基于S7-300PLC镀膜控制系统的设计与应用

【146】?第36卷?第2期?

2014-02(上)

基于S7-300PLC 镀膜控制系统的设计与应用

Design and application of grass-coating control system based on S7-300

王晓晨，朱 钊

WANG Xiao-chen, ZHU Zhao

（合肥工业大学 电气与自动化工程学院，合肥 230009）

摘 要：针对玻璃镀膜工艺的要求，设计了以西门子S7-300为下位机的镀膜控制系统，结合系统的整

体结构和硬件组态方案，采用2块独立工作的CPU模块，提高了编程的灵活性和系统的可靠性，细化了控制任务。详细阐述了镀膜监控系统中传动部分和配气部分的控制策略和特点。在Wincc7.0上位组态软件平台上设计了系统监控软件，负责处理大量过程数据，归档实时参数，并设有报警系统，实现了玻璃镀膜的实时监控。

关键词：S7-300 PLC；Wincc7.0组态软件；玻璃镀膜；报警系统；硬件配置中图分类号：TH862 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2014)02(上)-0146-04Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2014.02(上).42

收稿日期：2013-11-07

作者简介：王晓晨（1975 -），男，安徽淮南人，副教授，博士，主要从事电气工程及其自动化专业的教学和科研工作。0 引言

随着通讯技术，计算机和微处理器的发展，计算机控制几乎发展到了所有的工业领域。可编程控制技术已成为工业控制的重要部分，其中主要的功能体现在开关量逻辑控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理、通信联网五大方面[1]。近年来，PLC 在镀膜控制系统中的应用也更加成熟,随着工控机的发展，操作员能够更清楚地看到实时监控的数据并加以分析。这种人机界面大大满足了工业的需求，工控机和PLC 的有机结合为企业实现管理、控制一体化提供了一种有效的手段[2]。本文所设计的镀膜控制系统，主要应用西门子S7-300PLC 和WinCC 组态软件来实现镀膜过程中多个变量和参数的信号采集、控制和监控。

玻璃镀膜是指在玻璃表面涂镀一层或多层金属化合物薄膜[3]，以改变玻璃的工艺性能，使其能够满足各个领域的要求。玻璃镀膜的生产方法有很多种：真空磁控溅射法、化学气相沉积法、真空蒸发法等，本文采用的是化学气相沉积法。化学气相沉积法(Chemical Vapour Deposition ，简称CVD)是把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物或单质气体，供给基板，借助气相反应，在基片表面上反应生成薄膜的方法。CVD 镀膜技术压力分为低压CVD （LPCVD ）和常压CVD

（APCVD ）[4]

。

本项目为某实验项目，采用的是常压化学气

相沉积法（APCVD ）实现对玻璃的镀膜，整个控制系统分为传动部分和配气部分，传动部分的主要功能是通过电机控制玻璃在各个室间的运动；配气部分的主要功能是控制各种化学气体使其进入镀膜室发生化学反应，来完成玻璃的镀膜。整个控制系统主要是对热电阻、热电偶、气体流量控制器、压力传感器、液位传感器、气动开关阀、气动调节阀、电机等进行信号的采集与控制，从而实现玻璃镀膜工艺的要求。

1 系统PLC 模块的组态

本系统的PLC 控制器采用2块西门子S7-300的C P U ，分为完成相对独立的工作。系统的配气部分采用C P U 319-3P N /D P ，其中电源模块P S 307（5A ），接口模块I M 153-2，通讯处理模块C P 342-5，模拟量输入模块共16个（3*8*TC 5*8*RTD 8*8*12BIT ）,模拟量输出模块共4个（8*12B I T ），数字量输入模块3个（32*D C 24V ），数字量输出模块3个（32*D C 24V /0.5A ）；系统传动部分采用的是C P U 314，其中电源模块P S 307（10A ），接口模块I M 365，通讯处理模块C P 342-5，模拟量输入模块共4个（8*12B I T ）,模拟量输出模块共1个（8*12B I T ），数字量输入模块1个（32*D C 24V ），数字量输出模块3个（2*32*DC24V/0.5A 1*16*DC24V/0.5A ）。现场I/O