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1、-毕业设计（论文）-基于PLC的散料包装称重控制系统设计（全套图纸）-第 12 页哈 尔 滨 理 工 大 学毕 业 设 计 题 目： 院、 系： 姓 名： 指导教师： 系 主 任： 年 月 日 基于PLC的散料包装称重控制系统设计 摘 要 现代科学技术的发展快速，使社会的生产能力不断提高，人们生活水平也不断提高，开始追求更高的标准，所以对产品提出了更严苛的要求。企业需要在设备上提高自动化，这样可以节省生产劳动力，可以提高工作效率，也可以提高和控制产品的质量，维护企业的信誉。散料称重包装控制设备大量应用于粮食行业、化工行业、水泥行业等，企业对产品包装称重的要求很严格，准确度必须提高。散料包装称重
2、技术经历了手工称重方式、继电器控制方式、仪表称重控制方式、可编程控制器控制方式。现代散料包装称重系统都是用可编程控制器和人际界面共同组成系统，这样可以提高设备自动化程度和设备控制的精度。本设计详细介绍了称重传感器以及散料包装称重控制系统的工作原理，并对控制系统的硬、软件设计进行了详细的分析。通过PLC控制称重仪再对称重过程进行控制。关键词：称重仪，S7-200PLC，触摸屏 全套图纸，加153893706AbstractWith the rapid development of modern science and technology, the production capacity of
3、the society has been improved, peoples living standards have been improved, the pursuit of higher standards, so the product has put forward more stringent requirements. Enterprises need to improve the automation of the equipment, which can save labor, improve work efficiency, but also can improve an
4、d control the quality of products, maintaining the credibility of enterprises. Bulk material weighing and packaging equipment is widely used in food industry, chemical industry, cement industry, and so on. The weighing technology of bulk material packaging has experienced the manual weighing method,
5、 the relay control mode, the instrument weighing control mode and the programmable controller control mode. Modern bulk material packaging and weighing system is a system which is composed of a programmable controller and a human interface, which can improve the automation degree of equipment and th
6、e precision of equipment control.This paper introduces the design of the weighing sensor and the weighing control system of bulk materials, and analyzes the hardware and software design of the control system in detail. Control of re symmetric weight of weighing instrument by PLC control.Keywords: we
