基于PLC的自动称重系统

1、 本科生毕业设计 毕业设计题目 基于PLC的自动称重系统 学 生 姓 名 蒋大伟 所 在 学 院 能源与动力工程学院 专业及班级 电气0902 指 导 教 师 陈东雷 完 成 日 期 2013 年 6 月 3 日 摘 要 随着科技技术的快速发展，生产力的不断提高，企业需要提高自动化程度以节省劳动力，提高效率，控制产品质量来提高信誉。在粮食、化肥、饲料等具有称重包装环节的企业称重的准确度直接影响着企业的发展，称量包装技术的发展大致经历了手工称重、继电器控制、称重仪表控制、PLC控制等几个阶段。相对于传统的称重仪表控制，应用PLC和触摸屏组成的控制系统便于将开关设置，复位操作以及设定和修改系统参数

2、功能有机的结合，提高机器速度和精度。本文主要论述了称重传感器以及整个称重系统的工作原理，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：托利多B8520称重仪 西门子S7-200PLC MODBUS通信 触摸屏 AbstractWith the rapid development of science，technology and productivity, companies in the grain, fertilizer, feed and other business need to increase the degree of autom

3、ation in order to save labor, improve efficiency, and maintain a good reputation.In such business, accuracy carries a direct influence on the companies' future.The industry has gone through the following stages:manual weighing, relay control, weighing instrument control and PLC control. Compared

4、 with conventional control methods, control system composed of PLC and touch screen features the convenience of integrating switching setting,resetting,and tuning system parameters,as well as quick respond time and high accuracy.This article mainly discusses how the load cell and the entire weighing

5、 system works, and provides a detailed analysis of the control system hardware and software design. PLC is used in controlling the weighing instrument and monitoring the weighing process.Keywords: Toledo B8520 weighing instrument Siemens S7-200PLC MODBUS communication touchscreen目 录第1章 绪论11.1自动称重系统研

6、究的目的和意义11.2 国内外研究现状及发展趋势1第2章 称重包装系统方案比较32.1采用常规称重仪进行称重控制方案32.2采用托利多B8520称重仪进行称重控制5第3章 控制系统硬件设计8 3.1西门子S7-200PLC83.2托利多B8520称重仪103.2.1主要硬件特点103.2.2主要软件特点113.2.3主要指标113.2.4输入口定义123.2.5输出口定义143.2.6主板输入，输出端子和外部连线图153.2.7 MODBUS 通讯协议163.2.8 硬件连接多台终端接入RS485 网络示意图193.2.9 称重终端信息在MODBUS中的地址映射表193.3托利多MT

7、B-50称重传感器213.4托利多AJB-015接线盒22第4章 系统软件设计234.1触摸屏244.1.1 触摸屏设计244.1.2 工程下载274.2 Ethemet通信设置284.3系统的配置及PLC 的I/O口分配334.4 梯形图控制程序及说明354.4.1写程序374.4.2主程序39第5章 总结和展望445.1 总结445.2 展望44第6章 致谢45参考文献46附 录47附录一 PLC写程序47附录二 PLC主程序49第1章 绪论1.1自动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，从国防技术、航空航天等到日常生活中的电梯、

8、排水系统等都采用到了微机测控技术。工业生产中的自动称重包装系统就是微机测控技术的应用。自动称重包装系统主要包括数据的存储和称重装置两大部分。物料计量称重是贸易流通和工业生产中的重要环节。称重装置是必不可少的计量工具。随着工业、农业生产的发展和商品流通的扩大，称重仪的需求也日益增多，过去使用的机械杠杆秤已经不能适应当代生产自动化和管理现代化的要求。自六十年代以后，由于电力电子技术和传感器技术的快速发展，电子称重技术日益成熟，并逐步取代机械秤。尤其是七十年代初期，微处理机的出现使电子称重技术得到了进一步的发展。精确、人为误差的消除、快速、操作方便、功能多样化等方面己成为现代称重技术的主要特点。称重

