基于软PLC和CAN总线的自动定量包装机控制方案

　　1前言

　　自动定量包装机广泛应用于化肥、饲料和轻工等行业。称量包装技术的发展大约经历了手工称量、继电器控制和硬PLC控制等几个阶段。众所周知，硬 PLC具有可靠性高、使用方便和耐恶劣环境能力强等特点。但是，随着计算机技术的发展，硬PLC的通用性及兼容性差等弊端愈来愈明显。而计算机的标准化的通信协议和成熟的局域网技术使得组网十分简便，还可以通过Internet与外界相连。一个具有开放性的系统可以和任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。那么能不能将PC开放性和PLC的可靠性等优点结合在一起呢?IEC(国际电工委员会)于1993年发布了IEC1131-3有关可编程序控制器编程的标准。根据该标准，充分利用工业控制计算机(IPC)或嵌入式计算机(EPC)的硬件和软件资源，全部用软件来实现硬PLC的功能。这就是国际上出现的高新技术——软PLC(SoftPLC)技术。

　　目前，自动定量包装机的控制系统大都采用硬PLC，当企业的生产规模扩大后，需提高包装能力时，只能采用更大容量的硬PLC控制系统，这样原有的硬PLC相应报废，势必造成浪费。本文所介绍的控制系统只需修改CoDeSys的控制程序即可提高包装能力，具有较高的推广价值。

　　2自动定量包装机的组成部分和工作原理

　　2.1组成部分

　　自动定量包装机主要由控制显示部分、传感器系统、加料系统、放料系统、夹带系统、秤斗、气动系统以及框架结构部分等组成。

　　2.2工作原理

　　尿素、粮食等颗粒物料通过传送带、加料系统进入秤斗，在重力作用下，秤斗将重力传递到传感器，使称重传感器弹性体产生形变，贴附于弹性应变梁上的应变计桥路失去平衡，输出与重量数值成比例的电压信号，经线性放大器将信号放大，通过A/D转换器转换为数字信号，由单片机处理后显示当前的物料重量、各种设置参数和工作过程状态，并且发出粗加料、细加料、称料完成以及上下限报警等信号。这些信号通过CAN总线与工控机进行通讯，工控机中的软 PLC(CoDeSys)按照程序输出开关信号。此开关信号经过I/O接口控制电器执行部件，再转变为机械动作，从而实现从进料到缝口的一系列过程控制，如清零、粗加料、细加料、夹袋、放料等。

　　3控制部分

　　该方案的控制部分主要由工控机、智能称量显示部分、I/O接口等部分组成。如图1所示，下面重点介绍工控机和智能称量显示部分。

　　图1 系统硬件框图

　　3.1工控机

　　本系统采用北京工业大学自主开发的工控机作为上位机，可使用windows或Linux操作系统,采用触摸屏技术。