三菱PLC在稱重系統(tǒng)的應(yīng)用

1、PLC在配料稱重控制系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：介紹了以三菱可編程序控制器，模擬量輸入模塊，COM 232無協(xié)議通信模塊和觸摸屏面板為組合處理單元的配料稱重控制系統(tǒng)的組成原理， 給出了系統(tǒng)的主要程序設(shè)計流程。 實踐表明： 該系統(tǒng)運行正確可靠且具有硬件結(jié)構(gòu)簡單和成本低廉的特點?？刂颇Ｊ剑悍Q重傳感器、信號變送器控制器執(zhí)行器配方；控制器是上位機(jī)程序+ PLC程序，執(zhí)行器是指電磁閥和電動機(jī)電磁離合器等等。一、引言配料秤重控制系統(tǒng)即將兩種或兩種以上的物料按一定重量配比自動定量加入到混合機(jī)內(nèi)，經(jīng)過混合達(dá)到預(yù)定要求后自動出料的過程。該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于化工，醫(yī)藥，飼料，建材，冶金等行業(yè)的配料混合過程控制。與傳統(tǒng)繼電器接觸

2、裝置相比，PLC*有體積小抗干擾能力強和可靠性高等優(yōu)點；雖然PLC在數(shù)據(jù)處理和顯示功能方面有些不足，但若采用性能穩(wěn)定的計算機(jī)來完成數(shù)據(jù)采集與通信處理， 不但便于提供處理精度和降低成本， 而且便于通過計算機(jī)本身的COMS信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出和管理；選用三菱 F900觸摸屏代替常規(guī)顯 示器做人機(jī)界面，將使系統(tǒng)設(shè)計成本大為降低，使PLCf顯示器的接口編程變得 更加簡單，并能使顯示功能得到增強。混凝土攪拌站控制計量系統(tǒng)中共有11 個計量秤控制 16 中配料配重即 11 路傳感器信號輸入， 11 個變送器，每個計量秤都是3 或 4 個傳感器組成每組傳感器并聯(lián)或串聯(lián)由4或6跟信號線接入傳感器信號線接線盒，再

3、接入TR200皎送器傳感器信號是2MV/V,靈敏度高低信號傳輸，須經(jīng)過變送器識別轉(zhuǎn)換為模擬信號，送入PLC的模擬量信號采集模塊；整個控制系統(tǒng)無需秤重計量儀表與主控制臺，只需傳感器接線盒、信號變送器、接線柜、PLG模擬量輸入模塊、通信模塊、觸摸屏，HZS(HLS)系列混凝土攪拌站控制雙機(jī)同步控制系統(tǒng)， 主要硬件由兩臺計算機(jī)、 高性能的微電腦控制器、 人機(jī)界面、 高速高精度的稱重單元和國際著名低壓電器組成， 結(jié)合自主研發(fā)的專業(yè)控制軟件實現(xiàn)混凝土生產(chǎn)的自動化控制，計量系統(tǒng)計量精度高，制造成本低；在混凝土攪拌站電控系統(tǒng)的故障率調(diào)查中， 計算機(jī)故障排在第一位， 一旦發(fā)生故障將造成停機(jī)、 停產(chǎn)。 雙機(jī)同步

4、控制系統(tǒng)的兩臺計算機(jī)可同時也可單獨完成對整個生產(chǎn)流程的控制和管理， 當(dāng)一臺計算機(jī)出現(xiàn)故障時， 可以由另一臺計算機(jī)承擔(dān)控制任務(wù)， 從而在不需要人工干預(yù)的情況下， 自動保證系統(tǒng)能持續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)控制，將因計算機(jī)故障的停機(jī)率降到最低；傳統(tǒng)上一般都采用工業(yè)計算進(jìn)行生產(chǎn)過程的控制， 但因工業(yè)計算機(jī)配件和軟件的原因， 一旦發(fā)生故障一般計算機(jī)維修人員都難以處理， 給用戶的維護(hù)帶來了很大的困難和隱患， 某某某電控通過技術(shù)進(jìn)步， 降低了對計算機(jī)的性能要求， 不但可以使用工業(yè)計算機(jī)而且可使用標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)完成控制功能， 方便了用戶的維護(hù)和升級，可徹底解決用戶的后顧之憂。1高性能的硬件配置確保控制的穩(wěn)定、可靠：(1) AD