9、装置不仅是提供重量数据的单体仪表，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，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了改善操作环境、减少作业时间、提高产品质量、改善经营、降低能源和材料的消耗以及加强企业管理等诸多方面的作用。称重装置应用己经深入到各行各业，取得了很好的经济效益。但是，我国在这方面的产品少且功能不齐全，所以改善现有称重装置、开发研究功能齐全的自动称重系统是势在必行的。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。长时间以来，各发达工业国家都相当重视电子称重技术的研究及应用，把其上

10、升到电子称重设备制造工程的高度来认识。、不约而同地将研究开发的重点从单纯的称重转移到生产过程的称重系统和自动控制领域，使称重计量的内容和方法不断扩宽，由单项到系统，由狭义到广义，新型的现代称重计量概念已被人们重视，一跃成为当今世界令人瞩目的技术与行业。法国、美国、意大利和日本是世界上机械包装四大出口国，同时也是称重设备的最主要的出口国，他们每个每年出口总额与我国工业衡量的年产值相差不大。其主要原因是这些国家在这些电子称重系统和电子称重控制器产品的生产、研究、检测和设计中，不断吸收现代新型技术，特别是现代工艺技术和制造技术。国内研究状况：50年代中期电子技术的发展推动了衡量制造业的发展。自从60

11、年代初期机电结合式电子称重控制器出现以来，经过40多年的不断完善与改进，我国电子称重控制器从最初的机电结合型发展到现在的数字智能型和全电子型。我国电子称重控制器的检测实验手段和技术设备基本达到国际90年代中期的水平。电子称重控制器制造技术及应用得到了新发展。电子称重技术从静态称重向动态称重发展；计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从但参数测量向多参数测量发展，特备是对快速称重和动态称重的研究与发展。但就总体而言，我国电子称重控制器产品的数量和质量与发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺设备与测试普遍老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性结合可靠性

12、比较差等。我国的动态称重仪表与国外同类产品有一定的差距，尤其在动态稳定性和可靠性上差距还很大，需要我国企业努力改变这一现状。第2章 称重包装系统方案比较2.1采用常规称重仪进行称重控制方案图1 定量称重和自动包装系统组成框图 整个控制系统由PLC控制，采用二级给料方式，粗给料流量大，用短时间加入额定重量的9095，细给料流量小, 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。工作流程如图2所示。 由系统工作流程图可知进行每次称量工作前，都测试称斗的净重，以消

13、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。一方面可保证下次开机时称斗内无粘附物料，且避免了物料较长时间停留在称斗内吸湿而凝结在称斗壁上。细加料信号完毕后，待其稳定，然后进行实测，得到误差，以使下一个循环进行补偿校正。 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）、每次放料工作完成后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

14、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，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。 图2系统工作流程图2.2采用托利多B8520称重仪进行称重控制图3 称重系统图托利多B8520有四种称重模式分别是：PLC模式、散粮模式、有斗模式、无斗模式。根据工厂需要本系统采用有斗模式，该模式

15、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5，方案采用三速加料，例如：目标值设为20公斤，快进值(SP1)=5 公斤，慢进值(Fine)=3公斤，提前量(Pre

16、act)=1公斤 加料开始后在当前显示重量大于 20 515 公斤时，其对应out0 的输出口将变化（OUT0将无效，快进料阀门关闭）；当前显示重量大于 20 317 公斤时，其对应out1 的输出口将变化, （OUT1将无效，中进料阀门关闭）；当前重量达到 20 119 公斤时，其对应out2 的输出口将变化（OUT2将无效，小进料阀门关闭）， 此时靠空中飞料来补齐目标值；再者，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5控制流程图第3章 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

17、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6 所示。图6 控制系统框图 3.1西门子S7-200PLC根据称重称重系统的操作和控制要求，控制系统选用西门子公司的SIMATICS7-200 系列PLC，系列可编程控制器（简称）

