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        基于S7-200與觸摸屏的稱重機設(shè)計

        2016-02-08 02:46:15籍永剛吳銀雪申小松
        設(shè)備管理與維修 2016年12期
        關(guān)鍵詞:輸出模塊量程模擬量

        籍永剛,吳銀雪,申小松

        (貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院機械工程學(xué)院,貴州畢節(jié)551700)

        基于S7-200與觸摸屏的稱重機設(shè)計

        籍永剛,吳銀雪,申小松

        (貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院機械工程學(xué)院,貴州畢節(jié)551700)

        PLC在工業(yè)過程控制中不僅能處理點數(shù)眾多的數(shù)字量信號,而且能實現(xiàn)模擬量信號控制及運動控制。工業(yè)現(xiàn)場中的模擬量信號如壓力、溫度、流量等由傳感器采集后送到PLC處理。以稱重傳感器為例,介紹了模擬量控制中的傳感器選型、PLC參數(shù)設(shè)置、模擬量編程、觸摸屏開發(fā)等技術(shù)。

        模擬量;S7-200;PLC;稱重傳感器;觸摸屏

        0 引言

        工業(yè)自動化控制系統(tǒng)處理的諸如電壓、電流、壓力、速度、流量等模擬信號,是連續(xù)變化的物理量,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后由計算機進行處理。模擬量控制是現(xiàn)代控制的重點,PLC發(fā)展的趨勢就是朝模擬量控制方向發(fā)展,并成為現(xiàn)代DCS控制的底層硬件系統(tǒng)。S7-200提供的擴展模塊有4路和8路模擬量輸入模塊EM231,2路和4路模擬量輸出模塊EM232,4路輸入和1路模擬量輸出模塊EM235。采用S7-200模擬量擴展模塊、稱重傳感器、觸摸屏設(shè)計的稱重機,可實現(xiàn)重量顯示、報警、參數(shù)設(shè)置等功能。

        1 PLC模擬量控制技術(shù)

        1.1 工作原理

        PLC是繼電控制引入微處理器技術(shù)后發(fā)展而來,可方便、可靠地用于邏輯量控制。由于模擬量可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,PLC也完全可以方便、可靠地進行處理。模擬量控制對象有3種:①被控量,反映被控系統(tǒng)狀態(tài)、行為、性能或功能的信息;②控制量,經(jīng)PLC處理后產(chǎn)生控制作用的信息;③干擾量,是使系統(tǒng)狀態(tài)與行為產(chǎn)生的所不希望變化。

        模擬量是連續(xù)量,多數(shù)是非電量。而PLC只能處理數(shù)字量、電量。為此,要有傳感器把模擬量轉(zhuǎn)換成電量。如果電量不標(biāo)準,還需要變送器把電量變換為標(biāo)準的電信號,如4~20 mA,1~5 V,0~10 V等,還需要模擬量輸入模塊,把這些標(biāo)準的電信號變換為數(shù)字信號。還要有模擬量輸出模塊,把PLC處理后的數(shù)字量變換為模擬量,執(zhí)行器根據(jù)模擬量的大小執(zhí)行相應(yīng)輸出控制動作。一個完整的模擬量PLC控制過程是:用傳感器采集信息,并把它變換成標(biāo)準電信號送給模擬量輸入模塊;模擬量輸入模塊把標(biāo)準電信號轉(zhuǎn)換成CPU可處理的數(shù)字信息;CPU按要求對信息進行處理,產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息,并傳送給模擬量輸出模塊。

        1.2 目的控制

        (1)使系統(tǒng)的某個量保持恒值的控制稱為自動調(diào)節(jié)。

        (2)使系統(tǒng)狀態(tài)按給定的方式隨時間或程序變化的控制稱為程序控制。

        (3)使系統(tǒng)狀態(tài)隨外部信號變化而變化的控制稱為隨動控制。

        (4)在滿足約束條件下,使系統(tǒng)某參數(shù)達到最優(yōu)值的控制稱為最優(yōu)控制。

        (5)使系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境變化,始終處于最有利的狀態(tài)控制稱為自適應(yīng)控制。

