采用PLC技术的力标准机控制系统设计

　　该系统具有很好的通用性,并已成功地获得应用。目前,国内外使用的力值标准设备只有两种形式:一种是杠杆式,另一种是直加荷式,后者比前者的准确度更高。国内许多一级计量站、二级计量站配备的也是这两种标准设备,它们大多生产于20世纪70~80年代。计量机构的主要任务之一就是要保证所在地区量值传递的准确可靠。力标准机原来采用的控制方式比较落后,元器件老化,设计中的一些缺陷也在多年使用后逐步暴露出来,随着新技术和新元器件的出现,完全可以使用一些新的控制方式和新器件进行控制以保证计量站所在地区量值传递的准确可靠。PLC也是电子计算机系统,专为工业环境设计,很易于与工控系统连成整体。PLC在经过多年的发展之后已能更多地发挥计算机的功能,用逻辑编程取代硬件逻辑,它的控制功能强,具有很强的抗干扰能力,功耗、体积小,可靠性高,编程和故障检测更为灵活方便,可根据工业系统的实际情况确定输入点和输出点,大大缩短了设计施工调试的周期。这些优点使得PLC技术成为今天自动化技术的三大支柱之一。

　　1　控制系统结构原理及方法

　　本控制系统主要由计算机、可编程控制器、人机界面(本地键盘、显示器)、位置传感器、测力数字表等组成。计算机作为数据处理单元;可编程控制器作为各力标准机的控制中心,完成对本机的控制和与上位机的通讯;在本地控制时,用人机界面输入设定值、各种参数等,并显示工作状态; PLC的各种输出模块可直接驱动执行机构;位置传感器将所加/减砝码的位置状况传送给PLC数字输入模块,以便控制器实施控制动作,达到加/减力的要求;在检测力传感器时用测力数字表进行测量并将测得的数据传给计算机进行处理,从而实现自动测量。

　　1·1　力标准机控制原理说明

　　下面对直加荷式和杠杆式这两种力标准机的原理进行简单说明。

　　(1)直加荷式力标准机控制系统

　　此力标准机控制系统控制原理如下:通过本地键盘设置所需参数, PLC接到控制命令后,驱动电机控制丝杠和托盘的移动实现加/卸荷操作,砝码的加/减状况由位置传感器反馈给PLC。检定百分表测力仪时,通过本地键盘将测得的数值输给PLC再经过RS485通讯传给上位机;检定传感器时,上位机从测力数字表直接读数,完成一个检测步骤。

　　(2)杠杆式力标准机控制系统

　　杠杆式力标准机的控制方式与直加荷式的基本相似,只是在这里增加了杠杆平衡位置的控制和检测。对于杠杆式力标准机, PLC不断检测杠杆的状态,当杠杆偏离平衡位置达到限定量时,自动启动主机,通过主机的升降使杠杆始终接近平衡状态。每加完一级载荷,主机自动将杠杆调平衡,然后按预先输入的时间延时,供计量人员记录数据。读数完毕,PLC分析下一级载荷,看是否出现交换载荷,一旦要出现交换载荷的情况,则启动杠杆夹紧/松开电机:先将杠杆夹紧,然后再进行砝码的加卸,砝码到位后再将杠杆松开调平衡,指示读数。执行完毕,控制台自动将载荷卸至零,并调整杠杆平衡。操作人员在完成一个被测件的检定后,可以在人机界面重新输入各项参数再执行,如直接按下执行键,则自动按上次的输入再次执行。