5、LINK工業(yè)級計算機(jī)。(2)高性能長壽命的 MITSUBISHI PLC :超高速的運行速度，基本指令0.08祖 s ,平均無故障連續(xù)運行30萬小時。性能可靠。(3) MITSUBISHI人機(jī)界面：全中文、寬視角、高速回應(yīng)、性能可靠。(4) MITSUBISHI AD模塊：500 s高速轉(zhuǎn)換，1/20000 的分辨率。(5) 主要低壓電器采用Schneider 、ABB、Rmron等世界知名品牌。2 .完善的控制功能：(1)軟件登陸和電子秤調(diào)校需要用戶密碼， 有效的保證了重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)的安全(2)全立體界面動畫模擬生產(chǎn)工況，實時顯示配料值、稱量值、誤差值等生產(chǎn)數(shù)據(jù)。(3)可預(yù)先安排生產(chǎn)任務(wù)單并可

6、重新調(diào)整生產(chǎn)順序。(4)自動根據(jù)批次產(chǎn)量和拌缸容量自動分配單罐產(chǎn)量。(5)全中文快速校稱并具有自診斷和提示功能，提供在線使用幫助。(6)自動調(diào)整落差并具有趨勢判斷功能、負(fù)值自動修正、零位自動跟蹤、按鍵 去皮等。(7)欠稱自動補稱、超稱自動扣稱，各種物料的計量和卸料允差范圍皆單獨可 調(diào)。(8)提供骨料含水率修正窗口，方便增砂減水。(9)水計量可隨時進(jìn)行暫停和調(diào)整水配方。(10)提供發(fā)貨單加載功能，用戶需要修改時可在辦公軟件完成發(fā)貨單表格設(shè)計, 加載到控制系統(tǒng)即可使用。(11)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)方便用戶對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、瀏覽或?qū)⑵漭敵龅酱蛴C(jī)。3 .操作簡單、維護(hù)方便：(1)自動、半自動、手動三種工作

7、方式使生產(chǎn)流程的控制更為自如，真正體現(xiàn) 出控制方便。(2)傻瓜化參數(shù)設(shè)定，所有生產(chǎn)經(jīng)驗參數(shù)一鍵完成。(3)生產(chǎn)流程、卸料順序、攪拌時間計算方式可由用戶根據(jù)生產(chǎn)需要和操作習(xí)慣進(jìn)行自定義。(4)拌缸卸料門在有效行程內(nèi)可任意調(diào)整關(guān)閉、半開、全開的位置，由系統(tǒng)自動控制。并提供手動開門定位功能，操作簡單、靈活、方便。(5)全方位在線實時檢測設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)，并進(jìn)行安全連鎖管制。若出現(xiàn)異常工況，可準(zhǔn)確提示設(shè)備故障點提醒工作人員進(jìn)行定位查看與檢修，實現(xiàn)故障定位排除。二、系統(tǒng)組成及主要功能2.1系統(tǒng)組成原理：整個配料稱重系統(tǒng)由攪拌倉、儲料罐、稱重傳感器、料位計、三菱FX2N128點PLC、三菱特殊模塊FX4A聯(lián)擬

8、量輸入采集模塊與 FX232IFCOM!通信模塊、F900 系列觸摸屏和多個控制閥門等裝置構(gòu)成， 分機(jī)械和控制兩大部分。機(jī)械部分示意 圖如圖1所示，圖1配科稱重系統(tǒng)1藝流程.泛圈由進(jìn)料倉、秤斗、攪拌機(jī)三部分組成，進(jìn)料倉在電機(jī)的驅(qū)動下向秤斗送出物料， 秤斗支撐在稱重傳感器上，由傳感器及變送器產(chǎn)生的代表重量的電信號經(jīng)信號放 大模塊后再由PLC與計算機(jī)采集，當(dāng)達(dá)到預(yù)定重量時，PLC驅(qū)動電機(jī)開啟秤斗門， 物料進(jìn)入攪拌機(jī)，同時啟動攪拌電機(jī)，攪拌到規(guī)定時間后開啟出料口放料， 一次 配料過程完成?？刂葡到y(tǒng)組成框圖如圖 2所示，r： 2料酥II 制系跣組成1 1 -I稱重傳感器的信號0-30mV接進(jìn)變送器信號

9、器放大模塊處理后，將其重量變化為0-30mVeT用于1-3 mV/V電阻應(yīng)變傳感器)的標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換為DC電壓/&出：0-5V,1-5V, 0-10V或電流輸出：0-10mA 0-20mA 4-20mA進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后以串行通信方式傳給PLC的AD采集模塊，PLC將接收的數(shù)據(jù)送入觸摸屏或上位機(jī)程序界PLC 啟動加料閥門，將所需物料（本系統(tǒng)中含三種物料）按一定配比依次加入攪拌倉中，同時PLC監(jiān)測料位計送來的脈沖信號判定物料所處倉中位置，從而控制加料閥門的PLC 啟動攪拌電機(jī)，保證物料在攪拌倉中充分?jǐn)嚢瑁瓿苫炝喜僮?；然后進(jìn)入放料和壓料階段，由PLC控制出料將物料從攪拌倉中輸出， 壓入儲料罐中