        (6)使系統(tǒng)在對抗中處于有利地位。

        2 模擬量模塊EM235 應(yīng)用技術(shù)

        2.1 硬件設(shè)置與編程

        (1)EM235模塊接線時,對于電壓信號,按正、負極直接接入X(A,B,C,D)+和X-;對于電流信號,將RX和X+短接后接入電流輸入信號的“+”端;未連接傳感器的通道要將X+和X-短接。為防止干擾[1],應(yīng)將信號負端與模塊電源的M端短接。對于某一模塊,只能將輸入端同時設(shè)置為一種量程和格式,即相同的輸入量程和分辨率。

        (2)模塊使用前應(yīng)進行輸入校準、用DIP開關(guān)設(shè)置EM235的單雙極性、增益和衰減,設(shè)置后重新上電,具體設(shè)置說明見《S7-200系統(tǒng)手冊》。

        (3)選擇稱重傳感器從量程、準確度等級、使用范圍、使用環(huán)境等方面綜合考慮[2-6]。本例中采用的稱重傳感器激勵電壓5~12 V,靈敏度2.0±0.05 mV/V,量程0~100 kg,配套的變送器BSQ-2供電電壓24 V,輸出信號電壓0~10 V。模塊DIP開關(guān)設(shè)置為撥碼2,6為ON,其余為OFF。模塊接線見圖1a。

        圖1 接線與編程

        (4)在S7-200中,單極性模擬量輸入、輸出信號的數(shù)值范圍是0~32000,按比例對應(yīng)傳感器量程0~100 kg,換算公式為:Ov=[(Osh-Osl)×(Iv-Isl)/(Ish-Isl)]+Osl。式中,Ov換算結(jié)果;Iv換算對象;Osh換算結(jié)果的最大值;Osl換算結(jié)果的最小值;Ish換算對象的最大值;Isl換算對象的最小值。

        (5)使用模擬量比例換算指令庫Scaling可以方便的進行轉(zhuǎn)換,程序如圖1b所示。子程序Scale_I_to_R可用來進行模擬量輸入到工程量的轉(zhuǎn)換;子程序Scale_R_I可用于工程量到模擬量輸出的轉(zhuǎn)換。

        2.2 觸摸屏程序開發(fā)

        觸摸屏采用MCGS組態(tài)軟件??蓪崿F(xiàn)功能:①顯示物體的重量值;②可設(shè)置稱重區(qū)間,用于對物體重量的分選;③報警顯示。

        (1)PLC程序設(shè)計(圖2),選用的PLC變量見表1。

        (2)在MCGS組態(tài)軟件中打開設(shè)備窗口,進行設(shè)備組態(tài)(圖3),添加通用串口設(shè)備和西門子S7-200 PPI,注意需要修改波特率等通訊參數(shù)。依次將重量值、稱重下限、稱重上限、報警信號分別連接PLC變量VD100、VD104,VD108,M0.2,對報警信號的連接需要勾選可見度屬性,設(shè)置當(dāng)表達式非零時,對應(yīng)圖符不可見。

        圖2 梯形圖

        表1 PLC變量

        圖3 組態(tài)窗口

        [1]牟明朗,顧元國.淺談PLC模擬量使用中的防干擾技術(shù)[J].自動化與儀器儀表,2012,(6):153-156.

        [2]馮杰,楊志.一種基于PLC+HMI控制的新型稱重系統(tǒng)設(shè)計[J].機械工程師,2014,(1):98-99.

        [3]汪小兵,吳明亮,余淑榮.基于PLC的稱重配送料系統(tǒng)的設(shè)計[J].機械與電子,2011,(3):34-36.

        [4]王亞妮,盧軍黨,鄒超等.微小質(zhì)量片狀物料自動重量分選機的設(shè)計[J].包裝與食品機械,2012,(3):36-40.

        [5]莊育鋒,翟宇.微量藥品單元動態(tài)稱重系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].儀器儀表學(xué)報,2013,(2):379-387.

        [6]高艷雯.輸送帶在線動態(tài)實時稱重系統(tǒng)的研究[D].蘭州理工大學(xué),2007:20-24.

        〔編輯李波〕

        TM571.6

        B

        10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.39

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