基于臺達(dá)自動化產(chǎn)品的天平自動計(jì)量系統(tǒng)

1、    基于臺達(dá)自動化產(chǎn)品的天平自動計(jì)量系統(tǒng)摘要：本文通過臺達(dá)自動化產(chǎn)品在天平自動計(jì)量控制系統(tǒng)上的集成應(yīng)用，表明臺達(dá)自動化產(chǎn)品在自動化系統(tǒng)集成應(yīng)用技術(shù)方案的性價(jià)比優(yōu)勢。關(guān)鍵字：PLC人機(jī)界面伺服系統(tǒng)1引言天平廣泛應(yīng)用于科研、國防、金融、建材、計(jì)量、公路、工礦等企業(yè)進(jìn)行計(jì)量檢測。天平做為重要的稱量儀器，種類繁多，按使用范圍大體上可分為工業(yè)天平、分析天平、專用天平。按結(jié)構(gòu)可分為等臂雙盤阻尼天平、機(jī)械加碼天平、半自動機(jī)械加碼電光天平、全自動機(jī)械加碼電摘 要：本文通過臺達(dá)自動化產(chǎn)品在天平自動計(jì)量控制系統(tǒng)上的集成應(yīng)用，表明臺達(dá)自動化產(chǎn)品在自動化系統(tǒng)集成應(yīng)

2、用技術(shù)方案的性價(jià)比優(yōu)勢。關(guān)鍵字：PLC 人機(jī)界面 伺服系統(tǒng)1 引言天平廣泛應(yīng)用于科研、國防、金融、建材、計(jì)量、公路、工礦等企業(yè)進(jìn)行計(jì)量檢測。天平做為重要的稱量儀器，種類繁多，按使用范圍大體上可分為工業(yè)天平、分析天平、專用天平。按結(jié)構(gòu)可分為等臂雙盤阻尼天平、機(jī)械加碼天平、半自動機(jī)械加碼電光天平、全自動機(jī)械加碼電光天平、單臂天平和電子天平。按精密度可分為精密天平、普通天平。各類天平結(jié)構(gòu)各異，但其基本原理是一樣的，都是根據(jù)杠桿原理制成的。天平是一種專業(yè)計(jì)量設(shè)備，根據(jù)量程范圍和計(jì)量物體不同，天平的主體框架和機(jī)械結(jié)構(gòu)也有所不同，砝碼系統(tǒng)也不盡相同，天平系統(tǒng)核心機(jī)械部件決定天

3、平計(jì)量精度。本文介紹的自動計(jì)量天平專門用于計(jì)量氣體質(zhì)量的非標(biāo)準(zhǔn)天平計(jì)量設(shè)備，計(jì)量飛機(jī)發(fā)動機(jī)各項(xiàng)氣體指標(biāo)是否滿足要求，以及提供參考數(shù)據(jù)用于發(fā)動機(jī)研發(fā)人員提高發(fā)動機(jī)性能，對于我國飛機(jī)核心部件的研發(fā)和提升性能具有積極意義。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)分析國內(nèi)專業(yè)制造工業(yè)天平的研究機(jī)構(gòu)研發(fā)的天平設(shè)備加減碼系統(tǒng)均為人工或者機(jī)械加減碼，操作缺乏靈活，計(jì)量效率和質(zhì)量不利于提升設(shè)備經(jīng)濟(jì)價(jià)值和產(chǎn)品檔次。本項(xiàng)目天平自動計(jì)量系統(tǒng)研發(fā)成功填補(bǔ)了國內(nèi)天平計(jì)量設(shè)備自動化控制的空白，設(shè)備具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，控制系統(tǒng)采用臺達(dá)PLC作為主控器，同時(shí)驅(qū)動4軸獨(dú)立交流伺服系統(tǒng)，上位機(jī)人機(jī)界面監(jiān)控天平運(yùn)行狀態(tài)，輸入

