P L C在電子皮帶秤中的應(yīng)用
配置卻軟件設(shè)計兩方面舟紹拉{ic系統(tǒng)的應(yīng)用特點，并著重闡跡了PLC如何在計量和茬制琉量中的應(yīng)用c
關(guān)鍵詞：sIM ⅡC s7—3o0；皮帶評；計量
0引言
可編程控制器(PLC)在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來
越廣泛，應(yīng)歸功與PLC性能的不斷完善和價格降
低；應(yīng)用PLC不僅能實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，而且還
能完成各種閉環(huán)控制，其可靠性能高、抗干擾能力
強、維護(hù)量小、能方便地與計算機進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通訊等
特點得到了用戶的廣泛的青睞。slMA11c s7是
SIEMENS繼s5之后推出的新一代PLC系統(tǒng)．包括
200、300、400三個適應(yīng)不同性能要求的類型，各個
類型又包括多種性能級別的CPU和種類齊全的通
用模板，使用戶根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。
I．傳感器 2蝙碼囂
圖1系統(tǒng)姑構(gòu)圈
40·2005車第一期
1系統(tǒng)工作原理
1．1計量通道工作原理
當(dāng)電子皮帶秤運行時，裝于棍子上的光電脈沖
編碼器發(fā)出脈沖，每一個脈沖代表皮帶走過一個固
定的間隔△L，該脈沖進(jìn)入PLC高速計數(shù)模板塊作
為速度采樣。當(dāng)輸送機帶上有物料時．秤重模塊輸
出0～24mA正比于物料的電壓信號，送人PLC進(jìn)行
運算，完成一次重量采樣工作；隨著輸送秤的不斷
運轉(zhuǎn)，每隔一長度△L都將產(chǎn)生一個脈沖．進(jìn)行一次
重量采樣，將各次采樣值按下式累計即可得到累計
重量W：
w： ． △L
：
式中：i——采樣脈沖
Pi——計量段上的物料重量
L——計量長度
△L——采樣問隔距離
從式中可以看出P／L即為皮帶每米物科的重
量，n為皮帶走過△L的段數(shù)，P／L x△L即為走過
△L長度的重量，對n段重量求和即得累計重量W。
電子皮帶秤的速度V可由下式求得：
V= (m／s)
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機電一-諱帕筱術(shù)
圖2 PLC開關(guān)量接線圖
式中： r_—一走過△L長度所需的時間
△I一 采樣間隔
1-2流量控制工作原理
PLC裝置將采樣到的重量信號與速度信號進(jìn)行
乘積運算，得到瞬時流量Qn瞬時流量與遠(yuǎn)程流量
設(shè)定信號進(jìn)行比較，得到AQ=Qp-Qn。該信號經(jīng)
PLC的PI運算產(chǎn)生相應(yīng)的皮帶速度控制信號Un，
經(jīng)D／A模出模塊輸出4~20毫安的控制信號給變頻
器，對電機轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行控制，起到調(diào)節(jié)皮帶速度的目
的。
2系統(tǒng)硬件配置
為了實現(xiàn)控制，需要大量的開關(guān)量和模擬量的輸
入、輸出信號。本系統(tǒng)需要考慮的現(xiàn)場信號有：遠(yuǎn)程
流量設(shè)定模擬量信號1路，喂料機模擬量信號1路，
瞬時流量輸出模擬量信號1路，及各種按鈕開關(guān)，脈
沖信號、繼電器、接觸器、報警裝置等開關(guān)量信號l7
路。
系統(tǒng)以開關(guān)量為主，少量模擬量的控制系統(tǒng)，并
且要與稱重終端進(jìn)行總線通信，經(jīng)比較選用
SIMA1'IC S7—300 3 14—2DP型PLC。因其穩(wěn)定性好，
功能強，并提供了多種不同點數(shù)的CPU模塊和數(shù)字
量、模擬量I／O擴(kuò)展模塊供用戶選用。系統(tǒng)的人機界
面采用EVIEW公司的人機界面，稱重終端采用美
國托利多公司的JAGXTREME并配有總線通訊板
與PLC進(jìn)行通訊。具體配置如下。
SIMA1'IC S7—300 PLC系統(tǒng)模塊配置為：ps307
電源模塊、314—2DP CPU模塊；中央處理器模塊
314—2DP提供64KB RAM和128個模擬量I／O及
1024個數(shù)字量I／O通道。集成的MPI通訊口可以方
便地與人機界面和PC通訊，PROFIBUS一2DP主從
接口可構(gòu)成高速和易處理的分布式自動化配置。本