18、是西门子公司年底推出的新一代微型，SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下几个方面： （1）极高的可靠性 （2）极丰富的指令集 （3）易于掌握 、便捷的操作 （4）丰富的内置集成功能 （5）实时特性 （6）强劲的通讯能力（7）丰富的扩展模块S7-200系列PLC可有4个不同的基本型号的8种CPU。CPU单元设计，集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU 221，2

19、22具有180mA输出， CPU 224，CPU 226分别输出280，400mA。可用作负载电源。CPU 221226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。CPU 221具有6个输入点和4个输出点，CPU 222具有8个输入点和6个输出点，CPU 224具有14个输入点和10个输出点。CPU 226具有24个输入点和16个输出点。中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。CPU 221/222有4个高速计数器（30KHz），可编程并具有复位输入，2个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器。CPU224/226有6个高速计数

20、器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。CPU 222/224/226可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。可使用仿真器（选件）对本机输入信号进行仿真，用于调试用户程序。 CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226有2个模拟电位器。 由于实验室条件限制，本控制系统选择CPU226的PLC，CPU 226的可编程控制器集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个R

21、S485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/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托利多B8520称重仪 图7 B520仪表内部框图3.2.1主要硬件特点 * 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

22、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主要软件特点 * 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

23、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主要指标 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)m

24、V。 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输入口定义 控制器共有8个输入口，其管脚定义对于不同工作模式所对应的功能描述如下： 输入点采用光电隔离，输入端与正24V端必须保持接触1ms以上，

25、输入才有效。3.2.5输出口定义 控制器共有12个输出口。其管脚定义对于不同工作模式下所对应的功能描述如下：3.2.6主板输入，输出端子和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。 图8 主板输入，输出端子和外部连线图 由图，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。3.2.7 MODBU

26、S 通讯协议 本版本B520称重控制器支持MODBUS主从方式网络通讯协议，具有丰富的信息交换功能，本终端作为从站可以与上位机进行双向通讯。 MODBUS协议数据格式采用RTU方式，支持03H、06H功能。 使用MODBUS通讯协议需要参数F4.6=3 ，本机地址在F4.7 里设置，地址范围从 1 32 。在使用RS485 网络时必须确保本机地址唯一。 说明： 如果主机（PC机）以 0 地址写仪表参数， 表示是广播参数， 从 1 32号地址的所有的仪表都可以接收此命令， 但不作回应； 仪表读写出错提示信息: 按MODBUS 协议； 出错时， 仪表回应的功能码高位为 1， 如主机用 03H 命令

27、操作失败， 则仪表回应的功能码为 13H。 MODBUS协议是协议是面向消息的应用层协议。它广泛应用于各种控制器之间进行数据交换的一种通用协议。该协议定义了控制器能认识并使用的消息结构，描述了控制器请求并访问其他设备的过程。MODBUS协议的定义与通信接口和传输介质无关，因而，适用于大多数的传输介质和物理层端口，例如 RS232、RS422、RS485等。支持各种常见的传输介质，例如各种有线传输介质、光纤、无线电波等。（1）、MODBUS协议规定了两种通信方式：应答方式和广播方式。应答方式：主站（不需要地址）向某个从站（地址1-127）发出命令，然后等待从站的应答。从站接到主站命令后，执行命令

28、，并将执行结果返回给主站应答，然后等待下一个命令。广播方式：主站向所有从战发送命令（从站地址为0），不需要从站应答。从站接到广播命令后，执行命令，不向主站应答。本方案采用应答方式。（2）、MODBUS的传输模式MODBUS协议定义了两种传输模式:ASCII模式，RTU（远程终端设备）模式。这两种模式的通信能力是等同的，但在同一个MODBUS网络上只能采用其中一种模式，不允许两种模式混用。1）ASCII模式采用与PPI通信、自由口通信同样的字符帧格式。在工业领域，ASCII模式通常采用如下有固定10个位的格式：1个起始位；7个数据位（标准ASCII码，低位先发送）；1个奇偶校验位（无校验位则无该