10、， 完成一個周期的自動配料控制工藝流程。其中稱重采用梅特勒-托利多稱重傳感器，信號變送器采用 TR200H F900是三 它支持文本和圖形顯示。共三種門五個骨料倉共五個骨料秤骨料 1 配料秤：啟動 停止 完成重量值顯示：目標(biāo)值顯示：粗配 精配骨料 2 配料秤：啟動 停止完成重量值顯示：目標(biāo)值顯示：粗配 精配骨料 3 配料秤：啟動 停止完成重量值顯示：目標(biāo)值顯示：粗配 精配骨料 4 配料秤：啟動 停止完成重量值顯示：目標(biāo)值顯示：粗配 精配骨料 5 配料秤：啟動 停止完成重量值顯示：目標(biāo)值顯示：粗配 精配外加粉2 個倉疊加一起共用一個秤：外加粉1 加料門外加粉 2 加料門外加粉配料秤：啟動 停止完

11、成重量值顯示：目標(biāo)值顯示：螺旋 1 螺旋 2煤粉灰2 個罐疊加一起共用一個秤：煤粉灰1 加料門煤粉灰 2 加料門煤粉灰配料秤：啟動 停止 完成歸零 重量值與目標(biāo)值無振卸料歸零 重量值與目標(biāo)值有振振共是兩個振動器振卸料歸零 重量值與目標(biāo)值無振卸料歸零 重量值與目標(biāo)值有振振共是兩個振動器振卸料歸零 重量值與目標(biāo)值有振振共是兩個振動器振卸料共用 1 個卸料門歸零 重量值與目標(biāo)值有振振振卸料共用 1 個卸料門歸零 重量值與目標(biāo)值有拱振拱重量值顯示：目標(biāo)值顯示： 振螺旋 1 螺旋 2 卸料煤粉灰 2 個都有高位與低位檢視水泥 4 個罐疊加一起共用一個秤： 1 2 3 4 加料門 共用 1 個卸料門 煤粉

12、灰配料秤：啟動 停止 完成重量值顯示：目標(biāo)值顯示：螺旋 1 螺旋 2 3 4水泥 4 個罐都有高位與與低位檢視外加劑 1 倉：外加劑配料稱：啟動 停止 完成重量值顯示：目標(biāo)值顯示：計量外加劑 2 倉：外加劑配料稱：啟動 停止 完成重量值顯示：目標(biāo)值顯示：計量歸零 重量值與目標(biāo)值有拱振拱振卸料歸零重量值與目標(biāo)值無拱無振卸料歸零重量值與目標(biāo)值無拱無振卸料水箱：大管進(jìn)水快水配料門 小管進(jìn)水慢水配料門配料秤： 啟動 停止 完成 歸零重量值顯示： 目標(biāo)值顯示：粗配 精配 清洗 卸料按鈕開關(guān)控制：面板骨料下方的平帶輸送：啟動 停止 斜帶：啟動停止攪拌機(jī)：啟動停止攪拌缸：開門關(guān)門電鈴：自動響鈴手動響鈴水箱：

13、大管進(jìn)水小管進(jìn)水卸水傳感器信號傳感器接線盒，再由接線盒接入變送器，變送器技術(shù)資料：工作電源：DC11-33V（AC15-24V）耗電量： 1-3W工作溫度： -5 攝氏度至 +50 攝氏度 工作濕度：小于90%相對濕度傳感器型式：所有電阻應(yīng)變測力傳感器或 0-30mV信號轉(zhuǎn)換傳感器激勵：提供直流10 伏± 2%，最大供電120 毫安。輸入靈敏度：訊號輸入0-30mV用于1-3 mV/V電阻應(yīng)變傳感器）濾波：第一級10ms固定動態(tài)濾波（開/關(guān)選擇）第二級5-250ms可調(diào)濾波（9檔可選）精度：分辨率65000分度，線性度： 0.003%,溫度系數(shù)：土 25ppm/C 輸出：（紋波w 5