7、ighing instrument, Siemens S7-200PLC, touchscreen目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1散料包装称重系统研究的目的和意义11.2 国内外研究现状及发展趋势21.3 散料包装称重控制系统的控制要求21.4 散料包装称重控制系统的设计任务3第2章 散料包装称重控制系统总体设计42.1散料包装称重控制系统的工艺流程42.2散料包装称重系统用称重仪控制原理52.3散料包装称重控制系统的总体设计思路7第3章 散料包装称重控制系统硬件设计93.1S7-200PLC原理及选型93.1.1PLC的概况93.1.2PLC的特点103.1.3PLC的
8、应用103.1.4PLC的选用133.2称重仪功能介绍及选型143.2.1称重仪的功能介绍143.2.2称重仪的系统软件特点153.2.3称重仪的选型指标153.2.4称重仪的外部连线图153.3可编程控制器硬件接线图设计163.4称重仪接线图设计173.5系统辅助控制接线图设计18第4章 散料包装称重系统软件设计204.1 PLC软件系统设计的方法204.2可编程控制器的I/O点分配204.3散料包装称重系统的程序设计214.3.1程序设计总体思路214.2.2散料包装称重系统的具体程序设计214.3散料包装称重系统监控系统设计274.3.1 触摸屏设计274.3.2 工程下载29第5章 致
9、谢30参考文献31第1章 绪论1.1散料包装称重系统研究的目的和意义微型计算机和电子技术的迅猛发展，促进了控制技术和微型计算机测量的广泛应用。在国家建设重大项目上，航空航天项目一直到民用的电梯，工厂生产系统等都用到微机测控技术。在工厂生产中的散料包装称重控制系统控制就是典型的微机测控技术的应用。散料包装称重控制系统包括称重和逻辑控制两个部分设计。散料计量称重是贸易流通和工业生产中的重要环节。称重是工业生产中不可缺少的应用功能，也是不可缺少的计量工具。随着社会日益发展和商品流通的发展，称重仪的作用越来越重要，而且需求量也越来越大。在以前使用的杠杆式秤明显不能满足现代社会的需要，随着六十年代后的电
10、力电子技术和传感器技术的发展，电子秤越来越重要，技术发展也越来越成熟。到了七十年代后，微机处理器的出现和发展让电子秤重的技术得到进一步的发展。现代称重系统中测量精确，人为误差的消除，使用方便快速和功能丰富多样成了主要的特点。现代称重仪是提供物品重量的重要工具，而且作为商业管理系统和工业控制系统的一个重要组成部分，让工业生产现代化和自动化发展快速，对操作环境进行改善，以人为本，提高了产品的效率和质量，改善了企业经营管理，降低了各种成本和能源消耗。如图1-1所示，为散料包装称重设备的示意图。图1-1 散料包装称重设备示意图1.2 国内外研究现状及发展趋势国外研究大致情况：电子称重技术是集材料、管理
11、、信息、机械、电子、为一个整体的技术，是一项系统的工程。在相当长的时间，发到国家比较重视电子秤重技术的应用，已经把电子秤重技术提高到设备制造的高度来重视。所仪将研究的重点转移到生产过程的称重控制系统和自动化控制领域，让计量功能不断发展，从单项的计量扩展到控制系统的应用。世界上重要的包装机械出口国，如法国、意大利、美国等，他们也是称重控制设备的主要出口国家，每年的出口总额也我国的工业工业年产值差不多。主要原因是在电子称重系统和电子秤重控制器的产品生产研究和设计，在不断吸取现代最新科技。特别是先进的工艺和制造技术。从60年代初的机电结合式电子秤重控制器出现以来，不断改善和创新。国内的研究在50年代
12、中期就开始发展，应用电子技术，在六十年代结合型机电发展到现在的数字智能型电子秤重控制器，我国的称重控制器研究和检测方法基本达到了国际的水平，电子称重控制器的制造和应用也得到了发展。电子秤重技术重点向动态称重发展，计量方法也从开始的模拟量发展到现在的数字量，测量的特点从单参数测量向多参数测量发展，特殊设备是对快速称重和动态称重的方法研究。总体上说，我国的电子秤重控制产品数量和质量都还有明显的差距，主要的差距是技术和工艺有待提高，工业设备和测试设备开发不足，品种较少，功能也不完善。1.3 散料包装称重控制系统的控制要求散料包装称重控制系统在运行过程中，散料包装称重控制系统由可编程控制器进行信号采集
13、和控制输出，散料给料方式采用二级给料方式，在粗给料时，给料流量大，用短时间加入额定重量的9095，在细给料时，给料流量小, 为额定重量的5%至10%，由于细进料门有机械动作过程，为保证给料精度，在给料量达到98%时开始关闭细进料门，而不是等到达到100%才关闭细进料门，这样这样即可保证速度, 又可保证精度。 控制系统每次称量工作前，都测试称斗的净重，以消除由于物料粘附在料斗内壁而引起的误差，停机时设置相应的处理功能，保证停机排空称斗内物料。要保证在下次运行的时候料斗内没有散料，要尽量避免散料在长时间的停留下凝结在料斗壁上。在细加料的结束后，等待散料稳定后才能进行检测称重，这样得到的误差可以循环
