基于PLC和智能仪表的自动称重二级控制系统

1、基于PLC和智能仪表的自动称重二级控制系统 一、引言随着工业生产技术对自动化程度的要求越来越高，大型自动化生产线的电气控制系统大多是基于以太网或其它总线，以工业控制计算机作为上位机来监控整个生产过程，智能仪表或PLC作为下位机直接控制生产工艺流程，构成了二级计算机自动控制系统。但对于控制界面内容要求比较简单的小型控制系统，如采用以上系统就存在结构复杂、成本高、占用空间大等缺点。针对上述问题，可以利用PLC通用灵活、可靠性高、扩展能力强、易于编程等优点，通过与触摸屏结合使用实现上位监控，触摸屏代替上位工控机键盘和界面，完成对设备功能的设置、显示、报警，PLC根据生产工艺要求直接对设备进

2、行控制，同时又与充当下位机的智能仪表通信，构成二级自动控制系统，完全能实现生产过程的控制和控制参数的可视化。二、控制系统硬件组成及程序结构    下面以一个实际的物品称重系统来说明称重二级控制方式。该控制系统选用松下电工生产的FPO-C14可编过程控制器和分辨率为128x64的GTO1微型触摸屏以及上海寺冈电子有限公司生产的DI-200电子秤，另外还配有光电位置传感器及电磁阀驱动气缸等，其完成的功能是实时检测行走物品的重量，通过将直接设定目标值与实际测得值进行比较，然后执行相应动作把不合格物品剔除。控制系统硬件组成如图1所示。PLC和触摸屏组合共同作为上位机，它们

3、各自有两个通信端口。触摸屏Tool口与计算机RS-232C口相连，COM口与PLC的Tool口相连，编程时利用触摸屏的穿越功能，可以由计算机直接调试PLC，即利用它们各自的编程软件就可以在触摸屏与PLC之间传递数据的同时，对PLC进行调试。电子称重仪表作为下位机，用来完成对行走物品自动称重，它具有数据输出速度快、精度高、稳定性好、功能设定方便等特点，所拥有的全透明、高效的网络化标准串行通信接口（RS-232C或RS-422），可实现PLC与仪表间完全的数据传送和控制。三级滚轮式传送机构驱动物品在上行走，每级长500cm、宽450cm，它们具有独立的电机驱动装置。传送机构俯视图如图2所示。中间级

4、是称重部分，它的滚轮和传动机构全部安装在电子秤的上方，传输速度由变频调速器控制，且可以任意设定。PLC的I/O控制端口分别连接位置传感器和各类执行组件，如霍尔光电传感器和微型气缸等，通过它们检测物品位置，完成挡板的抬起、放下和推出、收回等动作。系统流程结构框图如图3所示。三、触摸屏画面设计系统中使用GTO1触摸屏作为上位监腔，可以显示现场信号、实时报警并对控制点进行设置。GTO1触摸屏实际上是一个内部含有CPU、内存、总线控制器的专用单片微型计算机系统，其单片机可以通过串行接口与各种类型的PLC连接，实现串行通信。GTWIN是触摸屏编辑专用软件，通过计算机可以编辑触摸屏画面。监控系统由图4所示

5、的8个画面组成。8个画面之间建立了链接，同时触摸屏上、各类组件的内存单元与PLC中数字存储区的单元相关联，构成系统整体监控。其中，系统初始画面（图4a）显示控制系统的名称，触摸功能开关组件“开始”按钮后，切换到操作状态选择画面（图4b）；操作状态选择画面包括参数“设置”和“运行”按钮，触摸“设置”按钮后切换到标定方式选择画面（图4c），它可以进人重量标定和上、下偏差修改画面；在重量标定画面（图4d），触摸“测试”按钮会在数据组件上显示当前被测样品的数值，触摸“修改”按钮则切换到标准重量修改画面（图4e），触摸“确定”按钮返回到操作状态选择画面；在标准重量修改画面，利用“递增”或“递减”按钮改变

6、被测物品的标准重量目标值，触摸“确定”按钮后该数值就被送人到PLC目标值保存单元并返回到标定方式选择画面；触摸“偏差”按钮后切换到上偏差修改画面（图4f），它可修改上限误差值，触摸“确定”按钮后保存上偏差数据，同时画面切换到下偏差修改画面（图4g）；下偏差修改画面可修改下限误差值，触摸“确定”按钮后保存下偏差数据并返回到操作状态选择画面，触摸“运行”按钮就切换到系统运行画面（图4h）；在系统运行画面中，数据组件可显示标定值和实际测量值，同时通过灯组件可显示测量值越限时的报警状态，根据灯组件的开与关的状态就能确定报警原因。四、PLC与电子秤通信PLC作为上位机是整个系统的核心，PLC与电子称重仪

7、表（下位机）之间通过RS-232C通信电缆连接，双方规定好串行异步通信协议并构成主从式应答关系，整个系统完全由PLC进行管理。（一）PLC系统寄存器的设置用FPWINGR编程软件对决定PLC串行通信规格的系统寄存器No.412-418进行设置，其中将指定接收缓冲区起始地址的No.417设置为1000，指定接收缓冲区容量的No.418设置为20。（二）通信应答关系PLC和电子秤之间的通信应答关系如图5所示。以PLC作为主机向从机电子秤发出命令后，电子秤按照预先设定的命令模式产生响应，将实际的稳定后的重量信息以ASC 编码的格式传送给PLC。电子秤通信文本数据格式见表1。（三）PLC发出命令、读取

8、数据PLC用FO （MV）数据传输指令将被传送的命令数据写到从S1（DT201）开始的区域，用F11（COPY）块传输指令将接收缓冲区清空，然后用F144（TRNS ）串行通信指令将命令数据发出，同时PLC处于接收操作准备状态。FO MV， H.5，DT 201F11 COPY， H0， DT 1000， DT 1020F144 TRNS， DT 200，K1在命令模式下，电子秤接收到PLC的命令数据后，其将测得的重量数据以先高位后低位的顺序发出，数据格式如下：其中x、CR和LF均代表自身的ASC II编码PLC将传送来的数据存放在接收缓冲区第2个字（DT1001）开始的区域中。在接收和存储数据的同时，PLC将接收到的字节数自动存储在接收缓冲区首字（DT1000）中。稍加延时后，比较接收到的字节数，大于8时表明接收到的数据有效，然后提取有效数据位进行数据转换和计算。DT 1000， K8F76 ABIN， DT 1001，K3，DT 500 F76 ABIN，DT 1003，K3，DT 502F89 EXT， DT 500F89 EXT， DT 502F31 D，DT 500， K 1000， DT 512F22，DT .512， DT 502， DT 516五、结束语本系统中PLC和触摸屏的配合使用，省却了大量