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1、哈尔滨理工大学学士学位论文基于 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
2、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IIIAbstractWith the rapid development of modern science and technology, the production capacity of the society has been improved, peoples living standards have been improved, the pursuit of high
3、er 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 and control the quality of products, maintaining the credibility of enterprises. Bulk material we
4、ighing 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, the relay control mode, the instrument weighing control mode and the programmable controller c
5、ontrol 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 the precision of equipment control.This paper introduces the design of the weighing sensor and th
6、e 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: weighing instrument, Siemens S7-200PLC, touchscreen目录摘要错误!未定义书签。AbstractIII第 1 章 绪论11.1 散料包装称重系统研
7、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93.1 S7-200PLC 原理及选型93.1.1 PLC 的概况93.1.2 PLC 的特点93.1.3 PLC 的应用103.1.4 PLC 的选用123.2 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143.
8、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 致谢30参考文献31触模肝数汁If1可编程控制器且料Il加一料勹粗一 细地II -言i -+称传，_
9、、I _!,. ,- -销妇夹袋D 上上- 雪- -竺泣1乓f气l检测苤袋 报警脊运送机图 1-1 散料包装称重设备示意图哈尔滨理工大学学士学位论文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、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
10、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
11、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，
12、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。31.4 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
13、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。哈尔滨理工大学学士学位论文第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，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
14、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
15、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4哈尔滨理工大学学士学位论文料门打开，物料进入放料斗，再落入袋内，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料斗中进料快进料慢进料称料斗称重控制仪PLC控制系统触摸屏传感器排料阀驱动系统包装袋传输系
16、统图 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。12正超差目标值（SP）Pr （out3）负超差SP2(out2)SP1(out1)启动（IN0） 称量斗就绪（IN8）SP1(out1)SP2(out2)Pr(out3)比较禁止时间（F3.1） 稳态判断时间（F3.2）夹袋请求（IN3）时间夹袋延时F3.12放料（out4）拍打（out
17、6） 松袋延时（F3.13）ONOFF夹袋输出（out5）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、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。启动写入设定值斗门到位夹
18、带输出快、中、慢进料松袋稳态判定拍打夹带请求放料图 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
19、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
20、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。执行机构触摸屏SMART 700IEPLC可编程控制器托利多B8520启动图 3-1 控制系统框图3.1 S7-200PLC 原理及选型3.1.1 PLC 的概况随着科技的不断进步
21、，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。3.1.2 PLC 的特点1) 可靠性高，抗干扰能
22、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。3.1.3 PLC 的应用1) PLC 开关量的逻辑控制这是 PLC 开关量的逻辑控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
23、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。
24、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。KA1SBRt输入接口输出接口M逻辑处理HLKA2图 3-2PLC 基本组成框图可编程控制器的 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
25、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。电源CPURAM 、 ROMEPROM/E2ROM开关量 I/O 接口模拟量 I/O 接口通迅接口编程
26、器图 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，
27、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
28、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)上实现编程功能网络扩展串行通讯AS-interfa
29、ceMPIProfibus-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
30、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。输入输出输入输出映像（可扩数字输入 624模拟输入 1632128 输入128数字输出 416模拟输出 828输出展）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 控制器实时时钟浮点运算最多 2 个串行端口运行中编辑状态 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 位分辨率根据本系统控制要求，选用 S7-200CPU226CN 可编程控制器。
31、24 个 DC 输入点，16 个 DC 晶体管输出点。订货号：6ES7 216-2AD23-0XB0。3.1.4 PLC 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 、哈尔滨理工大学学士学位论文Control Logix 、 Micro Logix 等产品； 西门子公司的产品， 目前有SIMATIC S7-400/300/200 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
32、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
33、。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/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。13哈尔滨理工大学学士
34、学位论文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 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
35、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14哈尔滨理工大学学士学位论文* 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，
36、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）、
37、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。15哈尔滨理工大学学士学位论文图 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
38、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，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。16哈尔滨理工大学学士学位论文口 材石 口 一 ” m . : : .; .; .; -帕， 工忌9 吕mniF 各m 之2 u
39、t-1u tO UE+1k1勺 口 了 了 03D.0,S7- 200 CPU226lu”“15 1“11 心0”. L. 95 F b . .He.H81.o FL U 山 U.=s寸n”n2 UT U .=o习H+1B狂瑾g 归阳图 37 CPU226 硬件接线图tU汇0”l 兀 忒了芦Till，田 ，一田： c 卜E-， 随04正丫 o rolIlln刃 它叩住石51 去 l 一0 扛 加 士四 ）立 名佑E5r 23 在 0 压 戏 2-0X.!.B）L 卜芯立“.u图 38 扩展模块 EM23 l. EM232 接线图3.4 称重仪接线图设计v称重仪是称重系统的控制单元， 可以将现场
40、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。哈尔滨理工大学学士学位论文称重仪TB1 -斗 - -t4- 4- 十 云启迄吕菩ggg旦匀巳巨4-巳尸十已N巴1JoC 寸69010s 310玄010臼- - -巳+- +- 曰-f- -f- +户+ +白-1-Ot - +-OOODI-女T l - 丈T- -啪酌迁侧垢I 它谥Z勺芯I 它迫启动 停止 佼能蓿出 故院指示图 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 ，
41、 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。QlI)闪L, W L山C峦 !立 1D) 0 2叩 L仕中社扛C廿氏L吐森书；煦咐订 付含悖电吕B图 31 0 辅助控制电路设计图 1哈尔滨理工大学学士学位论文图 3-11 辅助电路设计图 219哈尔滨理工大学学士学位论文第 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
42、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、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。输入名称符号输入点名称输出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SB7I0.6皮带电机运行KA7Q0.6拍打旋钮SB8