本程序中主要通過USS對變頻器寫最低頻率和最高頻率，并且通過觸摸屏觀察實時的運行頻率。圖8為通過USS對變頻器輸入最低頻率。

圖6 USS庫

圖7 USS初始化

圖8 寫變頻器最低頻率

4)系統(tǒng)累計上電時間

如圖9所示，該程序段為統(tǒng)計PLC上電的累計工作時間，具有掉電保持功能。

圖9 統(tǒng)計系統(tǒng)累計上電時間

5)系統(tǒng)人機界面

人機界面采用西門子SMART LINE 系列精簡面板，本項目中采用了7寸面板，帶有以太網接口，與SMART ?PLC通過此接口進行通訊。圖11為其子畫面之一，監(jiān)控系統(tǒng)電動風閥的工作狀態(tài)。

圖10開機界面

圖11 ?風閥監(jiān)控界面

6)控制柜布局及現場工作狀態(tài)

圖12至圖15為控制柜現場工作狀態(tài)及布局。

圖12 控制柜面板

圖13 設備安裝現場

圖14 SMART PLC

圖15 控制柜內部布局

做為新一代西門子小型自動化領域的S7-200 SMART，能滿足小型自動化設計的需求。擴展模塊豐富，可根據系統(tǒng)要求而組合搭配。編程方法完全移植S7-200CN系列，對于國內客戶使用SMART系列的PLC，能很容易切換到此平臺，且編程軟件更小型化，對系統(tǒng)資源要求低，編程界面采用目前流行的平鋪式菜單，與時俱進。此款PLC另一個亮點是本體集成了以太網接口，無論與觸摸屏組態(tài)，還是與上位機連接，都非常容易，通訊速度快，無需采用專用的通訊電纜。希望西門子公司能夠推出更加豐富的擴展模塊，豐富目前的產品線。?