西门子PLC在组合秤上的应用

　　1 前言

　　组合秤是伴随着工业自动化的不断发展而兴起的一种应用于食品包装行业的自动电子衡器。由于采用组合式计量的称重方式, 成功地解决了普通电子称重精度与速度的矛盾, 达到称重快又准的目的, 尤其是计量如糖块、干果、薯片等不规则形状的物料时, 优越性更为显著, 因此组合秤称重技术以其高精度、高速度代表了当今称重技术的最高水平及发展方向[ 1 ] 。但在我国其发展较慢, 并且绝大部分都是延续了国外早期的单片机系统, 容易受干扰、故障率高, 维护成本大, 扩展困难。我司经过长期的跟踪研究, 目前已经成功开发出一种利用西门子PLC 完全替代单片机的新型组合秤控制系统, 其抗干扰性强、故障率低, 几乎免维护, 得到了客户的一致认可。

　　本文介绍的组合秤是以西门子PLC CPU 226为控制核心, 步进电机为主要运行机构的组合秤。在实现组合秤的快速计量和控制过程中充分利用了西门子CPU226的高速脉冲、浮点运算、时间中断、自由通讯等功能, 从而保证了组合秤在组合计量中的快速性和稳定性[ 2- 3 ] 。

　　2 工艺流程

　　组合秤的工艺流程如图1所示[ 4] :

　　首先物料通过提升机送到进料斗内, 再由程序控制的主振盘、线振盘将物料从进料斗分别送入存料斗缓存起来, 然后再进入称重斗进行称重。CPU 226根据称重斗中的不同重量值, 进行筛选和排列组合, 选出最接近目标值的组合, 该组合的称重斗打开, 将物料送入集料斗或直接排入包装机, 完成包装。

　　3 控制原理

　　应用西门子PLC ( CPU226)组合秤的电气控制原理如图2所示, 控制过程包括重量检测、A /D转换、料位检测、步进电机位置检测、组合计算、排料检测、与包装机联动信号、振动控制、步进电机控制等。

　　人机界面: 是与机器对话的主要窗口, 通过人机界面实现修改及下载不同的运行参数, 查看生产记录, 并可记录跟踪机器目前的运行状态。

　　数字称重传感器: 负责对应斗重量数据的采集。

　　PLC: 核心程序的载体, 控制和协调各执行机构的运转。PLC 通过自由口通讯采集各个A /D模块的重量信息, 然后根据组合计算找出最接近设定目标值的组合斗, 再输出脉冲到步进电机驱动令其驱动步进电机打开斗门排出物料。

　　料位信号: 负责检测上进料斗的进料量是否处于设定的合理料层厚度。

　　原点信号: 步进电机的原位检测, 即步进电机在每次动作后返回时由此信号来确保它已回复至原位。

　　加料控制: 向提升机等加料装置发送加料信号。