PLC和称重仪表的自动配料系统设计和连接称重测力传感器的方法

　　系统运行过程中，PLC与上位机实时通信，从而保证界面上显示的数据与现场实际数据的一致性，操作人员在上位机上发出的操作命令和设定参数都可以实时送到PLC，PLC的主要工作有：①接收上位机发送来的命令，通过变频器控制振动电机的起、停和快慢;②将变频器的运行状态实时写入内存数据区，供工控机读取;③将自身的各种状态以状态字的形式准备好，共工控机实时读取。

　　整个全自动配料混合系统由工控机、PLC、工业称重仪表、变频器、振动电机、混料机、传感器、传送带等部分组成。

　　上位工控机提供人机交互界面， 完成控制信息输人、数据管理、进行数据显示、存储、统计和报表等功能，上位机采用IPC810工控机，它的主要工作如下： 工控主机首先根据操作人员的指令， 读取某个编号的配方， 然后， 根据配方中配料的比例及先后顺序，向PLC发出开始配料的指令，使得PLC能够起动特定的变频器。在配料过程中，工控主机以轮询的方式，一方面实时读取PLC的状态字，了解PLC及PLC下级设备的运行状态; 另一方面实时读取安装在配料机上的称重仪表的称重数据， 按照配料策略， 当称重接近配方中的设定值时， 主机向PLC发出停止本次配料的指令。 当一个配方上的所有材料都配完后， 整个配料过程暂停，等待操作人员的指令。
 

 

　　2.2 控制策略及配料过程

　　通过对配料过程的特点进行分析，得到配料过程具有如下特点：

　　(1)被控对象是单向的不可逆系统。原料没有办法从配料机中重新回到传送带上。

　　(2) 具有明显的时滞性。 当配料达到设定值时，PLC控制电机停止传送原料，这时传送带上具有部分原料无法回收，所以系统具有明显的时滞性。

　　(3)受控特性是开关性的。系统的起、停控制等都是开关量。

　　(4)配料系统在正常工作区内是线性的。

　　因此，我们考虑采用快速、慢速、提前发出停止加料指令等控制策略， 同时利用PLC的互锁技术确保配料的顺利进行。系统起动后，工控机向PLC发出开始加料信号，PLC控制变频器驱动电机进行快速加料， 同时， 工控主机通过串口持续不断的读取称重仪表的称重数据， 当重量值接近设定值时， 工控主机向PLC发出停止加料的控制指令，此时，PLC控制变频器进行慢加，通过事先估计出传送机构上原料的残余， 设定值和实际加料的差值和传送机构上原料的残余相当时，PLC真正发出停止指令，该指令由变频器执行， 从而控制电机停机， 停机后传送机构上的原料无残余，配料精度符合要求。流程如图1所示。

　　在用PLC组成称重及配料控制系统时，与称重传感器的连接一般有以下几种方式：

　　1. 称重传感器(称重模组)+接线盒+模拟称重放大器+PLC模拟量输入模块

　　一般称重传感器的信号输出都是与重量载荷成正比的毫伏级电压信号，普通PLC的模拟量输入模块无法直接处理，故需附加称重放大器将微弱的传感器信号调理放大到0~10V(0~5V)或者4~20mA的所谓标准工业过程信号，以供PLC的模拟量模块进行处理。这种方式的好处是系统灵活，编程方便直接，系统反应速度快。缺点是模拟量信号在传输的过程中容易受到干扰。并且普通的PLC模拟量输入模块的分辨率都有限，很难做到高精度称重。

　　2. 称重传感器(称重模组)+接线盒+数字称重变送器(RS232或RS485输出)接PLC标准串行通讯口

　　这种方式的好处是省去了PLC的模拟量输入模块，利用标准的MODBUS协议即可完成称重信号的采集，并且可以同时并接多路称重传感器。缺点是占用了PLC的通讯口，并且由于串行通信速率的限制，整个系统的响应时间较长。一般都在几十毫秒的数量级。

　　3. 称重传感器(称重模组)+接线盒+频率输出型称重变送器，接PLC的高速脉冲捕捉端口

　　这种连接方式的好处是省去了模拟量输入模块，可以长距离传输，抗干扰能力强，容易隔离，响应速度较快。

　　4. 称重传感器(称重模组)+接线盒+PLC称重模块

　　采用专用的PLC称重模块，可以实现高分辨率和远距离传输，响应速度快，不足是成本较高。