29、位）；有校验位时一个停止位，无校验位时2个停止位。消息中，每个8位的字节将被当作两个十六进制，并分别以其对应的ASCAII码形式发送。ASCII模式的主要优点是字符发送的时间间隔可达到1S而不产生错误。2）RTU模式通常采用如下有固定11个位的格式：1个起始位；8个数据位（2个十六进制数，低位先发送）；1个奇偶检验位（无检验则无该位）；有检验时1个停止位，无检验时两个停止位。消息中，每个8位的字节将被直接作为两个十六进制发送。RTU模式的主要优点是在相同波特率下，与ASCII模式相比较，可以传送更多的数据。但在RTU模式下，每个消息必须作为连续的流传输。可编程控制器与称重控制仪间的通讯采用MO

30、DBUS RTU模式通信。 （3）、MODBUS地址根据控制器之间被交换数据的特点，MODBUS定义了4种数据类型：离散输出（读写）；离散输入（只读）；输入寄存器（只读）；保持寄存器（读写）。不同的数据类型必须利用不同的功能代码来进行访问。离散输出和离散输入的对象类型是位；输入寄存器和保持寄存器的对象类型是16位的字。通过数据类型的定义，被交换数据是输入型还是输出型、是位值还是字值就一目了然；而且，这4种数据类型基本上涵盖了控制器之间需要交换的数据类型。每一种数据类型中，允许使用若干个数据单元，数据单元编号就是我们所说的MODBUS地址。MODBUS地址通常用5个数字值来表示：第一位数字表明数

31、据类型，后面的4位数字表明数据单元的偏移量。数据类型的数字编号分别是：离散输出-0；离散输入-1；输入寄存器-3；保持寄存器-4。在MODBUS主站，控制器通过不同的MODBUS地址读取或写入数据；在MODBUS从站，控制器则将代表不同数据类型的MODBUS地址映射到从站相应的内存地址上。因此在MODBUS通信过程中，主站并不知道从站的实际内存地址，从站将MODBUS地址映射到何处，主站读写的就是何处的数值。MODBUS主站寻址 - MODBUS主站指令可将地址映射到正确功能，然后发送至从站设备。MODBUS主站指令支持下列MODBUS地址：00001到09999是离散输出(线圈)10001到

32、19999是离散输入(触点)30001到39999是输入寄存器(通常是模拟量输入)40001到49999是保持寄存器所有MODBUS地址都是基于1，即，从地址1开始第一个数据值。有效地址范围取决于从站设备。不同的从站设备将支持不同的数据类型和地址范围。MODBUS从站寻址 -MODBUS主站设备将地址映射到正确功能。MODBUS从站指令支持以下地址：00001至00128是实际输出，对应于Q0.0-Q15.710001至10128是实际输入，对应于I0.0-I15.730001至30032是模拟输入寄存器，对应于AIW0至AIW6240001至04XXXX是保持寄存器，对应于V区。所有MODB

33、US地址都是从一开始编号的。表12-1所示为MODBUS地址与S7-200地址的对应关系。MODBUS从站协议允许您对MODBUS主站可访问的输入、输出、模拟输入和保持寄存器(V区)的数量进行限定。MBUS_INIT指令的参数MAXIQ指定MODBUS主站允许访问的实际输入或输出(I或Q)的最大数量。MBUS_INIT指令的MAXAI参数指定MODBUS主站允许访问的输入寄存器(AIW)的最大数量。MBUS_INIT指令的MAXHOLD参数指定MODBUS主站允许访问的保持寄存器(V存储区字)的最大数量。（4）、MODBUS的功能代码功能代码1：读单个/多个离散输出状态功能代码2：读单个/多个