4、加碼質(zhì)量，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)自動加減碼，無論從核心部件還是控制系統(tǒng)都可以和國外同類設(shè)備相媲美。2.2 天平自動計(jì)量系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)（1）天平開關(guān)： 采用4千瓦三相異步電動機(jī)，由接近開關(guān)控制停止位置。（2）秤盤升降： 采用2.2千瓦三相異步電動機(jī)，由接近開關(guān)控制停止位置。（3）自動加碼： 左右盤對稱各一套，分為公斤組（400W伺服電機(jī)驅(qū)動）;十公斤組（400W伺服電機(jī)驅(qū)動）;百公斤組（120W異步電機(jī)驅(qū)動）。三組砝碼應(yīng)能實(shí)現(xiàn)0kg199kg任意質(zhì)量的自動組合。2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）控制系統(tǒng)原理：天平自動計(jì)量控制系統(tǒng)采用雙主站控制方式，人機(jī)界面和工控PC機(jī)同

5、時(shí)作為主站監(jiān)控從站PLC動作，HMI通過COM1通訊口與PLC COM1（RS232）通訊口連接，工控PC機(jī)通過COM1通訊口與PLC COM2（RS485）通訊口，從而實(shí)現(xiàn)命令下達(dá)和動作反饋等監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動化控制要求。主控器臺達(dá)PLC同時(shí)連接4顆獨(dú)立伺服驅(qū)動系統(tǒng)，高速脈沖控制伺服行進(jìn)距離和行進(jìn)速度，達(dá)到精確加減砝碼控制要求，同時(shí)PLC模擬量采集模塊實(shí)時(shí)采集壓力傳感器信號，轉(zhuǎn)換為壓力數(shù)值供上位機(jī)顯示和程序處理使用，天平其他部件動作條件檢測和動作驅(qū)動完成均由PLC數(shù)字量輸入輸出接口按照程序邏輯輸出實(shí)現(xiàn)控制功能，如圖1所示。圖1 系統(tǒng)原理框圖（2）配置設(shè)計(jì)：控

6、制系統(tǒng)技術(shù)方案配置如表1所示。表1僅列舉出控制系統(tǒng)主要元器件，此外還包括低壓電器（低壓斷路器、電磁接觸器、電磁繼電器、按鈕、指示燈等）、檢測傳感器（壓力傳感器、接近開關(guān)、行程開關(guān)等），模擬信號變送器等元器件，此處均不予贅述。表1系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)（3）臺達(dá)DVP28SV11T PLC功能描述：DVP28SV11T提供并列形式高速擴(kuò)展接口，可以擴(kuò)展應(yīng)用多樣的網(wǎng)絡(luò)接口，如以太網(wǎng)、DeviceNet、ProfiBus以及模擬量、溫度模塊等，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的要求，最多可以擴(kuò)展16臺模塊（左側(cè)擴(kuò)充8臺+右側(cè)擴(kuò)充8臺），包括模擬量、溫度、軸控、通訊等特殊擴(kuò)展模塊。DVP28SV11T主機(jī)內(nèi)建200K

7、Hz四軸獨(dú)立和二組直線/圓弧插補(bǔ)功能的運(yùn)動控制指令，使得位置控制方面的應(yīng)用靈活而且方便。DVP28SV11T PLC應(yīng)用于4軸伺服定位控制;裁料機(jī)（高速伺服控制）;X-Y伺服機(jī)械手臂;伺服控制夾取物料應(yīng)用;光電、半導(dǎo)體、紡織、節(jié)能與樓宇自動化等產(chǎn)業(yè)設(shè)備應(yīng)用。臺達(dá)DVP28SV11T PLC產(chǎn)品規(guī)格：主機(jī)點(diǎn)數(shù)：28 最大I/O點(diǎn)數(shù)：512 用戶程序容量：16K Steps 指令執(zhí)行速度：0.24S（基本指令） 通訊接口：內(nèi)建RS232、RS485，兼容MODBUS ASCII/RTU通訊協(xié)議;資料存儲器：10,000