系統(tǒng)使用DP口與稱重終端進(jìn)行總線通訊。外部接
線圖如2所示。
3控制網(wǎng)絡(luò)
本系統(tǒng)分為三層關(guān)系(如圖4示)，第一層S7
MPI網(wǎng)絡(luò)，上位機對下位機進(jìn)行統(tǒng)一管理用觸摸屏
在線監(jiān)視下位機的各運行狀態(tài)，下位機對皮帶稱進(jìn)
行現(xiàn)場控制；第二層為PROFIBUS—DP網(wǎng)絡(luò)，PLC對
高精度稱重儀表進(jìn)行現(xiàn)場控制，從高精度稱重儀表
取得現(xiàn)場高精度稱的稱重值，進(jìn)行自動校秤，并向
高精度稱重儀表發(fā)出各種控制命令；第三層是現(xiàn)場
檢測、測量、執(zhí)行元件。通過各元器件測量、檢測
現(xiàn)場情況，傳給下位機，下位機通過計算后將運行
結(jié)果傳給執(zhí)行機構(gòu)，并使其作出相應(yīng)的動作。
第八卷 ·41．
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升機電一-諱怕筱
A1．O I7S2 一
— —
AI一0 Q752 ——
AI一0 Q753 ——
一
圖3 PLC模擬量接線圖
圖4
4系統(tǒng)軟件設(shè)計
系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括PLC硬件、軟件設(shè)計及參
數(shù)配置，和人機界面程序設(shè)計。PLC部分的軟件設(shè)計
在SIMATIC STEP 7軟件環(huán)境下完成，他的用戶程
序結(jié)構(gòu)簡單，用戶可以采用語句表(STL)、梯形圖
(LAD)、功能塊(FBD)三種方式編程，編制的程序可
以相互轉(zhuǎn)換，使用方便，簡單易學(xué)。
(1)PLC系統(tǒng)的軟件流程圖如同5所示。
障報警畫面、各種參數(shù)設(shè)置畫面。另外為
了提高整個系統(tǒng)的安全性，提供了登陸機
制，賦予不同操作管理人員不同的訪問權(quán)
力。
5系統(tǒng)特點
5．1安全性
系統(tǒng)設(shè)計符合生產(chǎn)安全要求，具有高
可靠性和易維護(hù)性：
(1)本系統(tǒng)采用西門子PLC，保證了
實時性和可靠性。
(2)采用了雙電源方案，確保在計算
機故障的情形下，PLC控制程序照常運
行。
(3)采用了設(shè)置操作權(quán)限的辦法，保
證了操作的安全性。
(4)系統(tǒng)具有后備手動系統(tǒng)，即使系
統(tǒng)失靈也能手動完成生產(chǎn)操作。
5．2易操作性
利用EIEVW提供的軟件設(shè)計界面設(shè)
計，采用友好的視窗界面設(shè)計規(guī)范，中文
環(huán)境，簡單易用并具有容錯能力。
6 結(jié)束語
本系統(tǒng)已在云南某煙草集團(tuán)制絲線上得到應(yīng)
用。已連續(xù)運行半年，取得了良好的效果。計量精度
和控制精度都在千分之5以內(nèi)，完全達(dá)到了設(shè)計要
求；同時系統(tǒng)的自動化程度高，維護(hù)簡單，使用方便。
參考文獻(xiàn)：
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【2】STEP'／User Manua1．SIEMENS AG，1998．
旦 H鏖堂堡旦 l__1笙墮H 旦 H 篁 墮墮量卜-I壟笪 堊蔓
i 一 再麗
圖5
(2)人機界面系統(tǒng)
人機界面采用EVIEW公司的觸摸屏為操作管
理人員提供了一系列操作監(jiān)視畫面及報表打印功
能。操作畫面包括遠(yuǎn)程本地、手動自動選擇、系統(tǒng)運
行情況畫面、時時趨勢畫面、歷史趨勢畫面、系統(tǒng)故
·
42·2005年第一期
【3】System Software for s7—300 and
s7—400．SOE，EMS AG，1998．
【4】Ladder logic(LAD)for S7—300
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SIEMENS AG，1998．
【5】陽憲惠．現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用．清
華大學(xué)出版社，1999．6．
【6】郭宗仁，等．可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)．
北京：人民郵電出版社，2003．口
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