14、mvp。第一路DC電壓輸出：0-5V, 1-5V, 0-10V負(fù)載電阻2KQ第二路電流輸出：0-10mA 0-20mA 4-20mA負(fù)載電阻0 420Q零位可調(diào)范圍：0-20mV量程可調(diào)范圍：2-30mM以上為25轉(zhuǎn)可調(diào)式電位器2 2 主要控制功能設(shè)計(1)具有斷電保護(hù)功能：如果在加料過程中出現(xiàn)斷電情況，則應(yīng)保護(hù)現(xiàn)場，一且來電后先顯示提示畫面等待按鍵， 如果是停止鍵，則清除斷電保護(hù)狀態(tài)，返回 初始工作狀態(tài)；如果是暫停鍵，則恢復(fù)斷電時的工作狀態(tài)繼續(xù)工作；圖4單獨加料子程序流程圖陽3系堂主杵序減卷件1(2)設(shè)置“自動”和“手動”兩種工作方式：“手動”工作是單獨完成某個控制 環(huán)節(jié)，如單獨“加料”，單

15、獨“攪拌”和單獨“放料”，它允許用“暫停/繼續(xù)” 鍵進(jìn)行暫停，允許在暫停狀態(tài)修改參數(shù)；“自動”工作是完成一個完整的循環(huán)控 制周期，它包括加料、攪拌、放料等環(huán)節(jié)，“自動”操作時只允許“暫停/繼續(xù)” 鍵有效，各“手動”鍵無效，且不能修改參數(shù)；(3)具有立即停止功能：當(dāng)“停止”鍵有效時，任何控制過程中將停止并返回 到重量顯示狀態(tài)；(4)具有置零功能：在稱重狀態(tài)下按“置零”鍵，可使顯示值回零，如果超過置零范圍則不能置零并顯示出錯信息；（ 5）具有去皮功能：在稱重狀態(tài)下按“去皮”鍵可將顯示重量作為皮重扣除，再按一次“去皮”鍵將恢復(fù)原來的顯示重量。3提高系統(tǒng)稱重精度的措施系統(tǒng)的精度主要由傳感器和信號放大模

16、塊決定， 但由于系統(tǒng)的工作過程是一個動態(tài)過程， 控制過程中的某些操作將直接影響到系統(tǒng)的精度， 因此在軟件上采取了以下措施：（ 1）在每一配料周期開始時，將此前設(shè)定的加料量與實際的加料量求差值，作為本周期設(shè)定的加料量的補償值，以消除每一秤加料量的累計誤差；（ 2）不采用開機(jī)自動置零方式，目的是為了便于觀察稱重傳感器的工作情況，在稱重罐無附加重量的情況下開機(jī)后所顯示的重量值如果超過標(biāo)準(zhǔn)重量的30%，則應(yīng)考慮傳感器是否出現(xiàn)故障需要更換；（ 3） 在系統(tǒng)實際工作過程中 , 由于機(jī)械振動設(shè)備磨損及秤體積塵等原因還會造成預(yù)加壓力的改變而使零點電壓變化，為了確保測量值的準(zhǔn)確 , 系統(tǒng)軟件定時對零點電壓進(jìn)行自

17、動測量, 然后在計算中扣除零點值。 自動測量的方法如下: 在單片機(jī)定時中斷周期到時, 單片機(jī)系統(tǒng)輸出復(fù)位信號傳給PLC， 由 PLC 關(guān)閉電機(jī) , 停止加料 , 然后控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)一定時間 , 將料放盡后進(jìn)行測量, 將測量出的零點電壓值存入暫存區(qū)；（ 4）加料過程中，當(dāng)理論用料量和實際的加料量的差值小于加料提前量時，關(guān)閉加料閥門， 停止加料， 靠慣性和閥門關(guān)閉后的物料流量補足理論料量， 若提前量太大，采用點動方式完成（即對送料電機(jī)采用脈沖驅(qū)動方式，每啟動一次，只送入少量物料） ，以保證稱重的準(zhǔn)確性。通過采取以上措施后，系統(tǒng)的稱重精度達(dá)到了 3/1000 。備注：本混凝土攪拌站生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)是不需要秤重儀表的， 計量系統(tǒng)計量值在計量局檢驗的實際過程中，按照我們以往的經(jīng)驗，往往不是說去針對某個傳感器，某個信號變送器，或者別的零配件進(jìn)行檢定，而是針對整個系統(tǒng)進(jìn)行檢定。檢定的方法也很簡單，就是放置一個標(biāo)準(zhǔn)整碼，如 500kg,看在我們系統(tǒng)的終端 顯示上面，如電腦或PLC或儀表上面，是否也是顯示500kg這個數(shù)值（當(dāng)然，允 許有一定范圍的誤差的） ，如果是，那這個系統(tǒng)就是合格的。像現(xiàn)在比較常見的地磅、 汽車衡等都是檢測整個系統(tǒng)的， 而不是說要把我們自動化系統(tǒng)中的傳感器什么的單獨拿出來檢測的