34、离散输入状态功能代码3：读单个/多个保持寄存器。一个请求最多可读120个字功能代码4：读单个/多个输入寄存器功能代码5：写单个离散输出功能代码6：写单个保持寄存器功能代码15：写多个离散输出。起始输出点必须是 一个字节的开始（如，Q0.0或Q2.0），并且要写的输出的数量是8的倍数功能代码16：写多个保持寄存器。一次最多可写120个字节3.2.8 硬件连接多台终端接入RS485 网络示意图本仪表支持RS485 接口方式，图示为RS485 接口方式，（如图虚线所示）。在网络的最远终端建议装入120 欧姆的终端匹配电阻。 图9 硬件连接多台终端接入RS485 网络示意图3.2.9 称重终端信息在M

35、ODBUS中的地址映射表 通过MODBUS对B520称重显示控制器读写时，可以单字节读写。内容地址说明（以下内容为只读）40001当前毛重40002当前净值40003累计次数（当前配方）40004累计重量高字（当前配方）40005累计重量低字（当前配方）40006.01=自动, 0= 手动 .11=净重 0=毛重.21=动态；0=稳态 .31=夹袋.41=正在快速加料.51=正在中速加料 .61=正在慢速加料.71=正在放料 .81=超差 .91=拍打 .101=振动台升起 .111=切断阀打开 .12.13.14.1540007.0重量分度值: 0000=0.0001 0001=0.0002

36、 0010=0.0005 0011=0.001 0100=0.002 0101=0.005 0110=0.01 0111=0.02 1000=0.05 1001=0.1 1010=0.2 1011=0.5 1100=1 1101=2 1110=5.1.2.3.4.5.6.740008最大称量（满量程）40009瞬时流量值（散粮秤模式F2.1=1 时有效）40010-40012内容地址说明（以下为可读可写）40020皮重值 40021当前配方号 40022目标值（当前配方） 40023慢进料（当前配方） 40024快进料（当前配方） 40025提前量（当前配方） 40026零点允差（当前配方）

37、40027目标允差（当前配方） 40028-4004940050.0置皮（只写）.1清皮（只写）.2清零（只写）.3清除当前配方累计（只写）.4清除所有配方累计（只写）.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.153.2.10 托利多B8520有斗模式工作时序图 时序图见图43.3托利多MTB-50称重传感器 托利多MTB-50传感器将物料重量转换为电信号输入到称重仪中，其准确度为C3，最大称量重量为50KG，灵敏度为1.9998MV/V。托利多MTB-50传感器的其他技术参数和性能如下： 输入信号：标准：4-20mADC 分程：4-12mADC 12-20mADC 10-50mAD

38、C （EP-15.17. EP-25.27.） 输入阻抗：250欧（4-20mADC）100欧（10-50mADC） 额定行程：直行程：12-100mm 转角：0-90度 气源压力：0.14-0.16MPa 0.17-0.50MPa 耗 气 量： 5NL/ min（当供气压力在0.4 MPa时） 回差：小于全行程1% 死区：小于全行程0.4% 输出特性：线性（可改变成快开，等百分比特性） 环境温度：隔爆型 -20-+60oC 普通型 -40-+80oC 相对湿度：不得大于90% 防爆型式：隔爆型，普通型 气源接口：ZG1/4壳体材料：铝合金重量：3.5kg3.4托利多AJB-015接线盒 托利

39、多AJB-015接线盒最多可驱动4个350 欧姆、1.5 3 mV/V 模拟称重传感器,激励电压10VDC；具有数字滤波功能，可在有震动干扰的场合应用 ,提供稳定读数；远程传感输入可提供从 -10°C 到45°C 的温度补偿；最高+/-0.012% 的输出线性功能可提供高度的可重复性；4000 分之 1 的输出分辨率可提供很高的测量精度；每秒 20 次的更新速度可快速地提供数据；可利用按钮进行上下预置点的设定，并带有 LED 指示灯具有错误报警输出功能；EMI/RFI 辐射低，满足FCC 等级A & EN55022-A 要求。特点与好处：安装连接方便；通过调谐电位器