14、进行补偿。散料包装称重系统的电机转速可以进行单闭环控制，达到散料包装称重的准确目的。1.4 散料包装称重控制系统的设计任务为了做好散料包装称重控制系统设计任务，在大量阅读资料的基础上，对资料进行整理，得出散料包装称重控制系统的总体设计思路，沿着总体设计思路画出主电路，控制系统图；设计好可编程控制器的I/O地址，并设计系统控制的程序流程框图；根据程序流程框图设计该系统的控制梯形图。并对系统进行实验调试和修改，顺利完成本论文所有设计工作。第2章 散料包装称重控制系统总体设计2.1散料包装称重控制系统的工艺流程 散料包装称重控制系统由可编程控制器进行信号采集和控制输出，散料给料方式采用二级给料方式，
15、在粗给料时，给料流量大，用短时间加入额定重量的9095，在细给料时，给料流量小, 为额定重量的5%至10%，由于细进料门有机械动作过程，为保证给料精度，在给料量达到98%时开始关闭细进料门，而不是等到达到100%才关闭细进料门，这样这样即可保证速度, 又可保证精度。 散料包装称重控制系统在称重的工作之前，都要测试料斗的重量，这样就可以消除散料粘在料斗上壁，引起的称重误差，在设备停车时，就要对此误差造成的因素进行相应的处理，要保证料斗内没有物料。细加料信号完毕后，待其稳定进行实测，以便得到误差，以使下一个循环进行补偿校正。工艺流程图如图2-2所示。图2-2 散料包装称重系统工艺流程图 由工艺流程
16、图可知系统功能为：（1）、对物料重量实现自动控制，其设定值在触摸屏上；（2）、放料工作完成后，要进行称斗的净重检测修正；（3）、对称量误差进行自动补偿；（4）、自动包装和系统应该设置有相应的故障检测、报警信号。系统工作原理：称量工作开始，当储料斗中物料足够，在重力的作用下进入重力供料装置，PLC控制器控制储料斗大、小进料阀均完全打开料门进入大（粗）给料状态。当到达给定大给料重量（设定阈值如90%要求重量）时，关闭大进料阀，进入小（细）给料状态，达设置重量时，关闭小进料阀门，达称量斗稳定（可以设置比较环节程序或延时来实现），称量工作完成。并且卡袋机构卡紧时，卸料门打开，物料进入放料斗，再落入袋内
17、，延时（设定一时间根据料来确定，通过程序来处理，可灵活实现）关闭，释放夹袋并关闭卸料阀，并打开皮带传送系统，完成一个包装循环，并传送到下一环节。2.2散料包装称重系统用称重仪控制原理图2-3 散料包装称重系统图本控制系统采用托利多B8520称重仪，此称重仪有四种称重模式分别是：无斗模式、PLC模式、有斗模式、散粮模式。根据工厂需要本系统采用有斗模式，该模式的称重过程将在称量斗中完成，当称量完毕后，在夹袋信号到位后，控制器将完成包装过程。在放料后，可由控制器进行拍打振实等功能。图2-4 有斗称重模式时序图 从时序图中可以看出只要IN8口采集到斗门关闭产生的一个上升沿信号，称重控制器依次发出慢进料
18、、中进料、快进料，同时设置延时时间，当IN3口收到夹带请求，称重控制仪依次发出放料、拍打、夹带输出控制。PLC部分要实现的控制很少，只有启动、关闭、急停、读取毛重净重、写入目标值等，这无疑给编程带来极大方便，自动化程度得到提升。该工作流程图如图2-4，方案采用三速加料，一般称重仪市场价格差不多，所以本方案采用PLC控制托利多B8520再通过托利多B8520控制执行机构。图2-5控制流程图2.3散料包装称重控制系统的总体设计思路散料包装称重控制系统主要由配料称重仪、仪表控制柜、低压开关柜、现场操作盘以及工业控制的计算系统及设备监控系统软件几部分组成。1)配料称重仪称重仪器对经过散料的料斗物料进行
19、连续称量和自动累计，此配料称重仪具有运输、计量功能。称重部分的工作原理是采用电阻应变式，多托辊杠杆式结构。在实际工作时，控制放料电磁阀，通过调节电磁阀来改变散料流量。 2)仪表控制柜仪表控制柜主要包括各种各样的仪表，重点是称重仪表。仪表重点接受称重传感器的模拟量信号，根据信号通过系统计算出流量和累计量，并将流量信号以010伏模拟电压的形式送给PLC，PLC将重量信号与机内设定值比较后，根据一定的控制规则输出010伏调节信号，控制现场放料电磁阀，从而构成单机闭环系统，达到控制某种物料流量的目的。3)低压开关柜低压开关柜配置有断路器、电流互感器、电压表、刀开关、电流表、隔离变压器等器件为各控制柜和
