呂潔　蘇衛(wèi)峰　文武

摘 要：在化工吸附分離過(guò)程中，需要將原料進(jìn)行在線稱重并包裝，利用信捷XD系列PLC實(shí)現(xiàn)定量算法，采用最新高速處理稱重模塊采集數(shù)據(jù)，極大降低稱重中產(chǎn)生的延時(shí)性、測(cè)量誤差，利用人機(jī)界面HMI進(jìn)行人機(jī)交互，操作簡(jiǎn)單，并給出了具體的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：定量稱重；信捷PLC；HMI

引言

稱重是將物料進(jìn)行在線等重量稱量。在化工吸附分離過(guò)程中，需要將原料進(jìn)行在線稱重并包裝，針對(duì)這一要求，本控制系統(tǒng)采用信捷的工控產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)出一套控制設(shè)備，利用HMI作為現(xiàn)場(chǎng)工人的操作界面，PLC作為上料下料，數(shù)據(jù)采集的控制部件，稱重模塊進(jìn)行在線稱重[1]。在技術(shù)性能方面做到速度高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高，在應(yīng)用性方面做到綜合性、組織性。

1 定量稱重包裝機(jī)組成

定量稱重包裝機(jī)由定量稱重包裝控制器和備料斗、計(jì)量斗、夾袋機(jī)構(gòu)、截料裝置、下料閥、放料閥、稱重傳感器等部分組成，定量稱重包裝示意圖如圖1所示。備料斗為緩沖式料倉(cāng)，用于物料存儲(chǔ)并提供一個(gè)接近均勻的物料流；閥門(mén)位于備料斗底部，當(dāng)設(shè)備檢修或出現(xiàn)故障時(shí)，用于將物料封阻在備料斗內(nèi)；截料裝置在稱重過(guò)程中提供快、中、慢三級(jí)給料；秤體主要有計(jì)量斗、稱重支架和稱重傳感器組成，完成重量到電信號(hào)的轉(zhuǎn)變并傳輸?shù)娇刂茊卧粖A袋機(jī)構(gòu)的作用是夾緊包裝袋，讓稱重完成的物料全部落入包裝袋。

2 硬件設(shè)計(jì)

稱重控制器包括信捷XD系列PLC，信捷HMI[2]，稱重模塊，稱重傳感器等部分組成，硬件組成如圖2所示。

2.1 PLC

PLC采用信捷電氣的XD3-24R-E，基本處理指令0.02～0.05us，掃描時(shí)間10000步1ms，程序容量高達(dá)128K。具有兩個(gè)通信口，支持RS232和RS485可連接多種外圍設(shè)備。采用AC220V交流供電，具有8個(gè)繼電器輸入和8個(gè)繼電器輸出。

2.2 HMI

HMI采用信捷電氣的TH765-N觸摸屏，7英寸觸摸屏，耐油耐臟，6萬(wàn)色真彩，支持BMP、JPG格式圖片顯示。自定義的數(shù)據(jù)采集保存功能，支持時(shí)間趨勢(shì)圖，XY趨勢(shì)圖等多種形式。提供兩個(gè)USB接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳遞和備份，具有RS232、RS485通信口，實(shí)現(xiàn)與PLC等設(shè)備的連接。

2.3 XD-E2WT

XD-E2WT是信捷公司最新研發(fā)的稱重模塊，可采集2路壓力傳感器的模擬量電壓信號(hào)，可檢測(cè)0～39.06mV的電壓信號(hào)，24位的高精度A/D轉(zhuǎn)換，分辨率高，數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定，極大地降低了稱重誤差。

3 軟件設(shè)計(jì)

控制軟件的流程圖如圖3所示。

3.1 稱重包裝的控制過(guò)程

當(dāng)定量包裝秤進(jìn)入自動(dòng)狀態(tài)后，稱重控制系統(tǒng)打開(kāi)給料門(mén)開(kāi)始加料，該給料裝置為快、中、慢三級(jí)給料方式；當(dāng)物料重量到達(dá)快給料設(shè)定值時(shí)，停止快速卸料；延時(shí)等待一段時(shí)間，啟動(dòng)中速卸料，當(dāng)物料重量到達(dá)中給料設(shè)定值時(shí)，停止中速卸料；延時(shí)等待一段時(shí)間， 啟動(dòng)慢速卸料，當(dāng)物料重量到達(dá)最終設(shè)定值時(shí)，停止慢速卸料，并啟動(dòng)延時(shí)；延時(shí)時(shí)間到，檢測(cè)夾袋裝置是否處于預(yù)定狀態(tài)，時(shí)間沒(méi)到則等待，到則將物料卸入包裝袋；卸料過(guò)程中，當(dāng)物料重量小于零區(qū)值時(shí)，關(guān)閉卸料信號(hào)，延時(shí)一段時(shí)間后松開(kāi)夾緊裝置，包裝袋落下后進(jìn)行縫包并輸送到下一個(gè)工位，并啟動(dòng)下一個(gè)循環(huán)過(guò)程[3]。

3.2 定量稱重誤差分析

數(shù)據(jù)采集模塊的精度、傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差、秤體振動(dòng)、下料的沖擊力和空中殘留物料是影響比較大的因素。傳感器的動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差是由于在動(dòng)態(tài)測(cè)量過(guò)程中，由于測(cè)量的重量始終在變化產(chǎn)生。當(dāng)傳感器受到一個(gè)重量時(shí)，重量已經(jīng)由一個(gè)受力狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€(gè)狀態(tài)，由于中間有一個(gè)過(guò)渡的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)渡的過(guò)程中，測(cè)量和實(shí)際重量值相差很大。秤體振動(dòng)也是一個(gè)比較難以克服的問(wèn)題。由于定量包裝秤采用氣動(dòng)閥門(mén)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)閥門(mén)動(dòng)作時(shí)，秤體會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)，秤體振動(dòng)會(huì)帶動(dòng)計(jì)量斗振動(dòng)，這種振動(dòng)產(chǎn)生的干擾信號(hào)會(huì)加入到被測(cè)物料真實(shí)的信號(hào)中。下料沖擊量是指物料在下落到計(jì)量斗時(shí)產(chǎn)生的沖擊重量，空中物料是指?jìng)淞隙芬呀?jīng)關(guān)閉時(shí)仍然運(yùn)動(dòng)在空中的物料。采用信捷XD-E2WT高精度稱重模塊可以較好地克服以上誤差。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于信捷公司產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的定量稱重包裝機(jī)系統(tǒng)，采用HMI作為操作界面，XD3PLC作為控制器，高精度稱重模塊XD-E2WT進(jìn)行測(cè)量與轉(zhuǎn)換。該系統(tǒng)已經(jīng)在化工吸附分離裝置中使用，使用效果表明該系統(tǒng)操作方便，安全可靠，稱重準(zhǔn)確，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]信捷電氣股份有限公司.XD系列可編程控制器用戶手冊(cè)[指令篇]（XD/XDM）[Z].信捷電氣股份有限公司，2013.

[2]信捷電氣股份有限公司.TouchWin用戶手冊(cè)（V2.D）[Z].信捷電氣股份有限公司，2010.

[3]孟華，楊光偉，等.一種定量自動(dòng)稱重控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2008（9）.