40、的快速角差调节；不锈钢罩壳；IP65保护等级；固定托架。AJB-015采用IND110变送器，可利用此重量变送器可将传感器信号转换成4-20mA 模拟信号送到PLC或DCS。可利用IND110 称重传感器信号变送器轻松地将模拟秤台或称重模块连接到工艺控制设备上。IND110 所产生的 4-20mA 模拟信号通常被发送到 PLC 或其它工艺控制设备的远程模拟量输入模块。第4章 系统软件设计   控制系统软件设计为各功能软件设计，包括通信功能、显示功能、装袋功能、参数设定功能等。如图8所示为软件系统的总体结构。图10软件系统总体结构图 这些功能中通信功能采用MODBUS通信，参数设定、显

41、示功能、按键输入功能的操作采用触摸屏来实现，全部功能由PLC程序实现4.1触摸屏4.1.1 触摸屏设计 （1）、安装好Wincc flexible 2008软件后，在开始/程序/ WinCC flexible 2008下找到相应的可执行程序点击，打开触摸屏软件。界面如下： （2）、点击菜单选项里的创建一个空项目，在弹出的界面中选择触摸屏Smart Line Smart 700,点击确定，进入如下界面。 （3）、在上述界面中，左侧菜单选择通讯下的双击“连接”，选择通讯驱动程序（SIMATIC S7 200），采用以太网通信。设置完成，再双击左侧菜单选择通讯下的“变量”，建立变量表。如下图 （4）

42、、变量建立完成，再双击左侧菜单选择画面下的“添加 画面”，可以增加画面的数量，再选择画面一，进行画面功能制作。 （5）、制作按钮，用于对PLC程序进行控制，选择右侧“按钮”，在“事件”下设置“置位按钮”，如下图： （6）、制作输入输出口，在右侧工具栏里拖动文本域和I/O域至界面，并双击进行属性设置如下图（7）、整体画面 4.1.2 工程下载1）、通过PC/PPI通信电缆连接触摸PPI/RS422/RS485接口与PC机串口。2）、触摸屏需开启用数据通道选择“Control Panel”，在弹出窗口激活“Enable Channel”复选框选中后关闭，后选择“Transfer”启动下载。3）、点

43、击下载按钮下载工程。如下图:4） 、下载完成，触摸屏需在开启用数据通道选择“Control Panel”，在弹出窗口取消选中后关闭，用专用连接电缆连接PLC与触摸屏就可以实现所设定的控制。4.2 Ethemet通信设置通过CPU243-1以太网模块，S7-200PLC可以接入到工业以太网网络中，实现基于标准的TCP/IP协议的全双工以太网通信，传输速率为10Mbit/s和100Mbit/s(自动感测)，采用服务器/客户机的通信方式，每个CP243-1以太网模块最多支持8个异步并行连接。4.2.1 Ethemet通信配置利用S7-200PLC实现以太网通信时，需要利用以太网向导完成全部通信参数，

44、编程界面会自动生成相关子程序，这些子程序均可被用户当做指令来使用 （1）服务器的配置将一台CPU243-1以太网模块配置成服务器的步骤如下：1） 以太网向导提示 点击“工具”菜单下的“以太网向导”，出现如图4-1的界面图 4-1 serve“以太网向导提示”界面 点击图4-1中的“下一步”，进入图4-2的“指定模块位置”界面。 2）指定模块位置 CPU模块后面的第一模块位置是0，以此类推。如果编程界面已经与PLC建立连接，可以点击“读取模块按钮”，直接得到模块位置，但是用户仍需在“模块位置”栏输入该位值。 点击图4-2中的“下一步”进入“指定模块地址”界面。图4-2 Sever“指定模块位置”

45、界面 3）指定模块地址 在IP栏，输入相应的地址如图4-3 Sever“指定模块地址”界面 。 图4-3 Sever“指定模块地址”界面 4）指定模块命令字节和连接数目该模块最多支持8个异步并行连接 图4-4 Sever“指定模块命令字节和连接数目”界面5）配置连接在“配置连接”界面中，首先点击“此为服务器连接”；然后，指定客户机的IP地址，也可以不输入客户机IP地址，而直接选择“接受所有连接请求”；最后选择客户机远程TSAP。 图4-5 Serve“配置连接”界面6）CRC保护与保持活动时间间隔选中CRC（循环冗余检验）选项时，以太网模块将检查配置信息的数据块是否被用户程序所破坏。以太网向导