20、配煤系统动力部分提供电源，同时检测动力电源部分的相间电压和线电流。4)现场操作盘配煤系统电机的现场控制部件，装有控制按钮、指示灯，可在机旁对现场皮带机和给料设备的启停进行控制、指示PLC对电机的命令状态。第3章 散料包装称重控制系统硬件设计 该系统主要为开关量控制，料门的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。通过对托利多B8520IN1口输入电平的控制来实现手动控制和自动控制切换，当IN1口为高电平时系统启动工作，当为低电平时系统停止工作并进入手动控制状态。手动操作要求用按钮对机器的每一步运动单独进行操作控制。自动操作要求按一下自动/手动选择开关，机器自动地、连续不断地周期性循环。在
21、工作中若按下停止按钮，则机器继续完成一个周期的动作，回到初始状态后自动停止。控制系统框图如图3-1所示。图3-1控制系统框图3.1S7-200PLC原理及选型3.1.1PLC的概况随着科技的不断进步，PLC的性能也飞速增强，其应用和研究现状主要在以下方面体现:1.控制规模的扩大，控制大型机的规模越变越大，开关量高的达到了几万。2.组成模块的增多，现在PLC己经新增了很多模块，如PDI控制、温度以及运动模块等等。3. 在PLC的发展过程中，制造商为了垄断和扩大各自市场，都各自发展自己的标准，开放性和互操作性大大发展，各厂商都意识到开放是发展的一个趋势，并形成了长时期的妥协与竞争。4.工作速度的提
22、高可以对系统实现实时控制。5.联网的能力增强，由于通信、信息及控制技术的大力发展，联网也得到了的发展，己经可以实现的远程控制。3.1.2PLC的特点1)可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。2)配套齐全，功能完善，适用性强3)体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。3.1.3PLC的应用1)PLC开关量的逻辑控制这是PLC开关量的逻辑控
23、制是基本的控制方法。它可以实现各种逻辑控制工艺，顺序控制工艺以及其他自动化生产线控制工艺等。PLC的开关量逻辑控制基本取代了接触器-继电器电路，广泛应用于各行各业，如注塑机、订书机械、机床、仓库生产线、灌装流水线等。2)PLC模拟量控制由于自然界存在许多连续变化的物理量，比如压力、温度、流量、液位等都是模拟量。要将模拟量转换为数字量，才能在程序中进行计算和处理，将处理的结果转换为模拟量。3)PLC数据处理可编程控制器具有各种各样的计算方法，便于完成实际数据处理，数据传送和转换等，可以对数据进行采集和分析处理，具有很明显优势。4)PLC过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作
24、为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是模拟量闭环控制系统中，使用很频繁的调节方法。可编程控制器具有专用的PID子程序。5)PLC通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。PLC由三个基本部分组成：外部输入采样单元、内部逻辑计算处理单元、处理结果输出执行单元。可编程控制器的结构框图如图3-2可知。逻辑处理输出接口输入接口M 图3-2 PLC基本组成框图SBQAKA1ARtH
25、LKA2A可编程控制器的I/O输入单元包含主令按钮、限位开关、检测器等外部输入主令接口，可编程控制器在对外部I/O输入单元收集的各种逻辑信号和模拟量采样数据，以及主令台的各种命令等信息进行储存和处理。可编程控制器根据所设计的程序对这些输入信号进行处理计算，并将结果通过输出单元进行输出。通常下都是输出给继电器，继电器通过动作来控制外面的执行单元。可编程控制器可根据外部工程需要建立通讯控制，通过通讯可以将某执行机构的具体数据进行采样和监控，并计算和输出。如图2-2所示，可编程控制器的原理框图。由图可知，外部输入变量都有开关量，模拟量，通讯接口传送的变量数据，以及编程执行器等。CPU开关量I/O接口
26、RAM 、 ROM模拟量I/O接口EPROM/E2ROM通迅接口编程器电源图3-3 可编程控制器原理框图编程工具一般就是电脑设计的编程软件，我门可以根据编程软件对可编程控制器进行硬件组态设计，输入输出点的分配设计，程序编写设计，可以通过在线连接进行监控，通过监控可以调试程序，并修改程序。当可编程控制器启动运行后，我们可以根据外部动作情况来判断程序的错误和需要完善的地方。这也是现场调试工程师必须具备的技能。可编程控制器编程软件都是各自厂家自主研发的，对这些软件必须学习，了解指令含义和编程原则，技巧等。我们在编程时，一般要对系统进行总体设计，总体设计可以保证编程的思路清晰，明朗。总体设计完后进行分
