基于PLC的电子皮带秤自控系统的设计与实现

　　电子皮带秤称量物料重量，主要是测量通过电子皮带秤上物料的重力及皮带的速度来实现计量目的。电子皮带秤按其使用功能来分类，秤型分为计量秤、控制秤、配比秤。

　　称重原理

　　电子皮带秤由机械部分和电控系统两部分组成。当物料通过皮带秤输送机计量段时，物料质量对称重托辊产生压力，称重托辊将这个力作用到负荷传感器上，使传感器上产生一个与这个区段上的物料质量成正比的电信号;同时测速机构产生与皮带速度成正比的脉冲信号。电控系统完成对信号的处理，显示出重量，瞬时流量、速度等参数。与传感器顶部相接的称重托辊有单托辊和双托辊，如图1、图2 所示。

　　PLC 电控系统的硬件组成

　　电子皮带秤的传动是由一台带有变频器调速的交流电动机传动的，其主要检测元件是一台称重传感器和安装在电动机轴上的编码器。称重传感器采集输出0～24 mV 正比于物料质量的电压信号，该信号经放大器放大成0～10 V电压后送入模拟量输入模块，经A/D 转换后再送进CPU 模块进行运算。同时随着输送机的不断运转，安装于驱动电动机上的光电脉冲编码器发出脉冲，每一个脉冲代表皮带走过的距离，其采集的电动机转速脉冲数送入高速计数模块。经CPU 模块集中处理运算后输出的模拟数由模拟量输出模块输出变频器的频率，来调节电动机的转速，以达到控制的要求。还需增加所需的输入输出点位的开关量模块。由于西门子PLC以其极高的性能价格比，功能强大，其指令执行速度快，能缩短扫描周期，也就是能提高响应速度，增强控制的实时性，更能保证高精度要求产品的质量。电子皮带秤采用西门子S7 -300的硬件配置，控制整个控制系统。其硬件构成如图3 所示。可按下列硬件配置来进行硬件组态。

　　控制原理

　　在电子皮带秤触摸屏终端上按实际需要给定设定流量sp(n)，与瞬时流量pv(n)比较，产生误差信号ev(n)=sp(n) —pv(n)，经PID调节运算产生一控制电压信号给变频调速器调节交流电动机转速。当sp(n)>pv(n)时，电动机加速，当sp(n) ＜pv(n)时，电动机减速，直到sp(n)＝pv(n)达到控制流量的目的。

　　自控系统的软件设计思路

　　电子皮带秤主要是流量控制，以达到瞬时流量和累计量的显示及其称量的准确性。其主要的控制变量是对速度信号和流量信号的采集控制。

　　1) 编码器采集的是与皮带速度成正比的脉冲信号，其脉冲信号由高速计数模块采集。电动机转过的转数由脉冲数来计算，500个脉冲即代表电动机转过一转。电子秤皮带速度v 可由下式求得

　　v=ΔL/T(m/s)