46、将为V存储区中存放以太网模块配置信息的数据块部分生产CRC值，当以太网模块读取配置信息时，会重新计算CRC值，如果生成值与向导最早生成值不匹配，则认为配置的数据块被损坏，以太网模块将不会使用该配置。“保持活动时间间隔”功能：以太网模块在指定的时间间隔（1-32767S）之内，定期向对象发出信息，使连接保持为活动状态。图4-6 Serve“CRC保护与保持活动时间间隔”界面7）分配V存储区点击“建议地址”图4-7 Serve“分配V存储区”界面8）生成项目组件组件包括程序块、数据块、子程序“ETH0_CTRL”可被用户当做指令来使用。图4-8 Serve“生成项目组件”界面4.3系统的配置及PL

47、C 的I/O口分配 统计本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、OUT4的放料信号、OUT6的拍打信号、OUT5的夹袋输出信号、写确定按钮、OUT3的慢进料信号等。输出控制端口有IN1启动（自动）/停止（手动）、IN2口急停、IN3口夹袋请求、IN4接受超差、IN8口斗门到位等。其中斗门到位信号由限位开关控制、快中慢进料由电磁阀带动气缸来控制，主要输入输出器件的名称见表1所列。 表1 称重系统输入输出器件及地址安排 输入输出名称符号输入点名称符号输出点启动按钮SB1I0.0启动/停止KM1Q0.0（IN1）停机按钮SB2I0.1急停KM2Q0.

48、1(IN2)急停按钮SB3I0.2斗门到位KM3Q0.2确定SB4I0.3执行机构KM4Q0.3(IN8)斗门限位开关SQI0.4夹袋/松袋请求KM5Q0.4关斗门开关SB6I0.5接收超差KM6Q1.0(IN4)慢进料OUT3I1.0传送带KM7Q1.1拍打信号OUT6I1.1夹带输出信号OUT5I2.0放料OUT4I1.3 表2 寄存器地址分配MODBUS地址说明PLC中间地址PLC地址40022目标值VB1000VW10040023快进料值VB1020VW20040024满进料值VB1010VW70040025提前量VB1030VW40040001毛重VB2000VW50040002净重

49、VB2010VW600注：PLC中间地址与PLC地址内数值相差一百倍关系图11 称重控制系统PLC接线图4.4 梯形图控制程序及说明 控制系统软件用程序语言描述系统的工作任务。结合称重控制系统的工作内容。程序有以下几大任务。 1）、在触摸屏上通过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。SM0.0指令是只要上电其就导通，MBU

50、S_CRTL指令用于初始化主站以及监控或禁用MODBUS通信。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。Baud：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、

51、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_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

52、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。网络3到网络5是乘法运算，由于称重仪上显示的值和PLC内的值相差一百倍关系，所以在将数值写入到称重仪之前进行换算。4.4.1写程序按下确定按钮SB4，I0.3导通，M4.0置0，网络8和网络9中的中间继电器M4.0的常闭触电闭合，开始执行FOR和NEXT之间的程序，并被执行4次。网络9中的中间继电器M3.0导通并自锁。此时网络10中的定时器T33开始计时，每200ms T33常开触点闭合一次，计数器C30加1，同时比较指令满足条件接通，传送指令MOVE_W将T33置零。当C30值为1时网络13中比较指令满足条件接通，MBUS_MSG将VB1000中的数据写入40022；当C30为2时网络14中比较指令满足条件接通，MBUS_MSG将VB1020中的数据写入40023，网络15、16一次接通写入数据，当C30>=5时C30被置0，重新计数。当3.21s后，T34定时时间到，T34常开触点被接通，M4.0导通实现自锁。M4.0常闭触点断开，FOR循环结束，写停止。MBUS_MSG指令用于发起到MODBUS从