27、布设计，对各种功能实现进行单独编程，有必要的时候对程序进行模块化设计，节省编程空间和时间。分布设计完毕后，就进行系统的调试阶段，在调试时，首先必须对系统调试步骤进行了解，对系统工艺进行了解，以免调试时出现差错。1简易编程器简易编程器就是很简单的编程工具，在编程工具上我们可以看到功能输入键，各种指令输入键，各种指令地址数字输入键，还有显示屏显示当前编程的具体情况。在编程时首先简易编程器就可以直接接在可编程控制器的端口上，用专用的通讯电缆与可编程控制器进行连接，通过设置可以对可编程控制器进行程序设计调试工作。在编程时，首先对各种按键进行熟悉，在编程过程中必须进行记录，以便后面的调试修改。在编程的时
28、候必须对输入输出点的地址分配进行详细说明，以免编写程序过程中，思路混乱。在编写程序结束后，就要对系统进行调试，调试的时候，必须判断系统功能实现是否准确，如果不准确，对相应部分进行修改。使其准确。如果修改完毕，程序运行正常，就可以将简易编程器拔下，保存。2图形编程器常用的图形编程器是液晶显示图形编程器(手持式的)，它有一个大型的点阵式液晶显示屏。除具有简易型的功能外，还具有可以直接打入和编辑梯形图程序，使用起来更方便，直观。但它的价格较高，操作也较复杂。也有用CRT作显示器的台式图形编程器，它实质是一台专用计算机，它的功能更强，使用更方便，但价格也十分昂贵。3用专用编程软件在个人计算机(PC)上
29、实现编程功能随着PC的日益普及，最新发展趋势是使用专用的编程软件，在通用的PC上实现图形编程器的功能。这一编程方法的最大特点是：充分利用PC机的软、硬件资源(如：硬盘、打印及各种功能软件)，大大降低了编程器的成本，同时也大大增强了编程器的功能，使用十分方便。一般的PC添置一套专用的“编程软件”后就可进行编制、修改PLC的梯形图程序，存贮、打印程序文件(清单)，与PLC联机调试及系统仿真等。并且用户程序可在PC、PLC之间互传。具有以上功能后，PLC的程序(特别是大型程序)编程、调试就显得十分方便和轻松。输入输出数字输入624 数字输出416模拟输入1632 模拟输出828输入输出映像（可扩展）
30、128输入 128输出硬件扩展最多7台扩展模块中断输入4脉冲数出2（20k100k）CPU特性8个PID控制器 最多2个串行端口实时时钟 运行中编辑浮点运算 状态LED指示CPU处理时间位处理：0.22us程序存储器425k数据存储器210k定时器256温度模块16位分辨率网络扩展串行通讯 AS-interfaceMPI Profibus-DP从站Modbus主站/从站通讯速率PPI/MPI：187.5kbps自由口：115.2kbps编程软件Step7-MicroWIN安装方式IEC导轨工作电压DC24V/AC220V根据本系统控制要求，选用S7-200CPU226CN可编程控制器。24个D
31、C输入点，16个DC晶体管输出点。订货号：6ES7 216-2AD23-0XB0。3.1.4PLC的选用我国市场上流行的有如下几家PLC产品： 施耐德公司，目前有Quantum、Momentum、Premium等产品； 罗克韦尔公司PLC产品，目前有SLC、ControlLogix、 MicroLogix等产品； 西门子公司的产品，目前有SIMATICS7-400/300/200系列产品； GE公司的产品；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。本次设计选用西门子S7-200型PLC。车床电气控制系统只需要逻辑运算等简单功能，西门子S7-200系列PLC非常适用于单机自动化控制系统。现选择西门
32、子S7-200 CPU226型PLC控制，AC220V供电，DC24V 6点输入，继电器型交流3点输出。图3-4 西门子S7-200型PLCS7-200可编程控制器是小型化的PLC，对于社会各种行业，各种场合的逻辑控制，自动检测和运算功能都适用。S7-200可编程控制器具有强大的运算功能和通讯功能，能使用在比较复杂的自动化控制场合。S7-200可编程控制器提供了4个不同的型号，8中CPU类型可以选择使用。本次设计选择的是采用CPU226类型可编程控制器。CPU226类型的可编程控制器可以集成24输入和16输出共计40个I/O点。可以扩展7个模块，最大扩展至248路数字量I/O或者35路模拟量I