8、 Word 檔案存儲器：10,000 Word 高速脈沖輸出：支持4點(diǎn) （Y0, Y2, Y4, Y6）高速脈沖輸出、2組（Y0, Y1）（Y2, Y3）AB相脈沖信號輸出及2組（Y0-Y3 & Y4-Y7）雙軸插補(bǔ)功能，最高均可達(dá)200KHz，內(nèi)建4組硬件高速計(jì)數(shù)器。2.4 控制系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)PLC主控器控制回路接線如圖2所示。需要指出的是，伺服能夠精準(zhǔn)尋找到上述不同公斤數(shù)對應(yīng)的不同角度，伺服電機(jī)拖動減速機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)軸上面的若干的機(jī)械凸輪系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動加碼動作，

9、對于電氣控制系統(tǒng)只要能夠精確找尋到預(yù)設(shè)要求的角度就可以滿足要求了。圖2 PLC電原理圖2.5天平計(jì)量自動化工藝系統(tǒng)上電系統(tǒng)程序自動運(yùn)行以下一系列操作：檢測天平是否關(guān)閉，如果處于關(guān)位（SQ2+）則無動作，如果未處于關(guān)位（SQ2-），將天平關(guān)閉（KM2+）;檢測盤是否處于降位、罐是否處于退位：如果是盤處于降位（SQ4+、SQ6+）與罐處于退位（SQ19+、SQ21+）無動作，如果不是盤處于降位（SQ4-或SQ6-）或罐處于退位（SQ19-或SQ21-），將盤升起（KM3+、KM5+），將罐退回（SB2+、SB4+），將盤降下（KM4+、KM6+）;加碼系統(tǒng)回零;提示天平系統(tǒng)正常、允許進(jìn)行

10、手動控制操作;天平開（KM1+）前提：左右罐處于退位（SQ19+、SQ21+），左右盤處于降位（SQ4+、SQ6+）;平關(guān)（KM2+）;天平開關(guān)停止;增加的一個(gè)觸摸屏上的功能按鈕，在開關(guān)天平過程中能夠在任意位置停止;左盤升（KM3+）前提：天平處于關(guān)位（SQ2+）;左盤降（KM4+）前提：天平處于關(guān)位（SQ2+）;左罐進(jìn)（SB1+）前提：天平處于關(guān)位（SQ2+）、左盤處于升位（SQ3+）;同時(shí)有觸摸屏按鈕和外部按鈕;左罐退（SB2+）前提：天平處于關(guān)位（SQ2+）、左盤處于升位（SQ3+）;同時(shí)有觸摸屏按鈕和外部按鈕;右盤升（KM5+）前提：天平處于關(guān)位（SQ2+）;右盤降（KM6+）前提：天

11、平處于關(guān)位（SQ2+）;右罐進(jìn)（SB3+）前提：天平處于關(guān)位（SQ2+）、右盤處于升位（SQ5+）;同時(shí)有觸摸屏按鈕和外部按鈕;右罐退（SB4+）前提：天平處于關(guān)位（SQ2+）、右盤處于升位（SQ5+）;同時(shí)有觸摸屏按鈕和外部按鈕;按給定數(shù)值加碼前提：天平處于關(guān)位（SQ2+）;系統(tǒng)急停：系統(tǒng)中所有動作全部停止包括手動和自動的所有動作。同時(shí)有觸摸屏按鈕和外部按鈕。3 主控器程序設(shè)計(jì)PLC控制程序難點(diǎn)和復(fù)雜的地方在于從0199Kg砝碼質(zhì)量的任意組合，還要考慮到加碼質(zhì)量數(shù)值變化后，伺服要尋找原點(diǎn)，然后再運(yùn)行到預(yù)設(shè)角度，左右加碼系統(tǒng)各一套，所以程序量十分龐大。PLC核心控制程序分別如圖3圖4圖所示。圖3 左盤加碼原點(diǎn)回歸梯形圖圖4 左盤伺服加碼梯形圖4 結(jié)束語為客戶提供具有良好性價(jià)比完美整合方案是中達(dá)電通的營銷策略，提供穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)集成解決方案是服務(wù)客戶的保證，此次天平自動計(jì)量系統(tǒng)項(xiàng)目結(jié)合臺達(dá)HMI、PLC、伺服驅(qū)動器等自動化產(chǎn)品，為客戶開發(fā)了一套穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)，不但能夠滿足客戶氣體稱重