33、/O点。26K字节程序和数据存储空间，6个独立的30KHz高速计数器，具有PID控制器，具有2路独立的20KHz高速计数器输出。RS485通讯编程口共有两个，具有PPI和MPI通讯协议，I/O端子很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统。共有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能的更强的内部集成特殊功能，可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。3.2称重仪功能介绍及选型图3-5 B520仪表内部框图3.2.1称重仪的功能介绍* 10V驱动电压，可驱动最多 4 个350欧姆的模拟式传感器 * 高精度、高分辨率-型A/D转换，内部A/D转换速率大于300次/秒 * 2个高亮白色
34、LED显示器：可分别显示实际称重值、累计重量及累计次数等信息 * 17个键盘，包括数字和功能键 * 显示分度为1,00010,000d可选，分度值：0.00110可选 * 2个串行口(RS232/RS485，数据格式为连续/命令可选) * 实时时钟电路，带断电保护 * 带光电隔离的8个输入/12个输出接口 * 全球通用电源，从87VAC264VAC * 全金属结构，前面板防护等级为IP65 * 使用高可靠性和方便现场联线的接插件 * 可随时通过RS-232对内部的软件进行升级或更新 * SMT技术，高可靠性及稳定性，通过EMC、RFI等方面的测试 3.2.2称重仪的系统软件特点 * 高速软件滤
35、波模型，极大的提高包装速度和精度 * 内置多种固定包装模式，无须PLC支持可直接驱动继电器完成功能 * 可进行一般的定值包装、带拍打振实包装、散粮秤等功能 * 可存储10种配方，每个配方有 8 位累计重量值和5位累计包数值 * 可预置累计重量值或包数值，数据带断电保护 * MODBUS 通讯功能，可以和上位机进行数据交互和状态传递 * 自动零跟踪 * 13个时间延时设定功能 * 提前量自动修正功能 * 动态检测功能 * 人性化的操作、设定，简单方便 * TraxDSP.防震动滤波技术，可防止由于秤体的振动带来的误差 * 可单独保存调试所用参数及调试参数的恢复 3.2.3称重仪的选型指标1）、负
36、载能力激励电压：+10V DC，最多可驱动4只350的模拟式传感器。输入信号范围：(330)mV。零点信号范围：(030)mV。 2、电源电源电压范围：87V264V (AC)开关电源，频率为48Hz62Hz，最大功耗6瓦。控制器需要良好的接地线。控制器不可与易产生电源噪声的设备共用一个电源。3）、显示器和键盘控制器的外壳为铝合金拉伸件，前面板为不绣钢，符合IP65要求。显示器为2个高亮白色LED显示器。键盘为17个薄膜轻触按键。 4）、温度和湿度使用温度为：-100C+400C，湿度为1095，不冷凝。存贮温度为：-400C+600C，湿度为1095，不冷凝。3.2.4称重仪的外部连线图为方
37、便起见，输出分别接上了继电器和指示灯示意， 输入则采用按键，开关等方式；输出端为光隔离输出，框图内为仪表部分。 图3-6主板输入，输出端子和外部连线图 由图可知，主板提供4 个光电隔离的输出点，与PLC兼容，可直接驱动继电器里、晶体管等，内部带过流、过压保护，由外部电源24V供电，外接负载通过COM1 连接。 主板还提供4 个光电隔离的输入点，与PLC兼容，可接继电器、按钮、晶体管等，内部带过流、过压保护，由外部电源24V供电。3.3可编程控制器硬件接线图设计根据散料包装称重控制系统的控制要求以及工艺流程，设计了可编程控制器的硬件接线图。可编程控制器选用西门子S7-200PLC，CPU226，
38、选用模拟量输入输出扩展模块，分别用于称重仪的模拟量输入，传送带速度给定输出。具体设计如下图所示。图3-7 CPU226硬件接线图图3-8 扩展模块EM231.EM232接线图3.4称重仪接线图设计称重仪是称重系统的控制单元，可以将现场的称重信号进行输入，并与给定值比较，输出信号给可编程控制器，进而控制粗加料阀和细加料阀。称重仪接线包括电源线，按钮输入线，继电器输出线以及报警指示灯等。接线图如下所示。图3-9 称重仪接线图3.5系统辅助控制接线图设计散料包装称重系统的辅助控制主要包括变压器，开关电源，电磁阀接线等。辅助控制部分设计的目的就是为了安全保护，完善系统控制等。如下图所示。图3-10 辅
39、助控制电路设计图1图3-11 辅助电路设计图2第4章 散料包装称重系统软件设计4.1 PLC软件系统设计的方法PLC软件系统设计的方法主要有图解法编程、经验法编程、计算机辅助设计编程。图解法编程主要是通过画梯形图来对PLC程序进行设计。经验法编程主要是运用自己和别人的设计经验来进行设计。设计前先选择和自己设计要求相视的程序，然后结合自己的设计要求情况，对梯形图程序进行适当的修改，使它符合自己的设计要求。计算机辅助设计编程主要是在计算机上通过PLC编程软件进行程序设计和编程、在线仿真调试等。在本次设计中，采用的是梯形图法编程。 4.2可编程控制器的I/O点分配散料包装控制系统的输入信号有启动按钮
40、、停机按钮、急停按钮、斗门检测信号、斗门关闭按钮、斗门打开按钮、放料旋钮、拍打旋钮、夹带旋钮、输送带启动及停止。输出信号包括系统运行输出、急停输出、粗加料电磁阀输出、细加料电磁阀输出、夹带电磁阀输出、放料电磁阀输出、皮带电机运行、拍打电磁阀输出。输入输出器件的名称见表1所列。 输入输出名称符号输入点名称符号输出点启动按钮SB1I0.0系统运行KA1Q0.0停机按钮SB2I0.1急停输出KA2Q0.1急停按钮SB3I0.2粗加料电磁阀KA3Q0.2确定SB4I0.3细加料电磁阀KA4Q0.3斗门限位开关SQ01I0.4夹带电磁阀KA5Q0.4关斗门开关SB5I0.5放料电磁阀KA6Q0.5慢进料
41、SB7I0.6皮带电机运行KA7Q0.6拍打旋钮SB8I0.7拍打电磁阀KA8Q0.7夹带旋钮SB9I1.0放料旋钮SB10I1.1输送带启动SB11I1.2输送带停止SB12I1.3变频器故障KA100I1.44.3散料包装称重系统的程序设计4.3.1程序设计总体思路散料包装称重控制系统软件设计用程序语言描述系统的工作任务。结合散料包装称重控制系统的工作内容。程序设计有以下几大任务。 1）、在上位机上通过PLC将快进料、慢进料、提前量、目标值写入托利多B520称重控制仪内。 2）、将称重系统的当前值即毛重和在托利多B520处理过的即净重值通过PLC反映在触摸屏上，简单的说就是读出毛重和净重并
42、在触摸屏上显示。 3）、系统正常工作的调控过程。本控制系统指的是快、中、慢进料门的开与关、夹袋操作、斗门的开与关的控制过程。在程序设计过程中，SM0.0指令是只要上电其就导通， PLC的每个扫描周期都必须调用MBUS_CTRL指令，才能确保连续地监控MODBUS网络。只有在MODBUS_CTRL指令无错误地被执行后，才能启用消息传递指令实现MODBUS通信。MODBUS_CTRL指令完成后，Done将输出能流。如执行有错误，则错误代码将被送至“Error”所指向的内存变量（字节）中。MODE：选着通信协议。“1”-通信端口被定义为MODBUS协议；“0”-通信端口恢复成缺省的PPI协议。Bau
43、d：设置波特率（必须与MODBUS从站设置的波特率一致）。可选为1200、2400、4800、9600、19200、348700或115200.Parity:设置奇偶校验形式（必须与MODBUS从站选择的奇偶校验形式一致）。“0”奇校验，“1”偶校验。Timeout：设置等待从站响应时间（ms）。可选值为1到32767。典型值=1000（ms）。ETH0_CTRL指令用于初始化和监控CP 243-1模块，指令中的“0”表示模块所处的位置。PLC在每个扫描周期的开始调用一次该指令，才可确保对CP 243-1的监控。CP_Ready:当CP 243-1模块准备就绪时，CP_Ready输出能流。CH
44、_Ready:由CP 243-1模块返回的8个连续通道的状态。CH_Ready的操作数是字，8个连续通道的状态实际上存放在低字节中，第0位代表连接0的接通状态，第7位表示连接7的接通状态。当某个连接通道接通时，对应位为“1”，未接通为“0”。ERROR:由CP 243-1模块返回的错误代码。4.2.2散料包装称重系统的具体程序设计在程序中， 按下启动按钮SB1，I0.0接通，MO.O导通自锁，Q0.0导通,IN1口输入为高电平，称重仪启动开始工作。若按下SB2，I0.1常闭触点断开，Q0.0断电，IN1口输入低电平，称重仪停止工作。当称量漏斗门关闭到位时，I0.4接通，Q0.2通电，称重仪为高电平，称重系统开始工作，当放料开始即称重仪OUT4输出为高电平时I1.0常闭触点断开，此时斗门限位开关SQ打开，I0.4断开，Q0.2断电，IN8口为低电平。按下SB6按钮，Q0.3通电自锁，斗门关闭，放料信号，夹带输出信号和关斗门实现互锁，当放料开始到夹带输出为低电平即OUT5